MOS管 ?；さ缏分蠱OS管有什么作用？-KIA MOS管

锂电池?；さ缏稭OS管

电路结构及应用特点

电动自行车的磷酸铁锂电池?；ぐ宓姆诺绲缏返募蚧Ｐ腿缤?所示。Q1为放电管，使用N沟道增强型MOS管，实际的工作中，根据不同的应用，会使用多个功率MOS管并联工作，以减小导通电阻，增强散热性能。RS为电池等效内阻，LP为电池引线电感。

正常工作时，控制信号控制MOS管打开，电池组的端子P+和P-输出电压，供负载使用。此时，功率MOS管一直处于导通状态，功率损耗只有导通损耗，没有开关损耗，功率MOS管的总的功率损耗并不高，温升小，因此功率MOS管可以安全工作。

但是，当负载发生短路时，由于回路电阻很小，电池的放电能力很强，所以短路电流从正常工作的几十安培突然增加到几百安培，在这种情况下，功率MOS管容易损坏。

磷酸铁锂电池短路保护的难点

（1）短路电流大

在电动车中，磷酸铁锂电池的电压一般为36V或48V，短路电流随电池的容量、内阻、线路的寄生电感、短路时的接触电阻变化而变化，通常为几百甚至上千安培。

（2）短路保护时间不能太短

在应用过程中，为了防止瞬态的过载使短路?；さ缏肺蠖鳎虼?，短路?；さ缏肪哂幸欢ǖ难邮?。

而且，由于电流检测电阻的误差、电流检测信号和系统响应的延时，通常，根据不同的应用，将短路保护时间设置在200μS至1000μS，这要求功率MOS管在高的短路电流下，能够在此时间内安全的工作，这也提高了系统的设计难度。

短路?；?/span>

当短路保护工作时，功率MOS管一般经过三个工作阶段：完全导通、关断、雪崩，如图2所示，其中VGS为MOS管驱动电压，VDS为MOS管漏极电压，ISC为短路电流，图2（b）为图2（a）中关断期间的放大图。

（1）完全导通阶段

如图2（a）所示，短路刚发生时，MOS管处于完全导通状态，电流迅速上升至最大电流，在这个过程，功率MOS管承受的功耗为PON=ISC2*RDS（on），所以具有较小RDS（on）的MOS管功耗较低。

功率MOS管的跨导Gfs也会影响功率MOS管的导通损耗。

当MOS管的Gfs较小且短路电流很大时，MOS管将工作在饱和区，其饱和导通压降很大，如图3所示，MOS管的VDS（ON）在短路时达到14.8V，MOS管功耗会很大，从而导致MOS管因过功耗而失效。

如果MOS管没有工作在饱和区，则其导通压降应该只有几伏，如图2（a）中的VDS所示。

（2）关断阶段

如图2（b）所示，?；さ缏饭ぷ骱?，开始将MOS管关断，在关断过程中MOS管消耗的功率为POFF=V*I，由于关断时电压和电流都很高，所以功率很大，通?；岽锏郊盖咭陨?，因此MOS管很容易因瞬间过功率而损坏。

同时，MOS管在关断期间处于饱和区，容易发生各单元间的热不平衡从而导致MOSFET提前失效。

提高关断的速度，可以减小关断损耗，但这会产生另外的问题。MOS管的等效电路如图4所示，其包含了一个寄生的三极管。

在MOS管短路期间，电流全部通过MOS管沟道流过，当MOS管快速关断时，其部分电流会经过Rb流过，从而增加三极管的基极电压，使寄生三极管导通，MOS管提前失效。

因此，要选取合适的关断速度。由于不同MOS管承受的关断速率不同，需要通过实际的测试来设置合适的关断速度。

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