mos管的作用在电池保护板上是如何凸显的-锂电池保护方案图

mos管的作用

1、可应(ying)用于放大电路。由于MOS管放大器(qi)(qi)的输入阻抗(kang)很(hen)高(gao)，因此耦合电容(rong)可以容(rong)量(liang)较小，不必使用电解电容(rong)器(qi)(qi)。

2、很高的输(shu)入阻抗非常适合作(zuo)阻抗变换(huan)。常用于(yu)多级放(fang)大器的输(shu)入级作(zuo)阻抗变换(huan)。

3、可以用(yong)作(zuo)可变(bian)电阻。

4、可以方便地(di)用作恒流(liu)源。

5、可以用作电子开关。

MOS管(guan)为压控(kong)元件，你只要加到它的(de)(de)压控(kong)元件所需电(dian)压就能使它导(dao)通，它的(de)(de)导(dao)通就像三极管(guan)在饱(bao)和状态一样，导(dao)通结(jie)的(de)(de)压降最小。这就是常(chang)说的(de)(de)精典是开关作用。去掉这个控(kong)制电(dian)压经(jing)就截(jie)止(zhi)。

我们知道MOS管对于整个供电(dian)系统起着(zhe)稳压的作用，但(dan)是MOS管不(bu)能单独使用，它(ta)必(bi)须和电(dian)感线圈、电(dian)容等共同组成(cheng)的滤波稳压电(dian)路，才能发挥充(chong)分它(ta)的优(you)势。

主板上的(de)(de)(de)(de)PWM（Plus Width Modulator，脉冲宽度调(diao)制器）芯(xin)片产生一个(ge)宽度可(ke)调(diao)的(de)(de)(de)(de)脉冲波形(xing)，这(zhei)样(yang)可(ke)以使(shi)两(liang)只MOS管(guan)轮流导通。当负(fu)(fu)载(zai)两(liang)端(duan)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)（如(ru)CPU需要(yao)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)）要(yao)降低时(shi)，这(zhei)时(shi)MOS管(guan)的(de)(de)(de)(de)开(kai)(kai)(kai)关作(zuo)(zuo)用(yong)开(kai)(kai)(kai)始生效(xiao)，外部电(dian)(dian)(dian)源(yuan)对电(dian)(dian)(dian)感进行(xing)充电(dian)(dian)(dian)并(bing)达到所需的(de)(de)(de)(de)额定电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)。当负(fu)(fu)载(zai)两(liang)端(duan)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)升高(gao)时(shi)，通过(guo)MOS管(guan)的(de)(de)(de)(de)开(kai)(kai)(kai)关作(zuo)(zuo)用(yong)，外部电(dian)(dian)(dian)源(yuan)供(gong)电(dian)(dian)(dian)断开(kai)(kai)(kai)，电(dian)(dian)(dian)感释(shi)放出刚才充入的(de)(de)(de)(de)能量，这(zhei)时(shi)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)感就变成了(le)“电(dian)(dian)(dian)源(yuan)”，继续对负(fu)(fu)载(zai)供(gong)电(dian)(dian)(dian)。随着电(dian)(dian)(dian)感上存储能量的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)断消耗，负(fu)(fu)载(zai)两(liang)端(duan)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)又开(kai)(kai)(kai)始逐渐降低，外部电(dian)(dian)(dian)源(yuan)通过(guo)MOS管(guan)的(de)(de)(de)(de)开(kai)(kai)(kai)关作(zuo)(zuo)用(yong)又要(yao)充电(dian)(dian)(dian)。这(zhei)样(yang)循环(huan)不(bu)(bu)(bu)断地进行(xing)充电(dian)(dian)(dian)和(he)放电(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)过(guo)程，从而(er)形(xing)成一种稳定的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)，永(yong)远使(shi)负(fu)(fu)载(zai)两(liang)端(duan)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)不(bu)(bu)(bu)会(hui)升高(gao)也不(bu)(bu)(bu)会(hui)降低。

mos管的作用在电池保护板

常工(gong)作(zuo)时，控制(zhi)信号控制(zhi)MOS管(guan)(guan)打开，电(dian)池(chi)组(zu)的(de)(de)端子(zi)P+和P-输出电(dian)压(ya)，供(gong)负载使用。此(ci)时，功率(lv)(lv)(lv)MOS管(guan)(guan)一直处于(yu)导(dao)通(tong)(tong)状态，功率(lv)(lv)(lv)损(sun)耗只有导(dao)通(tong)(tong)损(sun)耗，没有开关损(sun)耗，功率(lv)(lv)(lv)MOS管(guan)(guan)的(de)(de)总的(de)(de)功率(lv)(lv)(lv)损(sun)耗并不高，温(wen)升(sheng)小，因(yin)此(ci)功率(lv)(lv)(lv)MOS管(guan)(guan)可以安全工(gong)作(zuo)。

但是，当负载发生短(duan)路时，由于回路电(dian)阻很(hen)小(xiao)，电(dian)池的(de)放电(dian)能力很(hen)强，所(suo)以短(duan)路电(dian)流从正常工(gong)作的(de)几(ji)十安培突然增加到几(ji)百安培，在这种情(qing)况下，功(gong)率MOS管容易(yi)损坏。

mos管的作用在电池保护板
（一）mos管的作用在电池保护板-短路电流大

在电(dian)动车中，磷(lin)酸铁(tie)锂电(dian)池的(de)电(dian)压一(yi)般为36V或(huo)48V，短路电(dian)流随电(dian)池的(de)容量、内阻(zu)、线路的(de)寄生电(dian)感、短路时的(de)接触电(dian)阻(zu)变(bian)(bian)化(hua)而(er)变(bian)(bian)化(hua)，通(tong)常(chang)为几百甚(shen)至上千安培。

（二）mos管的作用在电池保护板-短路保护时间不能太短

在(zai)应用(yong)过程中，为了防止瞬(shun)态的过载使(shi)短路(lu)保(bao)护电(dian)(dian)路(lu)误(wu)动作(zuo)，因此，短路(lu)保(bao)护电(dian)(dian)路(lu)具有一定的延时。而且(qie)，由于(yu)电(dian)(dian)流(liu)检(jian)测电(dian)(dian)阻的误(wu)差、电(dian)(dian)流(liu)检(jian)测信号和系(xi)统(tong)响应的延时，通常，根据不同的应用(yong)，将(jiang)短路(lu)保(bao)护时间(jian)设(she)置在(zai)200μS至1000μS，这要(yao)求功(gong)率MOS管在(zai)高的短路(lu)电(dian)(dian)流(liu)下，能够在(zai)此时间(jian)内安全的工(gong)作(zuo)，这也提高了系(xi)统(tong)的设(she)计难度。

（三）mos管的作用在电池保护板-短路保护

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

1、完全导通(tong)阶段

如图(tu)2（a）所(suo)示，短路刚发生时，MOS管(guan)处(chu)于(yu)完全导通状态，电(dian)流迅(xun)速上升至最大电(dian)流，在这个过(guo)程，功(gong)率MOS管(guan)承受的(de)功(gong)耗为PON=ISC2*RDS（on），所(suo)以具有较小RDS（on）的(de)MOS管(guan)功(gong)耗较低。

功(gong)率(lv)MOS管(guan)(guan)的跨(kua)导(dao)Gfs也会影响功(gong)率(lv)MOS管(guan)(guan)的导(dao)通(tong)(tong)损耗。当MOS管(guan)(guan)的Gfs较小且短路(lu)电流很(hen)(hen)大时，MOS管(guan)(guan)将工(gong)作在(zai)饱(bao)和(he)(he)区，其饱(bao)和(he)(he)导(dao)通(tong)(tong)压(ya)降很(hen)(hen)大，如图(tu)(tu)3所示，MOS管(guan)(guan)的VDS（ON）在(zai)短路(lu)时达到14.8V，MOS管(guan)(guan)功(gong)耗会很(hen)(hen)大，从而导(dao)致MOS管(guan)(guan)因过功(gong)耗而失效。如果MOS管(guan)(guan)没有(you)(you)工(gong)作在(zai)饱(bao)和(he)(he)区，则其导(dao)通(tong)(tong)压(ya)降应(ying)该只有(you)(you)几伏，如图(tu)(tu)2（a）中的VDS所示。

2、关断阶段

如图2（b）所示，保(bao)护(hu)电(dian)路(lu)工作后，开(kai)始将MOS管关断，在(zai)关断过程中(zhong)MOS管消耗的(de)功(gong)率(lv)为POFF=V*I，由(you)于关断时电(dian)压和电(dian)流都很(hen)(hen)高，所以功(gong)率(lv)很(hen)(hen)大(da)，通常会(hui)达到(dao)几千瓦以上，因(yin)此MOS管很(hen)(hen)容易因(yin)瞬间(jian)过功(gong)率(lv)而损坏。同(tong)时，MOS管在(zai)关断期间(jian)处于饱和区，容易发生各单元(yuan)间(jian)的(de)热(re)不平衡从(cong)而导(dao)致MOSFET提(ti)前(qian)失效。

提(ti)高关(guan)断(duan)(duan)的速度，可以减小关(guan)断(duan)(duan)损耗，但这会产生另外的问题。MOS管(guan)(guan)(guan)(guan)的等效(xiao)电路(lu)如图4所示，其(qi)包(bao)含了一个寄生的三(san)极(ji)管(guan)(guan)(guan)(guan)。在MOS管(guan)(guan)(guan)(guan)短路(lu)期间，电流(liu)(liu)全(quan)部(bu)通(tong)过MOS管(guan)(guan)(guan)(guan)沟道流(liu)(liu)过，当MOS管(guan)(guan)(guan)(guan)快速关(guan)断(duan)(duan)时(shi)，其(qi)部(bu)分电流(liu)(liu)会经过Rb流(liu)(liu)过，从(cong)而增加三(san)极(ji)管(guan)(guan)(guan)(guan)的基极(ji)电压，使寄生三(san)极(ji)管(guan)(guan)(guan)(guan)导(dao)通(tong)，MOS管(guan)(guan)(guan)(guan)提(ti)前失效(xiao)。

因此，要选(xuan)取合(he)适(shi)的关断(duan)速(su)(su)度(du)。由(you)于不(bu)同(tong)MOS管承受的关断(duan)速(su)(su)率不(bu)同(tong)，需要通过实际(ji)的测试来设置合(he)适(shi)的关断(duan)速(su)(su)度(du)。

（四）mos管的作用在电池保护板-电压保护

过充，过放，这(zhei)要根据电(dian)池的材(cai)料不同而(er)有所改变，这(zhei)点看(kan)(kan)似简单(dan)，但要细节上来看(kan)(kan)，还(hai)是(shi)有经(jing)验学问的。

过充保(bao)护(hu)，在我们以往的单(dan)节电(dian)池(chi)保(bao)护(hu)电(dian)压(ya)都会高出(chu)电(dian)池(chi)充饱(bao)电(dian)压(ya)50~150mV。但是(shi)动力(li)电(dian)池(chi)不一样，如果(guo)你要想延(yan)长电(dian)池(chi)寿命(ming)，你的保(bao)护(hu)电(dian)压(ya)就(jiu)选择电(dian)池(chi)的充饱(bao)电(dian)压(ya)，甚至还(hai)要比此电(dian)压(ya)还(hai)低(di)些。

（五）mos管的作用在电池保护板-电流保护

它(ta)主要体现在工作电(dian)流与过电(dian)流使(shi)开(kai)关MOS断开(kai)从而保护电(dian)池组或负载。

MOS管的(de)损(sun)坏主要(yao)是(shi)温度急剧升高，它的(de)发热也是(shi)电(dian)流(liu)(liu)的(de)大(da)小及 本身的(de)内阻来(lai)决定(ding)的(de)，当然小电(dian)流(liu)(liu)，对MOS没什么影响(xiang)，但是(shi)大(da)电(dian)流(liu)(liu)呢，这(zhei)个就(jiu)要(yao)好(hao)(hao)好(hao)(hao)做些处(chu)理了， 在通过额定(ding)电(dian)流(liu)(liu)时，小电(dian)流(liu)(liu)10A以下，我们可以直接用(yong)电(dian)压来(lai)驱动(dong)MOS管。大(da)电(dian)流(liu)(liu)，一定(ding)是(shi)要(yao)加驱动(dong)，给MOS足(zu)够大(da)的(de)驱动(dong)电(dian)流(liu)(liu)。以下在MOS管驱动(dong)有讲到

工(gong)(gong)作(zuo)电流，在(zai)设计(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)时(shi)(shi)(shi)候(hou)，MOS管上不能存在(zai)超(chao)过0.3W的(de)(de)(de)(de)功(gong)率。计(ji)(ji)算工(gong)(gong)式：I2*R/N。R为MOS的(de)(de)(de)(de)内(nei)阻，N为MOS的(de)(de)(de)(de)数量(liang)(liang)。如果(guo)功(gong)率超(chao)过，MOS会(hui)(hui)产(chan)生25度以上的(de)(de)(de)(de)温升(sheng)，又因它们(men)都是密(mi)封的(de)(de)(de)(de),就算有散热(re)片(pian)，长时(shi)(shi)(shi)间(jian)工(gong)(gong)作(zuo)时(shi)(shi)(shi)，温度还是会(hui)(hui)上去，因为他没地(di)方可散热(re)。当然(ran)MOS管是没任(ren)何问(wen)题(ti)，问(wen)题(ti)是他产(chan)生热(re)量(liang)(liang)会(hui)(hui)影响到(dao)电池，毕竟保护板是与电池放在(zai)一(yi)起的(de)(de)(de)(de)。

（六）mos管的作用在电池保护板-温度保护

一般在(zai)智能(neng)电池上都会用到，也是(shi)不可少(shao)(shao)(shao)的(de)(de)(de)。但往往它的(de)(de)(de)完美总(zong)会(hui)带来(lai)另一方面的(de)(de)(de)不足。我(wo)们主要是检测电(dian)池的(de)(de)(de)温度来(lai)断开总(zong)开关(guan)来(lai)保(bao)护(hu)电(dian)池本(ben)身或负(fu)载。如果是在一个恒定的(de)(de)(de)环境条件下，当然(ran)不会(hui)有什(shen)么(me)问(wen)题。由于电(dian)池的(de)(de)(de)工作环境是我(wo)们不可控(kong)的(de)(de)(de)，太多太复杂(za)的(de)(de)(de)变(bian)化(hua)，因此不好选(xuan)择(ze)。如在北方的(de)(de)(de)冬天，我(wo)们定在多少(shao)(shao)(shao)合(he)适(shi)?又如夏天的(de)(de)(de)南方地区，又定多少(shao)(shao)(shao)合(he)适(shi)?显然(ran)范(fan)围太宽不可控(kong)的(de)(de)(de)因素太多，仁(ren)(ren)者(zhe)见(jian)仁(ren)(ren)，智者(zhe)见(jian)智的(de)(de)(de)去选(xuan)择(ze)了。

KIA半导体锂电池保护应用方案他图

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