锂电池保护mos 浅析功率MOS管的锂电池保护电路|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

浅析功率MOS管的锂电池保护电路

电路结构及应用特点

　　电动自行车的磷酸铁锂电池保护板的放电电路的简化模型如图1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保护电路误动作，因此，短路保护电路具有一定的延时。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。

短路保护

　　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1(b)为图1(a)中关断期间的放大图。

图1：短路过程

（1）完全导通阶段

　　如图1(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1(a)中的VDS所示。

图2：低跨导MOS管的导通阶段

　　2）关断阶段

　　如图1(b)所示，保护电路工作后，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，通常会达到几千瓦以上，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3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。

图3：MOS管等效电路

　　图4(a)为快速关断波形，关断时通过三极管快速将栅极电荷放掉从而快速关断MOS管，图4(b)为慢速关断电路，在回路中串一只电阻来控制放电速度，增加电阻可以减缓关断速度。

该内容是小编转载自网络，仅供学习交流使用，如有侵权，请联系删除。如果你还想了解更多关于电子元器件的相关知识及电子元器件行业实时市场信息，敬请关注微信公众号【上海衡丽贸易有限公司】主要以代理：铝电解电容、薄膜电容、MOSFET、压敏电阻、保险丝等国产知名品牌元器件。

杰华特带来多款户外电源锂电保护芯片，支持电池保护及监控

锂电池具有电压平台高，能量密度大，寿命长的突出优势，一经诞生就被手机，笔记本电脑等随身设备广泛应用。多串锂电池组能够输出更大的功率，被人们用于移动电源及储能用途，轻便小巧，满足不同场合的应用需求。

而使用锂电池，就离不开电池组上的保护板了。保护板是由保护芯片和MOS管组成，实时的检测电池端电压和电流，在出现电池过压、欠压或者过流时，保护芯片控制MOS管，及时断开电池与电路的连接，防止电池在异常情况下出现危险。

杰华特针对多串电池应用，推出了一系列多串锂电保护芯片，分别为支持3-5串电池的JW3312保护芯片，支持3串电池的JW3313电池保护芯片，支持5-7串的JW3317电池保护芯片，具有数字接口，支持4-10串电池监控的JW3370电池保护芯片以及支持2-5串的二次侧电池保护芯片JW3410。

首先介绍的是杰华特JW3312。

JW3312是一颗支持3，4，5串锂电池的保护芯片，内部集成高精度电压检测电路，支持过充、过放、过流、过热以及电池断线保护。JW3312支持锂电池和磷酸铁锂电池，具有25mV过充电压检测精度，50mV过放检测精度，内置电池均衡功能，具有3μA待机功耗。JW3312提供TSSOP20封装，适用于可充电锂电池组，电动工具和UPS备份电池组。

JW3313是一颗支持3串锂电池的保护芯片，芯片支持电池过充、过放、过电流、电池温度以及开路检测。JW3313支持磷酸铁锂和锂电池应用，具备25mV过充检测精度和80mV过放检测精度，具备三阶段过电流保护，内置高精度电池温度检测，支持电池过热和过冷保护，具备1.5μA待机功耗。JW3313采用MSOP10封装，支持可充电锂电池组，电动工具等应用。

JW3317是一颗支持5，6，7串锂电池的保护芯片，支持级联应用，满足14串电池保护功能。芯片内置完善的电池保护功能，具备20mV电池过充检测精度和80mV电池过放保护精度，支持四档充电过电流检测的选择，支持三级过放电流延时，具备高精度电池温度检测功能，防止电池在高低温下充电，并且防止电池放电过热。

JW3317采用TSSOP-24封装，支持可充电锂电池组应用，电动自行车应用，备份电池系统应用。级联多串可满足混合动力汽车应用。