功率MOSFET的锂电池保护电路设计
来源： 作者： 发布时间：2015-05-01 09:34:49 浏览量：
图4：MOSFET等效电感器厂家电路
图5(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MOSFET，图5(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。
图5：功率MOSFET关断电路。(a) 快速关断电路；(大功率电感器b) 慢速关断电路。
图6：AOT266关断波形。塑封电感器(a) 快速关断波形；(b) 慢速关断波形
AOT266为AOS新一代的中压MOSFET，其耐压为60V，RDS(ON)仅为3.2毫欧，适合在磷酸铁锂电保护中的应用。图6(a)为AOT266在不正确的设计时快速关断的波形，AOT266在快关断过程中失效，差模电感器失效时其电压尖峰为68V，失效后电流不能回零，其失效根本原因是关断太快。图6(b)为使用正确的设计、放电电阻为1K时的慢速关断波形，MOSFET的关断时间达到13.5us，电压尖峰为80.8V，但MOSFET没有失效，因此慢速关断在这种应用中可以提高短路能力。
（3）雪崩阶段
在MOSFET关断过程的后期，MOSFET通常会进入雪崩状态，如图2(b)中的雪崩阶段。关断后期MOSFET漏极电压尖峰为VSPIKE = VB + LP * di/dt，回路的引线电感LP和di/dt过大均会导致MOSFET过压，从而导致MOSFET提前失效。
功率MOSFET的选取原则
（1）通过热设计来确定所需并联的MOSFET数量和合适的RDS（ON）；
（2）尽量选择较小RDS（ON）的MOSFET，从而能够使用较少的MOSFET并联。多个MOSFET并联易发生电流不平衡，对于并联的MOSFET应该有独立的并且相等的驱动电阻，以防止MOSFET间形成震荡；
（3）基于最大短路电流、并联的MOSFET数量、驱动电压等选择合适gFS的MOSFET；
（4）考虑在关断后期的电压尖峰， MOSFET的雪崩能量不能太小。
本文小结
在电动车磷酸铁锂电池保护应用中，短路保护设计和整个系统的可靠性直接相关，因此不但要选择合适的功率MOSFET，而且要设计合适的驱动电路，才能保证功率MOSFET的安全工作。
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