電動自行車的磷酸鐵鋰離子電池保護(hù)板的放電電路的簡化模型如圖1所示。Q1為放電管，運(yùn)用N溝道增強(qiáng)型MOS管，實(shí)踐的作業(yè)中，根據(jù)不同的運(yùn)用，會運(yùn)用多個功率MOS管并聯(lián)作業(yè)，以減小導(dǎo)通電阻，增強(qiáng)散熱功用。RS為電池等效內(nèi)阻，LP為電池引線電感。

正常作業(yè)時，控制信號控制MOS管翻開，電池組的端子P+和P-輸出電壓，供負(fù)載運(yùn)用。此時，功率MOS管一貫處于導(dǎo)通狀況，功率損耗只需導(dǎo)通損耗，沒有開關(guān)損耗，功率MOS管的總的功率損耗并不高，溫升小，因此功率MOS管可以安全作業(yè)。

可是，當(dāng)負(fù)載發(fā)生短路時，由于回路電阻很小，電池的放電才干很強(qiáng)，所以短路電流從正常作業(yè)的幾十安培遽然添加到幾百安培，在這種狀況下，功率MOS管簡略損壞。

磷酸鐵鋰離子電池短路保護(hù)的難點(diǎn)

（1）短路電流大

在電動汽車中，磷酸鐵鋰離子電池的電壓一般為36V或48V，短路電流隨電池的容量、內(nèi)阻、線路的寄生電感、短路時的接觸電阻改變而改變，一般為幾百甚至上千安培。

（2）短路保護(hù)時刻不能太短

在運(yùn)用進(jìn)程中，為了防止瞬態(tài)的過載使短路保護(hù)電路誤動作，因此，短路保護(hù)電路具有必定的延時。而且，由于電流檢測電阻的差錯、電流檢測信號和系統(tǒng)呼應(yīng)的延時，一般，根據(jù)不同的運(yùn)用，將短路保護(hù)時刻設(shè)置在200μS至1000μS，這要求功率MOS管在高的短路電流下，可以在此時刻內(nèi)安全的作業(yè)，這也跋涉了系統(tǒng)的規(guī)劃難度。

短路保護(hù)

當(dāng)短路保護(hù)作業(yè)時，功率MOS管一般經(jīng)過三個作業(yè)階段：完全導(dǎo)通、關(guān)斷、雪崩，如圖2所示，其間VGS為MOS管驅(qū)動電壓，VDS為MOS管漏極電壓，ISC為短路電流，圖2（b）為圖2（a）中關(guān)斷期間的擴(kuò)展圖。

（1）完全導(dǎo)通階段

如圖2（a）所示，短路剛發(fā)生時，MOS管處于完全導(dǎo)通狀況，電流靈敏上升至最大電流，在這個進(jìn)程，功率MOS管承受的功耗為PON=ISC2*RDS（on），所以具有較小RDS（on）的MOS管功耗較低。

功率MOS管的跨導(dǎo)Gfs也會影響功率MOS管的導(dǎo)通損耗。當(dāng)MOS管的Gfs較小且短路電流很大時，MOS管將作業(yè)在豐滿區(qū)，其豐滿導(dǎo)通壓降很大，如圖3所示，MOS管的VDS（ON）在短路時抵達(dá)14.8V，MOS管功耗會很大，然后導(dǎo)致MOS管因過功耗而失效。假設(shè)MOS管沒有作業(yè)在豐滿區(qū)，則其導(dǎo)通壓降應(yīng)該只需幾伏，如圖2（a）中的VDS所示。

（2）關(guān)斷階段

保護(hù)電路作業(yè)后，開始將MOS管關(guān)斷，在關(guān)斷進(jìn)程中MOS管消耗的功率為POFF=V*I，由于關(guān)斷時電壓和電流都很高，所以功率很大，一般會抵達(dá)幾千瓦以上，因此MOS管很簡略因瞬間過功率而損壞。一起，MOS管在關(guān)斷期間處于豐滿區(qū)，簡略發(fā)生各單元間的熱不平衡然后導(dǎo)致MOSFET提早失效。

跋涉關(guān)斷的速度，可以減小關(guān)斷損耗，但這會發(fā)生其他的問題。MOS管的等效電路如圖4所示，其包含了一個寄生的三極管。在MOS管短路期間，電流悉數(shù)經(jīng)過MOS管溝道流過，當(dāng)MOS管快速關(guān)斷時，其部分電流會經(jīng)過Rb流過，然后添加三極管的基極電壓，使寄生三極管導(dǎo)通，MOS管提早失效。

因此，要選取適宜的關(guān)斷速度。由于不同MOS管承受的關(guān)斷速率不同，需求經(jīng)過實(shí)踐的查驗來設(shè)置適宜的關(guān)斷速度。