BMS的放電MOS是如何過壓擊穿的？

上一篇文章中，我們講到，在BMS測試的時候，經(jīng)常會遇到MOS管燒毀的情況，引起這種損壞的原因?qū)τ贛OS管來說，基本上都源于過流的功率損壞和過壓的擊穿。

關(guān)于過流的功率損壞，可以參考這篇文章BMS 中的放電 MOS 是怎么燒毀的？BMS 中的放電 MOS 是怎么燒毀的？

這一篇，我們聊一聊，MOS是如何被擊穿的，以及為什么BMS系統(tǒng)中會有比系統(tǒng)還要高那么多的電壓。

高壓哪來的？

要想弄清楚高壓是怎么來的，我們還得從BMS的總體電路開始分析，先看一下整個拓撲結(jié)構(gòu)：

正常情況下，我們的BMS系統(tǒng)對負載的供電回路如上圖這樣，系統(tǒng)中最高的電壓也就是電池的供電電壓，然而放點MOS管關(guān)斷的那一瞬間，情況就會變的很復雜。首先我們得根據(jù)實際電路找到其中的寄生參數(shù)部分，比如下圖中的幾個電感是最容易在電流突變時引起故障的。

從圖中我們可以分析到主要的三個寄生電感：

1. 電芯內(nèi)部電感，原因是電芯類似于電解電容的卷繞形式，因此存在寄生的電感。PCB 大功率走線部分存在寄生電感。外部鏈接負載的導線也存在寄生電感。

當放電 MOS 管開始動作到完全關(guān)斷，短路電流也會從最大值減小到0，電感中的電流不能突變，因此這個變化的電流會在電感兩端產(chǎn)生相應的電動勢來維持電流。接下來，我們看看在MOS管關(guān)斷前后的電路情況吧MOS管關(guān)斷前，大電流從MOS管流過給負載供電，負載兩端的電壓和電池兩端的電壓幾乎相同。

因為電流沒有變化，或者說變化不大，寄生電感L1和L2幾乎相當于導線。下一刻，我們要關(guān)斷MOS管了。

MOS管關(guān)斷后，電感中的電流無法突變，他需要回路來維持住這個電流，此時的電感就變成了一個小的電源了，因為之前存儲在電感中的能量要通過電流的流動釋放出來，有電流流動則必然在電感上產(chǎn)生一個電壓。所以我們可以把圖稍稍變一下。

我們在腦袋中標記一下途中的三個電源，你會發(fā)現(xiàn)整個圖中包括電池在內(nèi)的三個電源串接在一起，整個的加在了我們的MOS管上。這么說來，這個總電壓一定是高于我們的電池電壓的，到底高多少呢？這就要看我們的寄生電感有多少，流過的電流有多少了，因為電感上的電壓計算公式為：V = L * （di / dt）具體如何計算和測量電路中的寄生電感，可以參考下面這篇文章:【六】BMS 的保護電路設(shè)計及 MOS 管選型

我們這里先做一下理論的定性分析。對于L2這個寄生電感，主要和我們的電池正負極到BMS系統(tǒng)的引線有關(guān)，肯定是傻大黑粗的好。因為很多情況下，我們的BMS板子都是通過鎳片焊接在電池包上，因此這部分的寄生電感參數(shù)普遍比較小。

對于L1這個電感，他可以大到你不可想象，做電機控制的都知道，當電機剎車的時候，負載兩端的電壓沖的非常高，如果用開關(guān)電源調(diào)試，幾乎都能把開關(guān)電源沖壞，所以電機一般都是要逐漸減速。如果是阻性負載，那么電路圖中的L1將會小很多，大部分是供電線引起的寄生電感，同樣的關(guān)斷電流下，VL1這個電壓也就不會很高。但是，我們關(guān)斷的時候往往是在過流保護或者短路保護的時候，因此這個電流是非常大的，這就意味著L1上的電壓降非常大，足以擊穿我們的MOS。

如何解決呢？

最簡單的辦法就是讓MOS關(guān)斷的慢一點，這樣di/dt就會小很多，因而L1上的電壓也就會降低，但上一章節(jié)中我們也提到過，關(guān)斷的慢了會使得MOS的開關(guān)損耗變大，依然會有損壞MOS的風險。其實我們就像驅(qū)動蜂鳴器一樣，給這個電感釋放情緒的一個回路就可以了。

上面這個圖連畢業(yè)生都知道原理，我這里就不過多解釋了，驅(qū)動繼電器的電路也是類似的。到我們的BMS系統(tǒng)中，我們可以這樣設(shè)計。

相比未在 PACK輸出端增加反并二極管時的電路，由寄生電感 L1 所帶來的感應電壓尖峰被 D1 鉗位，放電 MOS 的 Vds 應力大幅降低，避免了放電 MOS 在短路保護時的過壓損壞。另外，我們也要注意 PCB 的布線，避免引入過大的寄生電感 L2，不然就是前面鎳片用料杠杠的，后面一窄條銅皮毀了所有啊，所以我們還是需要盡量減小由 L2 所產(chǎn)生的感應電壓 VL2。關(guān)于BMS中MOS管電壓擊穿的問題，我們先聊到這。