詳細介紹
開路電芯事件是指電芯內部開路或者外部連接損壞。事件的發生可能是緩慢的,也有可能是突然的。造成開路電芯事件的可能原因有老化、電芯制造質量差和長時間在惡劣環境中工作。外部連接損壞一般是由于電池組結構差而導致。
電池組在連接至負載時會產生大量涌入電流,這時可能出現zui大電芯壓差的誤報。因為電芯阻抗失配而倍增的涌入電流會導致電芯電壓的嚴重失配。有些芯片在報告事件時有延遲,有些芯片則沒有。
2 電流檢測
用于測量電流的大多數電池系統都有三個電流比較器:放電短路(DSC)、放電過流(DOC)和充電過流(COC)。每個比較器都產生一個延遲,從而允許電流在一段時間內大于限值,隨后再采取行動。
與充電器相比,負載受到的控制較少,A06B-6124-H208所以需要進行快速電流放電檢測,以便關斷功率FET,防止損壞電池或功率FET本身。DSC事件發生時,功率FET常常延遲幾十至幾百毫秒才關斷。DSC延遲由定時延遲和功率FET關斷所需的時間組成。功率FET在柵極和源極通過隔離電阻器連接起來時處于關斷狀態。電阻器和柵電容構成RC電路,決定FET的關斷時間。
設置總DSC關斷時間延遲時要考慮許多因素。DSC關斷時間由損壞電池和電路的時間,與負載啟動或連接時允許涌入電流通過的時間相較而定。DSC關斷時間與FET的關斷時間必須平衡。FET關斷速度過快會導致電芯測量引腳上產生較大電壓瞬變,zui接近功率FET的引腳zui容易受大電壓瞬變的影響,這些瞬態事件是功率FET與電池之間的跡線中儲存的電感能量,在電池組突然斷開與負載的連接時無處發散的結果。該電感能量發散到開路負載,直至電壓升高到足以激活相連電路的ESD(靜電阻抗器)二極管。如果能量足夠多,元件會承受過大的電應力。跡線中儲存的能量大小是跡線的電感與流向負載的電流之積。跡線中儲存的能量在放電短路條件下zui多,在電芯電壓引腳處進行濾波有助于降低EOS(電氣過應力)事件發生概率。實踐中應使跡線盡可能短和盡可能寬,另外還應仔細選擇負載與功率FET之間的線纜的尺寸和長度。這是可能引起高電壓瞬態事件的另一個因素。
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增加FET柵極與FET控制引腳之間的隔離電阻器阻值,可通過延長FET關斷時間而減小電壓瞬變的幅度。同時,這還通過涉及FET電容的RC時間常數延長了功率FET的導通時間。需要注意的是,兩處情況下都有隔離電阻器的存在。
功率FET關斷速度過慢會導致功率FET損壞或掉電。如圖2所示,大多數功率FET產品數據表都提供FET電流與VDS和持續時間之間關系的曲線圖。例如短路電流為100A的20V電池組,圖2顯示了FET在該條件下能維持運行1毫秒。
圖2 FET的關斷時間應在功率FET的安全工作區域內
英文解釋:
Single pulse 單脈沖
ID,Drain-to-source current ID,漏源電流
VDS,drain-to-source voltage VDS,漏源電壓
OPERATION IN THIS AREA LIMITED BY RDS(on) 在這個面積有限的RDS(on)操作
實踐中通常對DSC限值與涌入電流持續時間進行平衡,涌入電流可能大到工作電流的100倍或更高。圖3顯示了涌入電流瞬態事件的一個例子,其中涌入電流峰值為270A,工作電流消耗為8A。如果允許涌入電流沖破DSC限值,則FET將在導通和關斷狀態之間切換。
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