場(chǎng)效應(yīng)管的保護(hù)電路-鋰電池保護(hù)電路及保護(hù)電路圖

什么是保護(hù)電路

鑒于電源電路存在一些不穩(wěn)定因素，而設(shè)計(jì)用來(lái)防止此類不穩(wěn)定因素影響電路效果的回路稱作保護(hù)電路。比如有過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、空載保護(hù)、短路保護(hù)等。

功率場(chǎng)效應(yīng)管保護(hù)電路設(shè)計(jì)

功率場(chǎng)效應(yīng)管自身?yè)碛斜姸鄡?yōu)點(diǎn)，但是MOSFET管具有較脆弱的承受短時(shí)過(guò)載能力，特別是在高頻的應(yīng)用場(chǎng)合，所以在應(yīng)用功率MOSFET對(duì)必須為其設(shè)計(jì)合理的保護(hù)電路來(lái)提高器件的可靠性。功率MOSFET保護(hù)電路主要有以下幾個(gè)方面：

1)防止柵極di／dt過(guò)高：由于采用驅(qū)動(dòng)芯片，其輸出阻抗較低，直接驅(qū)動(dòng)功率管會(huì)引起驅(qū)動(dòng)的功率管快速的開通和關(guān)斷，有可能造成功率管漏源極間的電壓震蕩，或者有可能造成功率管遭受過(guò)高的di／dt而引起誤導(dǎo)通。為避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，通常在MOS驅(qū)動(dòng)器的輸出與MOS管的柵極之間串聯(lián)一個(gè)電阻，電阻的大小一般選取幾十歐姆。

2)防止柵源極間過(guò)電壓由于柵極與源極的阻抗很高，漏極與源極間的電壓突變會(huì)通過(guò)極間電容耦合到柵極而產(chǎn)生相當(dāng)高的柵源尖峰電壓，此電壓會(huì)使很薄的柵源氧化層擊穿，同時(shí)柵極很容易積累電荷也會(huì)使柵源氧化層擊穿，所以要在MOS管柵極并聯(lián)穩(wěn)壓管以限制柵極電壓在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值以下，保護(hù)MOS管不被擊穿，MOS管柵極并聯(lián)電阻是為了釋放柵極電荷，不讓電荷積累。

3)防護(hù)漏源極之間過(guò)電壓  雖然漏源擊穿電壓VDS一般都很大，但如果漏源極不加保護(hù)電路，同樣有可能因?yàn)槠骷_關(guān)瞬間電流的突變而產(chǎn)生漏極尖峰電壓，進(jìn)而損壞MOS管，功率管開關(guān)速度越快，產(chǎn)生的過(guò)電壓也就越高。為了防止器件損壞，通常采用齊納二極管鉗位和RC緩沖電路等保護(hù)措施。

當(dāng)電流過(guò)大或者發(fā)生短路時(shí)，功率MOSFET漏極與源極之間的電流會(huì)迅速增加并超過(guò)額定值，必須在過(guò)流極限值所規(guī)定的時(shí)間內(nèi)關(guān)斷功率MOSFET，否則器件將被燒壞，因此在主回路增加電流采樣保護(hù)電路，當(dāng)電流到達(dá)一定值，通過(guò)保護(hù)電路關(guān)閉驅(qū)動(dòng)電路來(lái)保護(hù)MOSFET管。圖1是MOSFET管的保護(hù)電路，由此可以清楚的看出保護(hù)電路的功能。

鋰電池保護(hù)電路

由兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管和專用保護(hù)集成塊S--8232組成，過(guò)充電控制管FET2和過(guò)放電控制管FET1串聯(lián)于電路，由保護(hù)IC監(jiān)視電池電壓并進(jìn)行控制，當(dāng)電池電壓上升至4.2V時(shí)，過(guò)充電保護(hù)管FET2截止，停止充電。為防止誤動(dòng)作，一般在外電 路加有延時(shí)電容。當(dāng)電池處于放電狀態(tài)下，電池電壓降至2.55V時(shí)，過(guò)放電控制管FET1截止，停止向 負(fù)載供電。

過(guò)電流保護(hù)是在當(dāng)負(fù)載上有較大電流流過(guò)時(shí)，控制FET1使其截止，停止向負(fù)載放電，目的是為了保護(hù)電池和場(chǎng)效應(yīng)管。過(guò)電流檢測(cè)是利用場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻作為檢測(cè)電阻，監(jiān)視它的電壓降，當(dāng)電壓降超過(guò)設(shè)定值時(shí)就停止放電。在電路中一般還加有延時(shí)電路，以區(qū)分 浪涌電流和短路電流。該電路功能完善，性能可靠，但專業(yè)性強(qiáng)，且專用集成塊不易購(gòu)買，業(yè)余愛(ài)好者不易仿制。

因?yàn)長(zhǎng)i+電池過(guò)充或過(guò)放可能會(huì)導(dǎo)致爆炸并造成人員傷害，所以使用這類電池時(shí)，安全是主要關(guān)心的問(wèn)題。因此，商用鋰離子電池組通常包括象DS2720這樣的保護(hù)電路(圖7)。DS2720提供了可充電Li+電池所需的所有保護(hù)功能，如：在充電時(shí)保護(hù)電池、防止電路過(guò)流、通過(guò)限制電池的放電電壓延長(zhǎng)電池壽命。

保護(hù)電路電路圖