場效應(yīng)管的保護電路-鋰電池保護電路及保護電路圖

什么是保護電路

鑒于電源電路存在一些不穩(wěn)定因素，而設(shè)計用來防止此類不穩(wěn)定因素影響電路效果的回路稱作保護電路。比如有過流保護、過壓保護、過熱保護、空載保護、短路保護等。

功率場效應(yīng)管保護電路設(shè)計

功率場效應(yīng)管自身擁有眾多優(yōu)點，但是MOSFET管具有較脆弱的承受短時過載能力，特別是在高頻的應(yīng)用場合，所以在應(yīng)用功率MOSFET對必須為其設(shè)計合理的保護電路來提高器件的可靠性。功率MOSFET保護電路主要有以下幾個方面：

1)防止柵極di／dt過高：由于采用驅(qū)動芯片，其輸出阻抗較低，直接驅(qū)動功率管會引起驅(qū)動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)動器的輸出與MOS管的柵極之間串聯(lián)一個電阻，電阻的大小一般選取幾十歐姆。

2)防止柵源極間過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通過極間電容耦合到柵極而產(chǎn)生相當(dāng)高的柵源尖峰電壓，此電壓會使很薄的柵源氧化層擊穿，同時柵極很容易積累電荷也會使柵源氧化層擊穿，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)防護漏源極之間過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電路，同樣有可能因為器件開關(guān)瞬間電流的突變而產(chǎn)生漏極尖峰電壓，進而損壞MOS管，功率管開關(guān)速度越快，產(chǎn)生的過電壓也就越高。為了防止器件損壞，通常采用齊納二極管鉗位和RC緩沖電路等保護措施。

當(dāng)電流過大或者發(fā)生短路時，功率MOSFET漏極與源極之間的電流會迅速增加并超過額定值，必須在過流極限值所規(guī)定的時間內(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電路，當(dāng)電流到達一定值，通過保護電路關(guān)閉驅(qū)動電路來保護MOSFET管。圖1是MOSFET管的保護電路，由此可以清楚的看出保護電路的功能。

場效應(yīng)管,保護電路

鋰電池保護電路

由兩個場效應(yīng)管和專用保護集成塊S--8232組成，過充電控制管FET2和過放電控制管FET1串聯(lián)于電路，由保護IC監(jiān)視電池電壓并進行控制，當(dāng)電池電壓上升至4.2V時，過充電保護管FET2截止，停止充電。為防止誤動作，一般在外電路加有延時電容。當(dāng)電池處于放電狀態(tài)下，電池電壓降至2.55V時，過放電控制管FET1截止，停止向負載供電。

過電流保護是在當(dāng)負載上有較大電流流過時，控制FET1使其截止，停止向負載放電，目的是為了保護電池和場效應(yīng)管。過電流檢測是利用場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻作為檢測電阻，監(jiān)視它的電壓降，當(dāng)電壓降超過設(shè)定值時就停止放電。在電路中一般還加有延時電路，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，且專用集成塊不易購買，業(yè)余愛好者不易仿制。

因為Li+電池過充或過放可能會導(dǎo)致爆炸并造成人員傷害，所以使用這類電池時，安全是主要關(guān)心的問題。因此，商用鋰離子電池組通常包括象DS2720這樣的保護電路(圖7)。DS2720提供了可充電Li+電池所需的所有保護功能，如：在充電時保護電池、防止電路過流、通過限制電池的放電電壓延長電池壽命。