一起學(xué)習(xí)了解BMS主控板的電源輸入防護(hù)電路（上篇）

最近在弄客訴問(wèn)題，傳遞到研發(fā)的壓力還是挺大的，不管別人怎么說(shuō)，還是那句話(huà)，最后把問(wèn)題搞定才會(huì)把這個(gè)事情結(jié)束掉，徒勞的爭(zhēng)辯蒼白無(wú)力。

這次聊一聊KL30供電電源輸入電路的防護(hù)功能。

在BMS主控板上面，基本的電源架構(gòu)如下圖：針對(duì)電源輸入電路這一塊，其功能主要包括了防反接、鉗位保護(hù)以及濾波三個(gè)部分。

• 防反接

防止電源反接是BMS主控板的基本功能，這個(gè)需求在GB/T 38661-2020的技術(shù)條件里面有明確的測(cè)試要求，它模擬在電源線反接的情況下（-14V），不能損壞電路。

另外，在ISO7637的波形中，也會(huì)有輸入負(fù)壓的情況，這些測(cè)試是用來(lái)模擬電源處的開(kāi)關(guān)動(dòng)作、并同時(shí)存在感性負(fù)載的場(chǎng)景，例如Pulse 1與脈沖Pulse 3a，如下圖所示，最大可達(dá)到-220V。

除此之外，其余存在負(fù)壓的場(chǎng)合還有雷擊浪涌與脈沖群測(cè)試（測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如下圖），這個(gè)地方有知識(shí)點(diǎn)可以繼續(xù)展開(kāi)：ISO7637與ISO16750這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)對(duì)象是汽車(chē)電子部件，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里面的電氣測(cè)試也包含類(lèi)似的浪涌與脈沖群波形，只是它把在汽車(chē)電氣架構(gòu)下存在的場(chǎng)景與要求單獨(dú)提取出來(lái)形成了汽車(chē)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。

而上圖中的浪涌與脈沖群測(cè)試來(lái)自于IEC標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具有廣泛適用性，模擬的場(chǎng)景與ISO7637ISO16750是不同的，一般的電氣部件都可以參照（不僅僅是車(chē)載部件）；很多主機(jī)廠這兩大類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)都是要求測(cè)試的。

用來(lái)做反接防護(hù)的器件主要是兩種：二極管與PMOS，應(yīng)用原理如下圖（來(lái)源于TI官網(wǎng)）。

二極管與PMOS二者的優(yōu)缺點(diǎn)比較明顯：二極管導(dǎo)通壓降大但反向耐壓能力強(qiáng)，而PMOS的導(dǎo)通壓降很小，但反向耐壓不高；汽車(chē)級(jí)高耐壓的PMOS不太好找，一般最大只做到了100V（下圖來(lái)源于ON官網(wǎng)）；而二極管的反向耐壓一般可以達(dá)到幾百V；具體的對(duì)比會(huì)在后面的案例分析中進(jìn)一步了解。

• 鉗位保護(hù)

電源端口需要有浪涌電壓的鉗位保護(hù)功能，在BMS上面一般選用TVS作為防護(hù)器件，前面有篇文章詳細(xì)介紹過(guò)TVS在BMS上面的應(yīng)用場(chǎng)合；而對(duì)TVS的功率最大需求來(lái)自于拋負(fù)載測(cè)試。（下圖來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

拋負(fù)載的場(chǎng)景來(lái)源于傳統(tǒng)汽車(chē)中的交流發(fā)電機(jī)，如下圖所示（圖片來(lái)源ADI官網(wǎng)），當(dāng)正在充電的鉛酸電池意外斷開(kāi)時(shí)，由于交流發(fā)電機(jī)內(nèi)部的電感線圈的電流不能突變，導(dǎo)致供電處產(chǎn)生一個(gè)大電壓，這個(gè)就是Pulse 5a的來(lái)源。

有些交流發(fā)電機(jī)內(nèi)部布置了鉗位電路，如下圖所示（圖片來(lái)源ADI官網(wǎng)），內(nèi)部鉗位到了35V，這個(gè)就是Pulse 5b的來(lái)源。

無(wú)論5a還是5b波形，我們一般選取的TVS最大鉗位電壓在35V~40V之間；在電動(dòng)汽車(chē)上面，很多時(shí)候都沒(méi)有這個(gè)交流發(fā)電機(jī)，取代的是DCDC，但我相信，在相同的場(chǎng)合下，DCDC也會(huì)有一個(gè)電壓過(guò)沖，但我還量化不出來(lái)；目前的現(xiàn)狀是大家都按照拋負(fù)載測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)去定義產(chǎn)品的防護(hù)功能，先做到產(chǎn)品不容易被損壞。

• 電解電容

在KL30電源的入口端一般都會(huì)布置大容量?jī)?chǔ)能電容，例如鋁電解電容，在一般的BMS主控板都會(huì)見(jiàn)到。

說(shuō)到這里再展開(kāi)一下，我們一般熟知的鋁電解電容全稱(chēng)為非固體鋁電解電容，即正極是鋁箔、陰極為電解液；除此之外，按照電解質(zhì)的不同，還存在固體鋁電解電容與混合型鋁電解電容類(lèi)型，如下圖（來(lái)自于松下官網(wǎng)）；其中固體鋁電解電容價(jià)格比較高，實(shí)際在BMS上面很少見(jiàn)，混合型的目前倒多了起來(lái)。

在電源端口處的鋁電解電容，需要注意的就是防止過(guò)壓，尤其是拋負(fù)載時(shí)的電壓，在硬十的公眾號(hào)上，非固態(tài)鋁電解電容的降額規(guī)范如下，大家可以參考。

內(nèi)容有點(diǎn)多，拆成了兩篇來(lái)發(fā)，這一篇多數(shù)寫(xiě)需求，在下篇中主要針對(duì)實(shí)際的案例進(jìn)行學(xué)習(xí)分析?？偨Y(jié)：最近在找國(guó)產(chǎn)的芯片替代資源，確實(shí)發(fā)現(xiàn)了很多，待整理好后，我會(huì)放到公眾號(hào)上面，后面定期維護(hù)，給大家也多個(gè)參考選擇；以上所有，僅供參考。