案例分析：從鉗位電路引出的BMS電源電壓抬升問題

前幾天看了一個公眾號文章，是關(guān)于二極管鉗位電路的文章，里面寫的是關(guān)于下圖這種鉗位二極管的使用問題，很有意思；在BMS中也經(jīng)常使用這種肖特基二極管做一些AD采樣端口的幅值限制，工作原理就是異常電壓經(jīng)過限流電阻后，二極管導(dǎo)通，因為二極管導(dǎo)通壓降基本固定，這樣將電壓鉗位在-0.7V或5.7V（下圖中連接到+5V電源），用來保護AD端口。

但我們往往忽略了一個前提，文章中也提到了這個問題，即要能做到鉗位住電壓的前提條件是這個電源要有一定的灌電流能力，可能我們很多人會把單板上的電源都當(dāng)成了理想的電源，即有拉電流的能力也有灌電流的能力，但是實際上，很多LDO是不具有灌電流能力的，所以這樣使用二極管做鉗位是沒有效果的。

那么此時，會發(fā)生什么呢？仿真一下如下圖，左邊綠色方框為一個5V的LDO電源（二極管D1用來模擬此LDO不能灌電流），右邊方框為外部的12V異常輸入電壓，這個電壓被二極管鉗位連接到LDO電源（二極管省略了），R1R2R3為LDO的外部負(fù)載，R4為限流電阻；我們首先看下當(dāng)這個異常電壓不存在時，A點的電壓大概為4.97V左右。

然后，閉合S1，模擬異常的12V電壓被連接到LDO電源，此時發(fā)現(xiàn)A點的電壓抬升到9.23V，是遠遠大于5V的，此時就失去了鉗位作用，而且這個9.23V可能還會損壞LDO供電的其他負(fù)載，所以不但鉗位電路未起作用，而且還會導(dǎo)致其他負(fù)載的損壞。

接著，我們把限流電阻R4增大，然后會發(fā)現(xiàn)A點電壓回落到了4.99V，此時電路不會損壞，這個告訴我們可以通過增大信號線上的限流電阻來提高防護能力。

換一種方法，我們將LDO外部的負(fù)載R1R2阻值減小，再次仿真，發(fā)現(xiàn)A點的電壓也是回落到5V以下，也起到了保護作用，這個告訴我們可以將鉗位電源選擇一路外部負(fù)載比較大的電源網(wǎng)絡(luò)。

寫到這里，我們帶著上面這些知識來看下BMS上面遇到的一些實際問題，在之前的發(fā)文《案例分析：BMS電氣測試中短路保護測試出現(xiàn)的硬件故障》中，提到過BMS會針對信號端口做一些短路到電源的測試，例如NTCCC2HVIL等外部輸入信號，參考下圖：當(dāng)A點短路到電源后，可能出現(xiàn)的問題是內(nèi)部的供電電源被抬升，進而SBC出現(xiàn)過壓故障，進入安全狀態(tài)，導(dǎo)致整個BMS的功能喪失，其電源電壓抬升的原因就與上面相同。

對于SBC來講，其上的線性電源被用來給一些數(shù)字電路供電，或被當(dāng)成參考電壓源，但是這些線性電源可能也不具有灌電流的能力，外部輸入的信號如果鉗位到此電源或者上拉到此電源，就會產(chǎn)生電壓抬升的問題。

總結(jié)：

寫完收工，睡覺了；以上所有，僅供參考。