一起學習了解BMS主控板的電源輸入防護電路（上篇）

最近在弄客訴問題，傳遞到研發(fā)的壓力還是挺大的，不管別人怎么說，還是那句話，最后把問題搞定才會把這個事情結(jié)束掉，徒勞的爭辯蒼白無力。

這次聊一聊KL30供電電源輸入電路的防護功能。

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

• 防反接

防止電源反接是BMS主控板的基本功能，這個需求在GB/T 38661-2020的技術條件里面有明確的測試要求，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，也會有輸入負壓的情況，這些測試是用來模擬電源處的開關動作、并同時存在感性負載的場景，例如Pulse 1與脈沖Pulse 3a，如下圖所示，最大可達到-220V。

除此之外，其余存在負壓的場合還有雷擊浪涌與脈沖群測試（測試標準如下圖），這個地方有知識點可以繼續(xù)展開：ISO7637與ISO16750這兩個標準針對對象是汽車電子部件，這兩個標準里面的電氣測試也包含類似的浪涌與脈沖群波形，只是它把在汽車電氣架構下存在的場景與要求單獨提取出來形成了汽車行業(yè)的標準。

而上圖中的浪涌與脈沖群測試來自于IEC標準，這個標準具有廣泛適用性，模擬的場景與ISO7637ISO16750是不同的，一般的電氣部件都可以參照（不僅僅是車載部件）；很多主機廠這兩大類標準都是要求測試的。

用來做反接防護的器件主要是兩種：二極管與PMOS，應用原理如下圖（來源于TI官網(wǎng)）。

二極管與PMOS二者的優(yōu)缺點比較明顯：二極管導通壓降大但反向耐壓能力強，而PMOS的導通壓降很小，但反向耐壓不高；汽車級高耐壓的PMOS不太好找，一般最大只做到了100V（下圖來源于ON官網(wǎng)）；而二極管的反向耐壓一般可以達到幾百V；具體的對比會在后面的案例分析中進一步了解。

• 鉗位保護

電源端口需要有浪涌電壓的鉗位保護功能，在BMS上面一般選用TVS作為防護器件，前面有篇文章詳細介紹過TVS在BMS上面的應用場合；而對TVS的功率最大需求來自于拋負載測試。（下圖來源于網(wǎng)絡）

拋負載的場景來源于傳統(tǒng)汽車中的交流發(fā)電機，如下圖所示（圖片來源ADI官網(wǎng)），當正在充電的鉛酸電池意外斷開時，由于交流發(fā)電機內(nèi)部的電感線圈的電流不能突變，導致供電處產(chǎn)生一個大電壓，這個就是Pulse 5a的來源。

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

無論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；在電動汽車上面，很多時候都沒有這個交流發(fā)電機，取代的是DCDC，但我相信，在相同的場合下，DCDC也會有一個電壓過沖，但我還量化不出來；目前的現(xiàn)狀是大家都按照拋負載測試標準去定義產(chǎn)品的防護功能，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布置大容量儲能電容，例如鋁電解電容，在一般的BMS主控板都會見到。

說到這里再展開一下，我們一般熟知的鋁電解電容全稱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型，如下圖（來自于松下官網(wǎng)）；其中固體鋁電解電容價格比較高，實際在BMS上面很少見，混合型的目前倒多了起來。

在電源端口處的鋁電解電容，需要注意的就是防止過壓，尤其是拋負載時的電壓，在硬十的公眾號上，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)容有點多，拆成了兩篇來發(fā)，這一篇多數(shù)寫需求，在下篇中主要針對實際的案例進行學習分析?？偨Y(jié)：最近在找國產(chǎn)的芯片替代資源，確實發(fā)現(xiàn)了很多，待整理好后，我會放到公眾號上面，后面定期維護，給大家也多個參考選擇；以上所有，僅供參考。