BMS的放电MOS是如何过压击穿的

上一篇文章中，我们讲到，在BMS测试的时候，经常会遇到MOS管烧毁的情况，引起这种损坏的原因对于MOS管来说，基本上都源于过流的功率损坏和过压的击穿。

关于过流的功率损坏，可以参考这篇文章BMS 中的放电 MOS 是怎么烧毁的？

这一篇，我们聊一聊，MOS是如何被击穿的，以及为什么BMS系统中会有比系统还要高那么多的电压。

高压是怎么来的呢？

要想弄清楚高压是怎么来的，我们还得从BMS的总体电路开始分析，先看一下整个拓扑结构：

正常情况下，我们的BMS系统对负载的供电回路如上图这样，系统中最高的电压也就是电池的供电电压，然而放点MOS管关断的那一瞬间，情况就会变的很复杂。

首先我们得根据实际电路找到其中的寄生参数部分，比如下图中的几个电感是最容易在电流突变时引起故障的。

从图中我们可以分析到主要的三个寄生电感：

1. 电芯内部电感，原因是电芯类似于电解电容的卷绕形式，因此存在寄生的电感。
2. PCB 大功率走线部分存在寄生电感。
3. 外部链接负载的导线也存在寄生电感。

当放电 MOS 管开始动作到完全关断，短路电流也会从最大值减小到0，电感中的电流不能突变，因此这个变化的电流会在电感两端产生相应的电动势来维持电流。

接下来，我们看看在MOS管关断前后的电路情况吧

MOS管关断前，大电流从MOS管流过给负载供电，负载两端的电压和电池两端的电压几乎相同。

因为电流没有变化，或者说变化不大，寄生电感L1和L2几乎相当于导线。

下一刻，我们要关断MOS管了。

MOS管关断后，电感中的电流无法突变，他需要回路来维持住这个电流，此时的电感就变成了一个小的电源了，因为之前存储在电感中的能量要通过电流的流动释放出来，有电流流动则必然在电感上产生一个电压。所以我们可以把图稍稍变一下。

我们在脑袋中标记一下途中的三个电源，你会发现整个图中包括电池在内的三个电源串接在一起，整个的加在了我们的MOS管上。

这么说来，这个总电压一定是高于我们的电池电压的，到底高多少呢？

这就要看我们的寄生电感有多少，流过的电流有多少了，因为电感上的电压计算公式为：

V = L * （di / dt）

具体如何计算和测量电路中的寄生电感，可以参考下面这篇文章

BMS的保护电路设计及MOS的选型

我们这里先做一下理论的定性分析。

对于L2这个寄生电感，主要和我们的电池正负极到BMS系统的引线有关，肯定是傻大黑粗的好。因为很多情况下，我们的BMS板子都是通过镍片焊接在电池包上，因此这部分的寄生电感参数普遍比较小。

对于L1这个电感，他可以大到你不可想象，做电机控制的都知道，当电机刹车的时候，负载两端的电压冲的非常高，如果用开关电源调试，几乎都能把开关电源冲坏，所以电机一般都是要逐渐减速。

如果是阻性负载，那么电路图中的L1将会小很多，大部分是供电线引起的寄生电感，同样的关断电流下，VL1这个电压也就不会很高。

但是，我们关断的时候往往是在过流保护或者短路保护的时候，因此这个电流是非常大的，这就意味着L1上的电压降非常大，足以击穿我们的MOS。

如何解决呢？

最简单的办法就是让MOS关断的慢一点，这样di/dt就会小很多，因而L1上的电压也就会降低，但上一章节中我们也提到过，关断的慢了会使得MOS的开关损耗变大，依然会有损坏MOS的风险。

其实我们就像驱动蜂鸣器一样，给这个电感释放情绪的一个回路就可以了。

上面这个图连毕业生都知道原理，我这里就不过多解释了，驱动继电器的电路也是类似的。到我们的BMS系统中，我们可以这样设计。

相比未在 PACK输出端增加反并二极管时的电路，由寄生电感 L1 所带来的感应电压尖峰被 D1 钳位，放电 MOS 的 Vds 应力大幅降低，避免了放电 MOS 在短路保护时的过压损坏。

另外，我们也要注意 PCB 的布线，避免引入过大的寄生电感 L2，不然就是前面镍片用料杠杠的，后面一窄条铜皮毁了所有啊，所以我们还是需要尽量减小由 L2 所产生的感应电压 VL2。

关于BMS中MOS管电压击穿的问题，我们先聊到这。