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PhotoMOS與干簧管:聊聊絕緣檢測電路中的隔離器件

2021/10/15
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閱讀需 4 分鐘
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今天來聊一聊絕緣檢測電路中用到的隔離器件方面的內(nèi)容。這兩天在公眾號上做了一個調(diào)研,大家的投票結(jié)果如下:下面這幾種器件都是可以用做絕緣檢測電路中的隔離開關(guān),當(dāng)然機械繼電器方案不太常見,但不知道為啥票數(shù)也很多;而光MOS是最常見的方案,干簧管也有很多人選擇。

 

在絕緣檢測電路中,例如電橋法方案中,需要用隔離器件作為開關(guān),這個開關(guān)可能會用到兩個地方,一是作為橋臂電阻的切換開關(guān),如下圖中K1K3所示,用來將已知阻值的電阻R3R4并入到電路中。

還有就是作為檢測電路接入車身地的開關(guān)使用,如下圖中開關(guān)K2所示;為什么要設(shè)置這個開關(guān)呢?因為在某些場景下,要求絕緣檢測電路不能工作,例如電池包EOL做絕緣耐壓測試時;或者在快充時,由其他模塊檢測母線的絕緣電阻,也需要把BMS的絕緣檢測功能禁用。

 

這里插一句,有同學(xué)可能會問,上圖中使用斷開K1K3來實現(xiàn)絕緣檢測功能的禁用也是可以的?。±碚撋蟻碇v確實是可以的,只要K1K3的安規(guī)距離與電氣參數(shù)滿足要求即可,這個后面也會繼續(xù)探究;下圖為某廠家BMS的絕緣檢測電路,可以看到用了很多光MOS作為隔離開關(guān)。

 

下圖為某廠家的BMS使用干簧管作為隔離開關(guān)的案例。

 

下面我們看一下上面那兩種使用隔離開關(guān)的場景中對于絕緣類別的要求:首先下圖三個開關(guān)的這種形式中,K2要做到加強絕緣,而K1K3做基本絕緣即可,甚至也可以做功能絕緣,因為即使K1K3短路也不會發(fā)生危險,但是K2這個位置接到了車身地,如果是通過低壓線束連接到外部的,可能會直接與人接觸,所以要做加強絕緣。

 

這里插一句,現(xiàn)在還有一些設(shè)計中,將上圖的K1K3換成了高壓MOS管,而不使用光MOS,進(jìn)一步降低成本,例如下圖中ST的型號,但此時只能做功能絕緣了。

 

繼續(xù)前面的話題,下圖是兩個開關(guān)形式,K1K3都要滿足加強絕緣才行,所以現(xiàn)在回頭看前面的問題,相信大家理解就更深入了。

 

讓我們把目光再轉(zhuǎn)移到光MOS與干簧管上面,之前有寫過一個文章介紹干簧管(鏈接在此:干簧管繼電器是什么?),其實選用光MOS還是干簧管的主要依據(jù)是由電壓平臺計算出來的安規(guī)間距,如果二者都滿足要求,那么選擇光MOS更合適,因為它相對會便宜很多;目前可以找到的尺寸比較大的光MOS不是很多,例如TOSHIBA的TLX9160T,還有BROADCOM的QCPL-A58J,二者封裝類似,自身的耐壓與絕緣確實可以做到很高,但外部的安規(guī)間距沒有干簧管大。

 

看一下常見的干簧管的尺寸,如下圖所示:它自身的絕緣與耐壓可以做到更高,而且外部的安規(guī)距離更大。所以在一些高壓平臺上,如果需要的安規(guī)間距很大,光MOS滿足不了的話,選用干簧管更加合適;另外補充一點,干簧管有個缺點,就是外部的磁場可能會干擾到它的簧片觸點動作,應(yīng)用時應(yīng)注意避免非預(yù)期的外部磁場出現(xiàn)。

 

總結(jié):以上所有,真的僅供參考。

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公眾號“新能源BMS”主筆,從事新能源汽車電池系統(tǒng)設(shè)計工作,具體為BMS硬件設(shè)計工作將近10年,在幾個大的主機廠都工作過;希望通過文字,把一些設(shè)計經(jīng)驗和總結(jié)分享給大家,共同成長。