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繼電器驅動保護電路(上)

放大字體??縮小字體 發布日期:2019-05-06 09:00:09 ??來源:新能源汽車網??編輯:全球新能源汽車網??瀏覽次數:694
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本周事情有點多,趕到一起了,可能只有這一篇。

BMS里面的控制器,其中一個主要功能就是驅動外部的高壓繼電器;下圖(來源于松下官網)中標識出了汽車內部功率回路中的繼電器位置,這些繼電器都需要控制信號來驅動。

其實關于繼電器與接觸器的區別有點模糊,總的來講,似乎應用在大功率場合的叫接觸器,小功率場合的叫繼電器,而生活中怎么叫的都有,關于二者詳細的區別這里不展開討論,下圖是從TE官網上面找到一段解釋;本文為了統一語言,都叫做繼電器。

BMS里面涉及到的繼電器,是應用于高壓、大電流的場景;它屬于直流電磁繼電器,輸入電路中的控制電流為直流;一般由鐵芯、線圈、金屬觸點、彈簧等組成,可參照下圖(來源于松下官網)。繼電器這一塊里面有好多事,后面一定要好好總結一下。

電磁繼電器的工作原理如下圖(畫了半天,湊合著看吧):當線圈中沒有電流時,連接片與觸點之間是不接觸的,此時繼電器的兩個觸點為斷開狀態;當線圈中流過驅動電流后,線圈與鐵芯就等效成為了電磁鐵,然后它對鐵片有吸引力作用,由于鐵片是固定不動的,而鐵芯可以上下移動,所以當吸引力大于彈簧的拉力后,鐵芯向上移動,進而連接片與觸點接觸,繼電器呈導通狀態。

驅動保護電路包括對線圈、觸點的保護,本文主要討論對線圈的驅動保護電路。

驅動電路有很多種驅動方式(如下圖),而BMS里面的繼電器線圈常用的驅動方式是高邊驅動(HSD,圖a),低邊驅動(LSD,圖b),還有就是二者同時使用(圖e)。可以簡單理解為,高邊驅動是把開關放在電源處,而低邊驅動是把開關放到GND處。

目前高邊驅動與低邊驅動電路里面,越來越多地選取集成的MOSFET驅動器做開關;它們的優點是控制簡單,電路實現簡潔,并提供豐富的診斷接口;舉一個例子(如下圖),例如ST公司的高邊驅動芯片,里面集成了豐富的保護與診斷功能,可供用戶使用。

下面來看一下用高、低邊電路驅動線圈時的情況,下面是一個高邊驅動電路,R為線圈的等效電阻,L為線圈等效電感;當PMOS導通后,線圈中的電流以指數規律增長,直至電流達到Vbat/R。

而當PMOS從導通狀態斷開,在斷開瞬間,因為電感的電流不能突變,根據電磁感應定律,線圈上會產生一個反向的感應電動勢,以抵抗電流的減小,它會疊加在PMOS管的DS兩端,如果超出其最大可承受電壓,就會損壞PMOS管。所以我們需要在輸出端增加鉗位電路(如下圖中的TVS管),保護MOS管。

同理,低邊驅動電路情況與此類似。

總結:

這一章先簡單理順整個繼電器驅動電路的邏輯關系,介紹一下主要概念等,下一篇詳細總結一下保護電路機理與計算方法;沉下心來學習,收獲很大。

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關鍵詞: 繼電器 繼電器觸點 驅動電路


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