芯耀
2.7萬(wàn)
一下子進(jìn)入十二月了，這一年真的快，等到月底做個(gè)年終總結(jié)哈，今年真的經(jīng)歷了太多事情。
之前有聊過(guò)BMS上面的穩(wěn)壓二極管應(yīng)用場(chǎng)合，這次轉(zhuǎn)向TVS管（Transient Voltage Suppressor瞬態(tài)電壓抑制器），看看BMS上面哪些地方會(huì)用到它。
首先看這樣的一個(gè)問(wèn)題：ESD保護(hù)二極管、穩(wěn)壓二極管與TVS管三者之間的區(qū)別？
目前的理解是這樣的，但可能不全面：
- ESD保護(hù)二極管也是一種TVS管，但是很多廠(chǎng)商把它單獨(dú)區(qū)分出來(lái)，因?yàn)镋SD保護(hù)二極管功率比較小，而且二者測(cè)試的脈沖電流波形也不同，如下圖（來(lái)自威世官網(wǎng)）。
- 穩(wěn)壓二極管一般讓其工作在穩(wěn)態(tài)，而TVS讓其工作在瞬態(tài)，但內(nèi)部構(gòu)造是類(lèi)似的；另外相比TVS的動(dòng)作時(shí)間＜1ns，穩(wěn)壓二極管規(guī)格書(shū)里幾乎沒(méi)有提及動(dòng)作時(shí)間，較真的話(huà)，它的瞬態(tài)動(dòng)作時(shí)間暫且認(rèn)為與TVS是一樣的（這里希望了解的同學(xué)來(lái)講一下）。
下面來(lái)介紹TVS在BMS里面的常見(jiàn)應(yīng)用。場(chǎng)景一：KL30電源端口防護(hù)使用應(yīng)用電路大概如下，TVS被放置在電源入口端，負(fù)載放置在其后端，這個(gè)應(yīng)用大家比較常見(jiàn)。
（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）
大家熟悉的拋負(fù)載試驗(yàn)如下圖所示：它模擬交流發(fā)電機(jī)給電池充電時(shí)，如果意外造成電池?cái)嚅_(kāi)，那么交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓會(huì)急劇上升，施加到產(chǎn)品供電處；上面的TVS就可以防護(hù)這個(gè)脈沖。
下圖為B公司BMS控制板的電源輸入電路，紅色方框中就是兩個(gè)TVS管，被布置在KL30電源的輸入端口處；比較常見(jiàn)的型號(hào)為VISHAY的SM8S22A，或者TSC的TLD8S22A等，此處選取的TVS管峰值功率很大，例如6600W。
這里再展開(kāi)下，在下圖的場(chǎng)景中，KL30/KL31線(xiàn)上面掛了很多個(gè)ECU，每個(gè)ECU上面都有放置TVS管；假如選擇的TVS鉗位電壓不同，例如負(fù)載3選擇的是30V的鉗位電壓，那么實(shí)際在拋負(fù)載測(cè)試時(shí)能量可能只集中在負(fù)載3上面泄放，可能會(huì)造成TVS損壞。
還有就是為了提高功率，有時(shí)選擇兩個(gè)TVS串聯(lián)或并聯(lián)使用，大家可以對(duì)比一下二者的優(yōu)缺點(diǎn)。
場(chǎng)景二：采集板AFE的電源端口防護(hù)使用還有一種場(chǎng)景是在AFE供電端口處放置一個(gè)TVS做防護(hù)，如下圖所示，在這個(gè)TVS管的前面還串聯(lián)了一個(gè)100Ω的電阻，限流使用；因?yàn)锳FE的最大供電電壓是一定的，但是母線(xiàn)中存在的浪涌電壓會(huì)超出這個(gè)值，所以需要放置TVS來(lái)做防護(hù)。
（來(lái)源于TI官網(wǎng)）
例如下圖為C公司的采集板，在其AFE電路的供電處都有放置一個(gè)TVS管，一般選取SMBSMC封裝，峰值功率大概為600W~1500W，并且前面串連有限流電阻，這個(gè)是常用的方案。
另外，還發(fā)現(xiàn)在B公司某款BMS采集板上，AFE采取了兩級(jí)TVS防護(hù)，兩個(gè)TVS之間有限流電阻，當(dāng)然兩個(gè)TVS封裝與鉗位電壓是不同的，如下圖；這種兩級(jí)的泄放保護(hù)電路理論上效果更佳。
這里有一個(gè)地方需要再提一句，就是TVS的鉗位電壓選取，一般的選取規(guī)則大家都清楚，網(wǎng)上也有大量資料參考；在這里特殊之處在于AFE的工作電壓比較高，當(dāng)你選取了一個(gè)比較合適的Stand off電壓之后，卻發(fā)現(xiàn)此TVS的最大鉗位電壓可能超出了AFE的最大供電電壓，但實(shí)際確實(shí)很多都是這樣用的。
場(chǎng)景三：信號(hào)端口的ESD防護(hù)BMS控制板上面有很多對(duì)外的信號(hào)線(xiàn)，例如IO信號(hào)以及通信信號(hào)，這些信號(hào)都要考慮ESD防護(hù)問(wèn)題；其中IO信號(hào)線(xiàn)比較多，所以為了降低成本的考慮，很多人選用電容來(lái)進(jìn)行ESD防護(hù)（因此出現(xiàn)了一種ESD電容），如下圖所示。
電容防護(hù)ESD的原理如下圖：這個(gè)圖片是ESD發(fā)生器的原理圖，其中電容Cx就相當(dāng)于IO端口的防靜電電容，所以靜電釋放的過(guò)程就相當(dāng)于C1上面的電荷對(duì)Cx充電，當(dāng)Cx容值選定后，可以計(jì)算出Cx充滿(mǎn)電后的電壓；所以，理論上Cx的容值選取越大，其兩端電壓就越小，對(duì)內(nèi)部IO的防護(hù)就越好。
但是針對(duì)通信線(xiàn)，例如CAN通信，因?yàn)殡娙輹?huì)對(duì)通信造成插入損耗，就是說(shuō)會(huì)造成通信波形失真，典型推薦值為小于100pF@500kbit/s，所以此時(shí)一般選用專(zhuān)用的ESD防護(hù)TVS管，如下圖所示。
實(shí)際中的例子很多，例如下圖中C公司某個(gè)BMS控制器的CAN通信電路。
具體地，實(shí)際看一下ESD保護(hù)二極管的具體參數(shù)，以安世的PESD1IVN24舉例，最大鉗位電壓為42V，而寄生電容僅有十幾pF。
看一下其他非ESD專(zhuān)用的TVS管，如力特的1.5SMC系列TVS，其寄生電容大于100pF，將其用在通信電路上面就不太合適。
最后補(bǔ)充一點(diǎn)，雙向的ESD保護(hù)管除了提供兩個(gè)方向的保護(hù)外，其寄生電容也會(huì)更小。
總結(jié)：這塊內(nèi)容還真挺多的，寫(xiě)起來(lái)就停不下，重新梳理了一遍知識(shí)點(diǎn)，收獲很大；以上所有，僅供參考。
