中心議題：

• 電動車無刷電機控製器的短路模型及分析
• 合理的保護時間計算
• 設計短路保護應注意的幾個問題

短路保護在瞬間大電流時能對MOSFET提(ti)供(gong)可(ke)靠(kao)的(de)快(kuai)速(su)保(bao)護(hu)，大(da)大(da)增(zeng)加(jia)了(le)控(kong)製(zhi)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)，減(jian)少(shao)了(le)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)損(sun)壞(huai)率(lv)。本(ben)文(wen)介(jie)紹(shao)電(dian)動(dong)車(che)無(wu)刷(shua)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)器(qi)短(duan)路(lu)的(de)工(gong)作(zuo)模(mo)型(xing)
，主(zhu)要(yao)內(nei)容(rong)包(bao)括(kuo)：短路模型及分析；計算合理的保護時間；設計短路保護應注意的幾個問題。

1短路模型及分析

短路模型如圖1所示
，其中僅畫出了功率輸出級的A、B兩相（共三相）。Q1和Q3為A相MOSFET，Q2和Q4為B相MOSFET，所有功率MOSFET均為AOT430。L1為電機線圈，Rs為電流檢測電阻。

當控製器工作時，如電機短路，則會形成如圖1中所示的流經Q2
，Q3的短路電流，其電流值很大，達幾百安培

，MOSFET的瞬態溫升很大，這種情況下應及時保護，否則會使MOSFET結點溫度過高而使MOSFET損壞。短路時Q3電壓和電流波形如圖2所示。圖2a中的MOSFET能承受45us的大電流短路，而圖2b中的MOSFET不能承受45us的大電流短路
，當脈衝45us關斷後，Vds回升，由於溫度過高
，僅經過10us的時間MOSFET便短路，Vds迅速下降,短路電流迅速上升。由圖2我們可以看出短路時峰值電流達500A，這是由於短路時MOSFET直接將電源正負極短路，回路阻抗是導線，PCB走線及MOSFET的Rds（on）之和，其數值很小，一般為幾十毫歐至幾百毫歐。

2計算合理的保護時間

zaishijiyingyongzhong，butongshejidekongzhiqi，qihuiludianganhedianzucunzaiyidingdechabieyijiduanlushidedianyuandianyabutong，daozhikongzhiqisanxiangshuchuxianduanlushideduanludianliugebuxiangtong，suoyishejizheyinggenjuzijideshijidianluheshiyongtiaojianshejihelidebaohushijian。

短路保護時間計算步驟：
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2．1計算MOSFET短路時允許的瞬態溫升
因為控製器有可能是在正常工作時突然短路
，所以我們的設計應是基於正常工作時的溫度來計算允許的瞬態溫升。MOSFET的結點溫度可由下式計算：
Tj=Tc+P×Rth(jc)

其中：
Tc：MOSFET表麵溫度
Tj：MOSFET結點溫度
Rth（jc）：結點至表麵的熱阻

，可從元器件Datesheet中查得。

理論上MOSFET的結點溫度不能超過175℃，所以電機相線短路時MOSFET允許的溫升為：Trising=Tjmax-Tj=175-109=66℃。

2．2根據瞬態溫升和單脈衝功率計算允許的單脈衝時的熱阻
由圖2可知，短路時MOSFET耗散的功率約為：
P=Vds×I=25×400=10000W

脈衝的功率也可以通過將圖2測得波形存為EXCEL格式的數據，然後通過EXCEL進行積分，從而得到比較精確的脈衝功率數據。

對於MOSFET溫升計算有如下公式：
Trising=P×Zθjc×Rθjc

其中：
Rθjc------結點至表麵的熱阻，可從元器件Datesheet中查得。
Zθjc------熱阻係數
Zθjc=Trising÷（P×Rθjc）
Zθjc=66÷（10000×0.45）=0.015

2．3根據單脈衝的熱阻係數確定允許的短路時間
由圖3最下麵一條曲線（單脈衝）可知

，對於單脈衝來說
，要想獲得0.015的熱阻係數
，其脈衝寬度不能大於20us。

3設計短路保護應注意的幾個問題

由於不同控製器的PCBbuxiancanshubuyiyang
，daozhixiangxianduanlushihuiluzukangbudeng
，duanludianliuyeyincibutong。suoyi，butongshejidekongzhiqiyinggenjushijiqingkuangshejiquedangdeduanlubaohushijian。

由於應用中使用的電源電壓有可能不同
，也會導致短路電流的不同
，同樣也會影響到保護時間。

注意控製器實際工作時的可能最高溫度，工作溫度越高
，短路保護時間就應該越短。

本文討論的短路保護時間是指MOSFETnengchengshoudezuichangduanlushijian。zaishejiduanlubaohudianlushi，yingkaolvyingjianjiruanjiandexiangyingshijian，yijidianliubaohudefengzhi，zhexiecanshudouhuiyingxiangdaozuizhongdebaohushijian。yinci，yingjiandianlushejiheruanjiandebianxiezhiguanzhongyao。

本文討論的短路保護時間是單次短路保護時間，短路後短時間內不能再次短路。如果設計成周期性短路保護
，則短路保護時間應更短。

4結論

短路保護在瞬間大電流時能對MOSFET提供可靠的快速保護，大大增加了控製的可靠性，減少了控製器的損壞率。