中心議題：

• 電動車無刷電機控製器短路的工作模型
• 控製器在短路時MOSFET的工作狀態
• 計算MOSFET瞬態溫升的計算公式
• 設定短路保護時間的原則

解決方案：

• 溫升公式：Tj = Tc + P × Rth(jc)
• 根據單脈衝的熱阻係數確定允許的短路時間
• 工作溫度越高短路保護時間就應該越短

隨(sui)著(zhe)電(dian)動(dong)車(che)市(shi)場(chang)競(jing)爭(zheng)的(de)日(ri)益(yi)激(ji)烈(lie)
，消(xiao)費(fei)者(zhe)和(he)商(shang)家(jia)對(dui)整(zheng)車(che)的(de)質(zhi)量(liang)及(ji)可(ke)靠(kao)性(xing)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)，作(zuo)為(wei)整(zheng)車(che)四(si)大(da)件(jian)之(zhi)一(yi)的(de)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)技(ji)術(shu)也(ye)不(bu)斷(duan)成(cheng)熟(shu)
，可(ke)靠(kao)性(xing)也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)，質(zhi)量(liang)已(yi)進(jin)入(ru)一(yi)個(ge)相(xiang)對(dui)穩(wen)定(ding)的(de)時(shi)期(qi)。由(you)於(yu)在(zai)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)生(sheng)產(chan)和(he)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)地(di)會(hui)遇(yu)到(dao)相(xiang)線(xian)短(duan)路(lu)的(de)情(qing)況(kuang)，如(ru)電(dian)機(ji)的(de)線圈duanlujiuhuizhijiedaozhikongzhiqidexiangxianduanlu。yinci，bixushejiduanlubaohugongnengyitigaokongzhiqidekekaoxing。zaishijiyingyongzhong，xuduogongchengshimianwangwanghulveleduanlubaohushijianshejidewenti，yincibenwenjiuruhequedingduanlubaohushijianzuoyixietantao

，yibiannenggouweishejirenyuanzaishejichanpinshizuoyixiecankao。

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。

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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：

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： 其中： 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： 脈衝的功率也可以通過將圖二測得波形存為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： 其中：
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PCB布bu線xian參can數shu不bu一yi樣yang

，導dao致zhi相xiang線xian短duan路lu時shi回hui路lu阻zu抗kang不bu等deng
，短duan路lu電dian流liu也ye因yin此ci不bu同tong。所suo以yi，不bu同tong設she計ji的de控kong製zhi器qi應ying根gen據ju實shi際ji情qing況kuang設she計ji確que當dang的de短duan路lu保bao護hu時shi間jian。

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。