BMS产品
或者在电路板输入端加一个耐高压的电容。当电池的串数达到20串满电的时候,
电压已经达到20*4.2V=84V,这个我们需要一般选用的是100V耐压的陶瓷电容来保证电路正常运作。
但是,高电压大容量的电容价格非常高昂,因此我们考虑采用的是耐压值为50V的电容,
采用串联的方式来提高整体耐压值水平,这也是我第一次在实际电路设计中运用电容串联的方案。
有一次我们注意到,很多汽车级的产品在电源正负极之间往往都会串联两个小的电容,
那么,我们使用电容串联的目的它仅仅是出于成本考虑的吗?没有其他原因吗?
考虑到10uF的高压电容应该也不是贵,那么这种用法的作用到底还有哪些呢?
是因为早期缺少高耐压电容进而一直沿用至今的吗,还是说其中另有说法?
下面,我将从多个角度深入分析这种电容串联使用的实际情况。
第一点,增加耐压值,防止过压造成电容损坏我们把两个10uF、50V的电容串联到一起,
它的等效电容便减小到5uF,但是耐压值将会增加到100V。
在汽车BMS电子系统当中,假如我们使用的铅酸电池供电的12V系统,它的浮充电压可能会达到14V左右。
当在进行汽车抛负载7637-5a/5b的测试时,浪涌电压会飙到高达到87V左右。
因此我们为了防止浪涌电压过压导致电容的损坏,造成短路过流起火等这些故障,
我们把两个耐压值50V的电容串联起来后,它的耐压可以达到100V左右,进而能够更好地应对过压的极端情况。
第二点,降低成本对于电容来说,要想让他达到100V的耐压值而且同时又想要很大的容值,
这样就会使选到的电容体积都很大。大部分符合要求的产品至少都采用的是1206的封装,
即使我们有一些国产的厂商声称能他们够提供更小的封装,但是它的容量也肯定是达不到要求的。
曾经有同事在这一点上吃过很大的亏,因此这些家伙都是贴着容量误差10%的下限来做出来的。
所以选择两个50V耐压值的0603封装的电容,容量值够了,体积小了,也会更便宜。
需要我们注意的是,我们为了达到相同的效果,这里需要将耐压提高1倍,但容值却减小了一半,
所以选型要注意耐压值和容值在串联之后的关系。
首先我们知道,电容的失效模式很多情况都是短路,很少发生开路的情况。如上图所示的C1和C7两个布局中,
假如我们选择了尺寸更小的电容以后,当板子受到应力的影响而产生微变形时。
此时,比较小的陶瓷电容受到形变的影响就会比较小。
而且,将两个电容串联连接起来,即便板子形变应力导致陶瓷电容损坏短路了,
它的风险也是会减少一半的(因为即使一个电容损坏,另一个电容仍然可保证回路正常运转)。
这里需要特别强调的是,使用两个电容的布局有点讲究,它们最好呈直角来布局,相互布成90度。
这种布局的好处是,当PCBA受到应力来自水平方向的时候,电容C1很容易损坏,但是C7却具有更好的可靠性。
相反,假如PCBA的形变应力来自于垂直方向,那么电容C1却具有更好的可靠性。
因此,这种布局方法在一定程度上大大提高了整个电路板的可靠性能。