高電壓雙向恒流電路的關(guān)鍵零部件是什么？

本產(chǎn)品是對安全相關(guān)試驗(yàn)設(shè)備TOS系列進(jìn)行改造的定制產(chǎn)品，內(nèi)容是專門針對直流進(jìn)行耐電壓試驗(yàn)和絕緣電阻試驗(yàn)的低成本產(chǎn)品，另外，需要特別強(qiáng)調(diào)的是，該定制產(chǎn)品的試驗(yàn)對像是充電電池，充電電池的試驗(yàn)和普通家電產(chǎn)品不同，可以預(yù)測到的使用場景是民存儲的電能通過試驗(yàn)用電纜供應(yīng)到試驗(yàn)設(shè)備上，因此 ，存在這種能量導(dǎo)致試驗(yàn)設(shè)備發(fā)生故障或損壞的風(fēng)險。

需要進(jìn)行試驗(yàn)對象（充電電池）的短路保護(hù)

將充電電池做為試驗(yàn)對象時，由于連接或者設(shè)置的原因，有可能導(dǎo)致從試驗(yàn)對象向本產(chǎn)品輸出過電流，試驗(yàn)對象形成短路（圖1）

設(shè)計(jì)保護(hù)電路，檢測這種過電流，對電流進(jìn)行限制是關(guān)鍵所在（圖2）

可承受高電壓的雙向恒流電路

了解到本次的任務(wù)是以低民本設(shè)計(jì)可以在數(shù)KV的高電壓下使用的保護(hù)電路，即雙向恒流電路。因此，決定研究使用MOS FET的恒流電路。趕緊實(shí)際組成電路進(jìn)行驗(yàn)證時發(fā)現(xiàn)，在達(dá)到MOS FET 的擊穿電壓之前可以正常工作，但隨著施加電壓的繼續(xù)增加，當(dāng)施加擊穿電壓兩倍左右的電壓時，MOS FET 損壞，無法繼續(xù)進(jìn)行恒流控制（圖3）

問題是元件電壓的不平衡

在使用MOS FET的多級串聯(lián)制作高電壓的電路時，存在需要注意的問題。當(dāng)各MOS FET的開關(guān)時間產(chǎn)生差異時，各MOS FET的元件電壓就會出現(xiàn)不平衡，可能導(dǎo)致特定的MOS FET承擔(dān)過高的電壓。也就是說，降低元件電壓的不平衡現(xiàn)象是進(jìn)行MOS FET串聯(lián)時的問題。但是，在這個階段我并沒有發(fā)現(xiàn)這個問題。

在先前制作的實(shí)驗(yàn)電路中，恒流的動作沒有問題，但無法解決耐電壓的問題。因此，嘗試通過增加串聯(lián)級數(shù)等方式增加耐電壓，但仍然無法解決每個元件的電壓不平衡的問題，當(dāng)然也造成了元件的損壞，讓人一籌莫展。
在這種情況下，老老實(shí)實(shí)地求助高人才是不二之選。在各位前輩提供的意見中，我了解到了關(guān)于MOS FET的寄生電容的問題，從中了解到只要忽視寄生電容即可。于是，安裝了可以忽視寄生電容的電容器，重新進(jìn)行驗(yàn)證（圖4）。

電壓平衡的關(guān)鍵零部件是電容器

MOS FET的寄生電容因施加電壓和溫度的不同會發(fā)生變化。在最初研究的MOS FET恒流電路（圖3），由于寄生電容的變化（波動），導(dǎo)致在各級施加的電壓出現(xiàn)不平衡，結(jié)果導(dǎo)致在一個MOS FET上施加了過大的電壓，造成破壞。
但是，在重新研究的電路（圖4）中，通過增加電壓平衡用電容器，不再產(chǎn)生因寄生電容導(dǎo)致的施加電壓時的電容波動，即使在施加高電壓的情況下，也不會造成破壞，輕松組成了高電壓雙向恒流電路。從成本方面來說，金額僅相當(dāng)于通常的高耐壓零部件1/4左右，在不會大幅變更規(guī)格的情況下，低成本完成設(shè)計(jì)。

重新確認(rèn)零部件的基本特性

在遇到某個難題而一籌莫展時，首先要做的事情就是冷靜地重新確認(rèn)零部件 規(guī)格，性能和特性，我認(rèn)為這一點(diǎn)是非常重要的。如果當(dāng)時能夠認(rèn)識到這一點(diǎn)，這次的煩惱可能早就迎刃而解了（MOS FET的寄生電容變化是FET的基本特性）。

這次聽到前輩的建議后才發(fā)現(xiàn)這個問題，最終得以解決。但是，我深刻的認(rèn)識到，這本來應(yīng)該是我自己就能夠解決的。對于這件事的感受是，無論在任何情況下都不要著急，必須冷靜地思考，推測和執(zhí)行。

本項(xiàng)目的開發(fā)日程雖然略有推遲，但成功完成了具有足夠的功能，并控制了成本的電路，因此得到了領(lǐng)導(dǎo)的鼓勵，對我說“辛苦了”。

這個時候，我暗下決心：今后將不斷積累知識和經(jīng)驗(yàn)，成為一名出色的工程師。