[发明专利]基于开路失效模式的瞬态电压抑制二极管及其电路、系统

说明书

本发明提供了一种基于开路失效模式的瞬态电压抑制二极管及其电路、系统，包括保护外壳，及设置于保护外壳内的串联的熔断保险丝及瞬态电压抑制二极管；当工作电压小于瞬态电压抑制二极管的反向截止电压时，瞬态电压抑制二极管处于截止状态；当出现大于反向截止电压的过压尖峰脉冲时，瞬态电压抑制二极管导通并与熔断保险丝泄放脉冲能量；当尖峰脉冲能量超出瞬态电压抑制二极管承受范围时，击穿瞬态电压抑制二极管的晶圆导致短路，所述熔断保险丝熔断。本发明可以避免其所在应用电路的工作电压出现较大尖峰脉冲能量造成的电路起火的问题的发生。其结构简单，易于加工，成本较低，有利于在各类应用电路中进行广泛的推广使用。

技术领域

本发明涉及电子元器件技术领域，尤其涉及一种基于开路失效模式的瞬态电压抑制二极管及其电路、系统。

背景技术

随着国家规划和经济发展的需要，未来十五年新能源产业必将飞速发展，但是在高速发展中同时要兼顾安全。据不完全统计，2021年前5个月，发生34起新能源汽车起火事故，较去年同期增长20起，其中国内新能源起火27辆，起火的主要因素来源于车辆的电池。为了提升动力电池和储能电池的安全性能，需要针对电池的BMS系统进行安全性能提升。

BMS(Battery Management System)充放电回路中的MOS管，开关瞬间电流的突变会产生漏极尖峰电压，进而损坏MOS管，而功率管的开关速度越快，产生的过电压也就越高。同时，由于为了降低充放电回路的功耗，MOS厂商都在大规模使用沟槽工艺来减低MOS管的导通阻抗(即RDSON)。而沟槽工艺的MOS在耐冲击和耐压上相对平面工艺MOS较弱，受到尖峰电压冲击时更易损坏。

针对BMS系统中MOS受尖峰电压冲击损坏的问题，目前通用的方法是在MOS上并联瞬态电压抑制二极管(即TVS)。但是常规的TVS管的失效模式多为短路，而TVS的短路失效很容易导致BMS线路烧坏甚至起火，这会引起严重火灾隐患。

发明内容

本发明提供一种基于开路失效模式的瞬态电压抑制二极管及其电路、系统，以解决应用电路中开关瞬间电流突变所造成的线路易于烧坏或起火的问题。

本发明提供一种基于开路失效模式的瞬态电压抑制二极管及其电路、系统，以进一步解决新能源电池的BMS系统的充放电回路中所存在的火灾隐患的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于开路失效模式的瞬态电压抑制二极管，包括保护外壳，及设置于所述保护外壳内的串联的熔断保险丝及瞬态电压抑制二极管；

当工作电压小于所述瞬态电压抑制二极管的反向截止电压时，所述瞬态电压抑制二极管处于截止状态；

当出现大于所述反向截止电压的过压尖峰脉冲时，所述瞬态电压抑制二极管导通并与所述熔断保险丝泄放脉冲能量；

当尖峰脉冲能量超出所述瞬态电压抑制二极管承受范围时，击穿所述瞬态电压抑制二极管的晶圆导致短路，所述熔断保险丝熔断。

可选的，所述瞬态电压抑制二极管包括晶圆，所述晶圆与所述熔断保险丝通过第一焊片连接。

可选的，还包括第一铜框架及第二铜框架，所述晶圆的第一电极与所述熔断保险丝的第一电极通过所述第一焊片连接，所述晶圆的第二电极通过第三焊片与所述第一铜框架连接，所述熔断保险丝的第二电极通过第二焊片与所述第二铜框架连接。

可选的，所述熔断保险丝的第一电极及第二电极设置为分别从本体左右引出弯折至保险丝的顶部和底部。

可选的，所述熔断保险丝的第一电极及第二电极分别纵向设置在本体的上部和下部。

可选的，所述保护外壳设置为封装黑胶，通过焊片连接的所述第一铜框架的一端、晶圆、熔断保险丝及第二铜框架的一端依次封装于所述封装黑胶内，且所述第一铜框架及第二铜框架的另一端分别设置于所述封装黑胶外部的两侧。