MOSFET транзистори в системите за управление на батерии за електрически превозни средства: Основни функции и насоки за избор

Тази статия описва приложните сценарии и избора на параметри на MOSFET транзистори в BMS системи, включително управление на предварителното зареждане, защита на батерии и изисквания за високочестотно комутиране. Подходяща е за производители на ЕПС и интегратори на модули.

I. Предпоставки: Растежът на пазара на ЕПС задвижва иновациите в силовите компоненти

Поради бързото разрастване на глобалния пазар на електрически превозни средства (ЕПС), особено в Китай, Европа и Северна Америка, системите за управление на батерии (BMS) са станали критични подсистеми. Това води до по-високи изисквания за производителност и надеждност на силовите полупроводникови устройства.

MOSFET транзисторите (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) все по-често се използват в BMS поради високата им скорост на комутиране, ниско RDS(on) и отлична топлинна производителност – идеални за управление на тока, предварително зареждане и защита на батерии.

II. Основни приложения на MOSFET транзисторите в BMS

1. Управление на пътя за зареждане и разреждане

MOSFET транзисторите често се използват като основни превключватели в електрическата верига за управление на пътищата за зареждане и разреждане. N-каналните устройства, благодарение на силната си проводимост, са идеални за конфигурации с високо или ниско разположен ключ.

Препоръчителни модели като Infineon IRF1405PBF и ON Semi NVMFS5C442NL предлагат ниско RDS(on) и надеждност за автомобилна употреба.

2. Защита от прекомерно напрежение, претоварване по ток и късо съединение

В комбинация с детекционни ИС, MOSFET транзисторите формират защитни вериги, които моментално спират системата при аварийни условия, за да предотвратят повреда на батерията.

Устройствата като TI CSD18510KCS и Vishay Si7336ADP осигуряват високо пробивно напрежение и ефективно отвеждане на топлина.

3. Управление на веригата за предварително зареждане

Предварителните вериги за зареждане контролират тока към големи кондензатори, за да се избегне връхният ток по време на стартиране. MOSFET компонентите осигуряват плавни и безопасни превключващи пътища.

STP75NF75 на ST и R6020ENX на ROHM са широко използвани поради тяхната устойчивост към напрежение и производителност при превключване.

III. Основни параметри и насоки за избор

Параметър	Дефиниция	Препоръки
VDSS	Напрежение между дрен и източник	По-високо от 1,3 пъти максималното системно напрежение
Идентификационен номер	Максимален дренов ток	Да отговаря на действителния пиков работен ток
RDS(on)	Съпротивление в отворено състояние	По-ниската стойност е по-добра, тъй като намалява консумацията на енергия и генерирането на топлина
Qg	Заряд на вратата	Колкото по-малък е размерът, толкова по-бърза е скоростта на комутация и по-прост е контролът.
Пакет	TO-220, DFN, SOP и др.	Комбиниран избор на пространство и подредба за отвеждане на топлина

IV. Примерно проучване: Внедряване на MOSFET в платформа за BMS на 400V EV

В проект за среден SUV за Европа системата BMS изискваше MOSFET, способен да издържа непрекъснат ток от 20A, като осигурява достатъчна устойчивост към напрежение, термична стабилност и съответствие с изискванията за ЕМС.

Избраното решение — PSMN2R8-80BS на Nexperia — предлага ниско RDS(on) от 5mΩ и пакет D2PAK за оптимизирано отвеждане на топлина и монтаж.

V. Нашият комплексен доставчик и услуга за MOSFET

Ние съхраняваме и разпространяваме MOSFET компоненти от следните водещи марки:

● Infineon

● ON Semiconductor

● Texas Instruments (TI)

● STMicroelectronics

● ROHM

● Nexperia

Ние предлагаме:

● Автомобилни компоненти със сертификация AEC-Q101

● Плащане в множество валути