MOSFET в системах управления батареями электромобилей: основные функции и рекомендации по выбору

В данной статье описаны сценарии применения и выбор параметров MOSFET в системах BMS, включая управление предварительной зарядкой, защиту аккумуляторов и требования к высокочастотному переключению. Подходит для производителей электромобилей и интеграторов модулей.

I. Введение: рост рынка электромобилей стимулирует инновации в силовой электронике

Благодаря быстрому росту мирового рынка электромобилей, особенно в Китае, Европе и Северной Америке, системы управления батареями (BMS) становятся критически важными подсистемами. Это требует более высоких показателей производительности и надежности от силовых полупроводниковых приборов.

MOSFET-транзисторы (полевые транзисторы с изолированным затвором на основе металлооксидного полупроводника) всё чаще используются в системах управления батареями (BMS) благодаря высокой скорости переключения, низкому сопротивлению в открытом состоянии RDS(on) и отличным тепловым характеристикам — идеальны для управления током, предварительной зарядки и защиты аккумулятора.

II. Основные применения MOSFET-транзисторов в системах BMS

1. Управление цепями заряда и разряда

MOSFET-транзисторы обычно используются в качестве основных силовых ключей для управления цепями заряда и разряда. N-канальные приборы, обладающие высокой проводимостью, идеально подходят для конфигураций с верхним или нижним подключением.

Рекомендуемые модели, такие как Infineon IRF1405PBF и ON Semi NVMFS5C442NL, обеспечивают низкое сопротивление в открытом состоянии RDS(on) и надёжность, соответствующую автомобильным стандартам.

2. Защита от перенапряжения, перегрузки по току и короткого замыкания

В паре с детектирующими ИС MOSFET-транзисторы образуют защитные цепи, которые мгновенно отключают систему при возникновении аварийных ситуаций, предотвращая повреждение аккумулятора.

Приборы, такие как TI CSD18510KCS и Vishay Si7336ADP, обеспечивают высокое пробивное напряжение и эффективный отвод тепла.

3. Управление цепью предварительной зарядки

Цепи предварительной зарядки контролируют ток, поступающий в большие конденсаторы, чтобы избежать бросков тока при запуске. МОП-транзисторы обеспечивают плавное и безопасное переключение.

STP75NF75 от компании ST и R6020ENX от ROHM широко применяются благодаря их устойчивости к напряжению и высоким показателям переключения.

III. Основные параметры и рекомендации по выбору

Параметры	Определение	Рекомендация
VDSS	Напряжение сток-исток (выдерживаемое)	Выше чем в 1,3 раза максимального напряжения системы
Идентификатор	Максимальный ток стока	Должен соответствовать реальному пиковому рабочему току
RDS(on)	Сопротивление в открытом состоянии	Чем ниже, тем лучше, снижает энергопотребление и тепловыделение
Главный офис	Сбор за вход	Чем меньше размер, тем выше скорость переключения и проще управление.
Упаковка	TO-220, DFN, SOP и др.	Сочетание выбора размещения и конструкции отвода тепла

IV. Пример реализации: применение MOSFET в платформе BMS электромобиля 400 В

В проекте среднеразмерного европейского внедорожника система BMS требовала применения MOSFET, способного работать с непрерывным током 20 А, обеспечивая достаточный запас по напряжению, тепловую стабильность и соответствие требованиям ЭМС.

Выбранное решение — MOSFET PSMN2R8-80BS от Nexperia — обладает низким сопротивлением канала в открытом состоянии 5 мОм и поставляется в корпусе D2PAK, что обеспечивает оптимальный отвод тепла и удобство монтажа.

V. Наш комплексный сервис и поставка MOSFET

Мы поставляем и храним на складе MOSFET от следующих ведущих брендов:

● Infineon

● ON Semiconductor

● Texas Instruments (TI)

● STMicroelectronics

● ROHM

● Nexperia

Мы предлагаем:

● Детали автомобильного класса AEC-Q101

● Оплата в нескольких валютах

● Полное соответствие спецификации BOM