МОП-транзистори в системах управління акумуляторами електромобілів: основні функції та рекомендації щодо вибору

У цій статті описано сценарії застосування та вибір параметрів МОП-транзисторів у системах BMS, зокрема керування попереднім зарядом, захист акумулятора та вимоги до високочастотного перемикання. Стаття призначена для виробників електромобілів та інтеграторів модулів.

I. Вступ: розвиток ринку електромобілів стимулює інновації в галузі силових пристроїв

Згідно зі швидким ростом світового ринку електромобілів (EV), особливо в Китаї, Європі та Північній Америці, системи управління акумуляторами (BMS) стають ключовими підсистемами. Це зумовлює посилення вимог до продуктивності та надійності силових напівпровідникових пристроїв.

МОП-транзистори (польові транзистори з метал-оксид-напівпровідниковим затвором) все частіше використовуються в системах управління акумуляторними батареями (BMS) завдяки високій швидкості перемикання, низькому опору відкритого каналу RDS(on) та відмінним тепловим характеристикам — ідеальні для керування струмом, попереднього зарядження та захисту акумулятора.

II. Основні сфери застосування МОП-транзисторів у BMS

1. Керування шляхами заряджання та розряджання

МОП-транзистори часто використовуються як основні комутуючі елементи для керування шляхами заряджання та розряджання. N-канальні пристрої через їхню високу провідну здатність ідеально підходять для верхніх або нижніх конфігурацій.

Рекомендовані моделі, такі як Infineon IRF1405PBF та ON Semi NVMFS5C442NL, мають низький опір RDS(on) і відповідають автомобільному стандарту надійності.

2. Захист від перевищення напруги, струму та короткого замикання

У поєднанні з інтегральними схемами детектування МОП-транзистори утворюють захисні кола, які миттєво вимикаються під час аварійних ситуацій, запобігаючи пошкодженню акумулятора.

Пристрої, такі як TI CSD18510KCS та Vishay Si7336ADP, забезпечують високу напругу пробою та ефективне відведення тепла.

3. Керування колом попереднього зарядження

Ланцюги попереднього заряду керують струмом, що надходить до великих конденсаторів, щоб уникнути стрибка струму під час запуску. МОП-транзистори забезпечують плавне та безпечне перемикання.

ST’s STP75NF75 та ROHM’s R6020ENX широко використовуються завдяки їхній стійкості до напруги та ефективності перемикання.

III. Основні параметри та рекомендації щодо вибору

Параметр	Визначення	Рекомендація
VDSS	Напруга стійкості затвор-витік	Більше ніж у 1,3 раза вища за максимальну напругу системи
Id	Максимальний струм витоку	Відповідає реальному піковому робочому струму
RDS(on)	На опорі	Чим нижче, тим краще, зменшується споживання потужності та виділення тепла
Qg	Зарахування за ворота	Чим менший розмір, тим швидше швидкість перемикання та простіший контроль.
Пакування	TO-220, DFN, SOP тощо	Поєднання вибору розташування простору та відведення тепла

IV. Приклад дослідження: Впровадження MOSFET на платформі BMS для електромобіля 400 В

У проекті середнього європейського позашляховика система BMS потребувала транзистора MOSFET, здатного працювати при постійному струмі 20 А, забезпечуючи при цьому достатню стійкість до напруги, термічну стабільність та відповідність вимогам ЕМС.

Обраний розв'язок — PSMN2R8-80BS від Nexperia — має низький опір відкритого каналу RDS(on) 5 мОм і корпус D2PAK, що забезпечує оптимальне відведення тепла та зручність монтажу.

V. Наш комплексний сервіс та постачання MOSFET

Ми зберігаємо на складі та реалізуємо транзистори MOSFET таких провідних брендів:

● Infineon

● ON Semiconductor

● Texas Instruments (TI)

● STMicroelectronics

● ROHM

● Nexperia

Ми пропонуємо:

● Автомобільні компоненти класу AEC-Q101

● Оплата в багатьох валютах

● Повне підбір BOM