功率MOSFET为电池供电应用提供稳定保护

发布时间:2019/10/8

有越来越多电动机被用于电池供电的产品与车辆,像是电动摩托车、电动汽车、无机、电动工具等,其中功率MOSFET在电机驱动、电池保护、充电平衡等应用中,都扮演着重要的角色,以确保电压的稳定,使系统能够稳定的运作。本文将为您介绍Nexiperia(安世半导体)功率MOSFET的优势与产品特性。

电机驱动和电池管理系统的安全保护

电机驱动需要对于电源做平稳的控制才能让电机稳定运转,电池管理系统(Battery Management System, BMS)则须对电池进行充放电的管理,通常具有量测电池电压的功能,防止或避免电池过放电、过充电、过温度等异常状况出现,功率MOSFET能够控制电压与电流的输出,对电机驱动和电池管理系统的稳定性与安全性有关键的影响。

功率MOSFET是一种特殊类型的MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管),是一种多载子导电的单极型电压控制组件,设计用于处理大量功率电平。功率MOSFET的设计是通过在20世纪60年代为制造集成电路而开发MOSFET和CMOS技术的发展而实现的器件,并在70年代开始广泛应用于各种电子产品之中。

功率MOSFET由于其低栅极驱动功率,快速的开关速度,高频率性能好,输入阻抗高,易于执行先进的并联能力,宽带宽,热稳定性优良、无二次击穿问题,极为坚固耐用,其具备较宽的全工作区、工作线性度高,因此易于驱动、可简化偏置、易于使用、易于维修,是使用最广泛的低压(即低于200 V)开关。

功率MOSFET最重要的优点就是能够减少体积大小与重量,提供给设计者一种高速度、高功率、高电压与高增益的器件,在各类中小功率开关电路中应用极为广泛,普遍使用在大多数电源、DC-DC转换器和低压电机控制器中。功率MOSFET支持广泛的电力电子应用,如便携式信息设备、电源集成电路、手机、笔记本电脑、电池供电产品,以及支持互联网的通信基础设施等。

成立于2017年初的Nexperia,是由恩智浦半导体(NXP Semiconductors)独立出来,专注于分立器件、逻辑器件和MOSFET的生产。Nexperia以50多年的专业知识为根基,年产量超过900亿个半导体器件,自主生产业内领先的小型封装产品,并集能效、热效率与出众品质于一体的高质量器件。通过大量投资于研发,Nexperia持续不断地利用先进的小信号和功率MOSFET解决方案扩充产品组合,提供市场领先的技术,确保提供最高的可靠性和性能,而先进的封装则可以增强电阻和热性能,同时缩小尺寸、降低成本。

以下将以一个典型的电池供电三相BLDC(无刷直流)电路(<100V)为例,说明功率MOSFET的应用方式,其中功率MOSFET可做为电机驱动MOSFET、电池保护MOSFET、充电平衡MOSFET,此外,还需搭配许多离散驱动器组件。Nexperia提供多种功率MOSFET的电压、电流、封装规格,例如在电机驱动MOSFET中,有30V、40V、60V、100V等规格,支持90A、100A、120A、160A、240A、280A、300A、380A等输出电流,采用LFPAK56、LFPAK33与符合UL2595电气间隙的封装可供客户选择。

在电池保护MOSFET方面,Nexperia建议客户采用30V、40V、100V等规格,支持120A、160A、240A、280A、300A、325A、375A、380A、425A等输出电流,并提供采用LFPAK56、LFPAK33、LFPAK88、Wide SOA与符合UL2595电气间隙的封装组合。

在充电平衡MOSFET方面,Nexperia则有20V/1.8A、20V/3.4A、30V/1A等规格,离散驱动器组件则有支持100V/6A与30V/5A的二极管,以及30V/100mA、20V/6.2A、140V/300mA的晶体管,提供客户在开发采用电池供电的电机驱动解决方案。

Nexperia提供了种类齐全的产品组合,以提供当今市场所需的灵活性,让客户可以轻松选择最适合自己系统需求的产品。