大兴网站设计,软件工程考研方向,上海好的网站设计公司有哪些,做pc和移动网站的适配电池管理系统#xff08;BMS#xff09;是一种能够对电池进行监控和管理的电子装备#xff0c;是电池与用户之间的纽带。通过对电压、电流、温度以及SOC等数据采集#xff0c;计算进而控制电池的充放电过程#xff0c;主要就是为了能够提高电池的利用率#xff0c;防止电…电池管理系统BMS是一种能够对电池进行监控和管理的电子装备是电池与用户之间的纽带。通过对电压、电流、温度以及SOC等数据采集计算进而控制电池的充放电过程主要就是为了能够提高电池的利用率防止电池出现过度充电和过度放电。
众所周知MOSFET对锂电池板的保护作用非常大它可以检测过充电检测过放电检测充电时过电电流检测放电时过电电流检测短路时过电电流。对于这么核心的电池管理系统中的电路设计中为了使可充电电池更具备长使用寿命正确的充电电路设计与电子元器件器件选择至关重要。其中MOSFET至关重要。
本文针对BMS中的MOSFET从以上方面来阐述和说明。
备注由于创作不易本文给需要的朋友阅读。
一、MOSFET介绍
1、MOSFET基本知识介绍
2、MOSFET特性介绍
3、主流MOSFET封装工艺介绍
4、主流MOSFET应用
二、MOSFET参数
1、电气参数
2、静态参数
3、动态参数
4、时序参数
5、寄生参数
6、温度参数
7、SOA曲线
8、功率参数
三、MOSFET选型
1、额定参数选择
2、极限参数选择
3、开关损耗
4、驱动电阻
5、总结
6、BMS中的MOS选型
四、MOSFET短路过程中计算
1、mos工作过程
2、短路保护过程分析
五、BMS短路设计和验证 正文介绍
一、MOSFET介绍
1、MOSFET基本知识介绍
(1)内部结构 (2)MOSFET分类
其实归纳一下就4种类型的MOS管增强型 PMOS增强型 NMOS耗尽型 PMOS耗尽型 NMOS。 在实际应用中以增强型NMOS 和增强型PMOS 为主。所以通常提到NMOS和PMOS指的就是这两种
(3)MOS管符号 导通条件N沟道-UgUs时导通。P沟道-UgUs时导通
(4)MOS管尺寸发展 晶圆尺寸发展 (5)MOS管型号确认 2、主流MOSFET封装工艺介绍 1封装内部的互连技术TO、D-PAK、SOT、SOP等采用焊线式的内部互连封装技术 SOT封装 SOT(Small Out-Line Transistor)是贴片型小功率晶体管封装主要有SOT23、SOT25(即SOT23-5)等又衍生出SOT323、SOT363/SOT26(即SOT23-6)等类型体积比TO封装小一般信号控制方案最常用的封装适于几A电流、60V及以下电压环境中采用
SOT89具有3条短引脚分布在晶体管的一侧另外一侧为金属散热片与基极相连以增加散热能力常见于硅功率表面组装晶体管适用于较高功率的场合
SOT143具有4条翼形短引脚从两侧引出引脚中宽度偏大的一端为集电极这类封装常见于高频晶体管 TO封装 这两种封装样式的MOS管外观差不多可以互换使用不过TO-220背部有散热片其散热效果比TO-220F要好些价格相对也要贵些。这两个封装产品适于中压大电流120A以下、高压大电流20A以下的场合应用。
是目前主流封装之一电流可以到70A电压100V以内电压与电流成反比电流越大电压越小。 SOP封装 D-PAK封装 2增加漏极散热板标准的SO-8封装采用塑料将芯片包围低热阻的热传导通路只是芯片到PCB的引脚。而底部紧贴PCB的塑料外壳是热的不良导体故而影响了漏极的散热。技术改进就是要除去引线框下方的塑封化合物方法是让引线框金属结构直接或加一层金属板与PCB接触并焊接到PCB焊盘上这样就提供了更多的散热接触面积把热量从芯片上带走;同时也可以制成更薄的器件。 Power 构架封装 LFPAK封装 随着高压产品组合的不断扩充半导体行业还有一种新的封装方式就是LFPAK为了优化电气和热性能铜夹片技术是理想选择尤其为已采用 LFPAK 和 CFP 封装方案的双极性晶体管。高压功率晶体管带来铜夹片技术的优点。恩智浦(原Philps)对SO-8封装技术改进为LFPAK和QLPAK。其中LFPAK被认为是世界上高度可靠的功率SO-8封装;而QLPAK具有体积小、散热效率更高的特点与普通SO-8相比QLPAK占用PCB板的面积为6*5mm同时热阻为1.5k/W DFN封装 CSP封装 TO封装 TOLT 产品系列中的首款顶部冷却封装产品。在结构上其导线框架已翻转将暴露金属放 在顶部该封装在每一侧都包含多个鸥翼型导线用于承载漏极和源极连接的高电流。此外裸露焊盘是无锡的。
3改变散热的热传导方向Power-PAK的封装虽然显著减小了芯片到PCB的热阻但当电流需求继续增大时PCB同时会出现热饱和现象。所以散热技术的进一步改进就是改变散热方向让芯片的热量传导到散热器而不是PCB。 Polar PAK Polar PAK是双面散热的小形封装也是威世核心封装技术之一。Polar PAK与普通的so-8封装相同其在封装的上、下两面均设计了散热点封装内部不易蓄热能够将工作电流的电流密度提高至SO-8的2倍。 LFPAK-I LFPAK-I无损耗封装倒装型上表面散热型封装作为新的功率MOSFET封装形式它通过使用顶面安装热沉大大提高了散热特性通过使用上表面散热结构提高了电流能力。 Direct FET Direct FET封装属于反装型漏极(D)的散热板朝上并覆盖金属外壳通过金属外壳散热。Direct FET封装极大地改善了散热并且占用空间更小散热良好
4工艺技术路线 3、MOSFET特性介绍
1V-I特性曲线 夹断区
VGS VGS(th)时MOS管处于夹断区(截止区)
夹断区在输出特性最下面靠近横坐标的部分表示MOS管不能导电处在截止状态。电流ID为0管子不工作。 恒流区
VGS≥VGS(th)且VDSVGS-VGS(th)MOS管进入恒流区
恒流区在输出特性曲线中间的位置电流ID基本不随VDS变化ID的大小主要决定于电压VGS所以叫做恒流区也叫饱和区当MOS用来做放大电路时就是工作在恒流区饱和区。注MOS管输出特性的恒流区饱和区相当于三极管的放大区。 可变电阻区
VGSVGS(th) 且VDS VGS - VGS(th),MOS管进入可变电阻区
可变电阻区在输出特性的最左边Id随着Vds的增加而上升两者基本上是线性关系所以可以看作是一个线性电阻当VGS不同电阻的阻值就会不同所以在该区MOS管相当就是一个由VGS控制的可变电阻。 击穿区:
随着VDS增大PN结承受太大的反向电压而被击穿。
2转移特性曲线
固定VDS值MOS晶体管的源漏电流IDS随栅源电压VGS的变化曲线 从上图曲线可得到 测试条件VDS20V VGS的开启电压VGS(th)约5V且随着温度的升高而降低 VGS需要达到10V以上才能完全导通达到其最大标称ID VGS越大ID才能越大温度越高ID越小
3寄生二极管特性--见后文
漏极源极之间有个寄生二极管在马达继电器的应用中主要是用来保护电路的不过寄生二极管只存在单个MOS管中集成芯片中是没有的。
4开关特性 导通延迟时间从VGS上升10%到VDS上升10%的时间 上升时间从VDS上升10%到90%的时间 关断延迟时间从VGS下降90%到VDS下降90%的时间
下降时间从VDS下降90%到10%的时间
5米勒特性-见后文描述 6SOA曲线-见后文描述
7MOS特性
输入阻抗非常高因为MOS管栅极有绝缘膜氧化物甚至可达上亿欧姆所以他的输入几乎不取电流可以用作电子开关。
导通电阻低可以做到几个毫欧的电阻极低的传导损耗。
开关速度快开关损耗低特别适应PWM输出模式。
在电路设计上的灵活性大栅偏压可正可负可零三极管只能在正向偏置下工作电子管只能在负偏压下工作
低功耗、性能稳定、抗辐射能力强制造成本低廉与使用面积较小、高整合度。
极强的大电流处理能力可以方便地用作恒流源。所以现在芯片内部集成的几乎都是MOS管。
MOS管栅极很容易被静电击穿栅极输入阻抗大感应电荷很难释放高压很容易击穿绝缘层造成损坏。
4、MOS管应用
1应用场景
MOS的开关速度比较高因此适用于高频的电路
由于MOS管放大器的输入阻抗很高可应用于放大。因此耦合电容可以容量较小不必使用电解电容器。
MOS管具有开关特性可以用作电子开关
MOS管的Rds比较小可用在大电流回路
2失效分析
