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刘建朝:BMS中不可或缺的MOSFET

作者:中国储能网新闻中心 来源:数字储能网 发布时间:2018-05-30 浏览:

中国储能网讯:5月19日至21日,“第八届中国国际储能大会”在深圳隆重召开, 来自中国、美国、德国、英国、加拿大、西班牙、日本、韩国、澳大利亚等国和地区1500余位政府机构、科研院所、行业组织、电力公司、新能源项目单位、系统集成商等代表出席本次大会。

上海光宇睿芯微电子有限公司总经理的刘建朝在储能电池专场,发表了题为“BMS中不可或缺的MOSFET”的精彩演讲。

演讲内容如下:

刘建朝:大家好!我谈谈电池中的芯片,这是我们公司的名字。我们是上海光宇睿芯微电子有限公司,是光宇集团控股子公司,专业从事半导体过压保护器件和集成电路的设计、研发与销售。是国内最早从事研究并掌握半导体过压保护器件和功率MOSFET核心技术的厂商之一。

公司产品品种多,覆盖范围广,已广泛应用于通讯系统的接口保护、手机接口保护、掌上数码产品接口保护、锂电池的过充过放保护、电源系统的过压保护、BMS和电机驱动的MOSFET。是国内第一家提供汽车级半导体过电压保护器件和大功率MOSFET的高新技术企业。我们一直做电池里的MOSFET,从动力电池、多节等一直跟踪到现在。最后是可控硅的器件。

这是我们和中兴做的器件,在此不过多介绍,主要讲MOSFET。这是手机ESD保护器件,手持终端都能用到。这是小的ESD保护器件,这是我们在BMS中应用的大功率,3000瓦、5000瓦甚至7000瓦的。

主要谈谈MOSFET及其模块,这是MOSFET研发总图表,最早集中在消费类的电子,中间主要集中在电动工具,后面是电动车和储能的MOSFET。(见PPD)红色主要是给充电桩的。这是它的封装外形,有着各种各样的封装形式,目前国内最先进的技术都应用在MOSFET封装里。

我从低压MOSFET开始介绍,其发展趋势是小电流MOSFET,SINO-IC推出了一系列小封装低功耗MOSFET,主要用于手机和手环。封装的形式越来越多,越来越先进。多芯片封装可以做到非常小,CSP中有2颗MOSFET用现在的3C电池上。

单位面积内的封装功率越来越大,栅极电荷越来越小,由于开关速度越来越快,如果栅极电荷很大,栅极电容就会很大,开关损耗将会很明显。

目前最先进的MOSFET是SGT MOSFET,它的SGT分为两部分,会把MOSFET管电阻减少30%,损耗也会降低30%,适合高频应用领域。

封装功率越来越大,以前MOSFET管是小封装,现在大家看到的是背面带芯片的,更有利于散热,power DFN和TO247由于发展,目前已经成为主流产品。

随着功率要求越来越大,我们开始推出功率模块,这是我们给BMS做的开关。这是我们模块的外形,外壳比较粗糙,用3D打印的,这只是样品。

大电流做到500-800A,多颗MOSFET并联,发热量非常低。

MOSFET的选型,昨天跟朋友交流中谈到MOSFET应用中有很多问题,大家选择MOSFET主要考虑四方面:

一,击穿电压,我们一般选电池电压的2倍值;

二,导通电阻,根据导通电阻算发热量、温值;

三,封装形式,封装形式不一样,本身能承受的功率也不一样。有时候电池会做短路实验,很多客户做短路实验时会把MOSFET管炸掉,由于考虑不充分导致这种问题的发生;

四,雪崩能量,做实验、应用、大流量冲击时要考虑这方面的问题。

MOSFET的应用忌讳:

1,MOSFET不要并联使用,但几乎都是并联使用的;

2,尽量减少并联MOSFET的数量,并得越多,故障率越高,出事的几率越高;

3,不要混批次使用,我们一般是以8寸生产,一致性非常好。同一批次的一致性非常好,但批与批之间有差异,建议用过我们MOSFET的客户,不要混批次的使用。

4,尽量减少手工作业-ESD差。MOSFET是电压型器件,它很容易受ESD影响。

应用案例,这是BMS的应用图。针对BMS推出一系列的产品,从40V-200V的MOSFET,这只是局部的表格。多节电池一定要做均衡,这是各种各样的MOSFET。这是用在电机里的MOSFET,这是电机驱动板,用得MOSFET量非常大。这是MOSFET模块,接下来会做介绍。目前模块存在很多问题,主要问题是PCB、传统模块的铜非常薄,这会带来很多问题。

我们的技术优势:

第一,基板,我们大概在1.5毫米,他们号称6mm的铜在200um左右,导电比较好,电流也比较均匀。

第二,铝带键合技术,使得导电性能和散热性能倍增。

第三,我们会用双面导电能力增加大于100倍。

之所以要做这个模块,因为我们解决几个问题:

一,MOSFET不能并联使用。阈值电压不同,造成早开或者晚关引起MOSFET烧毁。

二,MOSFET并联应用,解决传统模块不均匀。

三,解决PCB、DCB覆铜太薄造成附加发热和热量无法散出。

自动化生产技术,这是单个生产,我们内部可以完全自动化生产。

如果用双面覆铜技术,电流会更大,可以做到500A以上。

介绍高压MOSFET,主要推Cool MOSFET,主要面向大功率电源和充电桩,我们推出600V甚至800V,可以做到70-80A。谢谢大家!

(本文根据现场录音整理,未经本人审核)

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关键字:第八届中国国际储能大会

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