Решения JIEJIE для управления аккумуляторными батареями

31 мая

Комфорт в жизни человека все больше зависит от наличия исправно работающих аккумуляторных батарей (АКБ). Смартфоны, игрушки, умные часы, медицинские электронные приборы и прочие портативные устройства, роботы-пылесосы, электротранспорт и инструменты, накопители энергии, многие стационарные устройства и даже приборы, работающие от иных (не электрических) источников энергии – все они нуждаются в источнике энергии, в качестве которого очень часто используется химический источник тока – аккумуляторная батарея.

Невероятно широкая сфера применений аккумуляторов вызвала их достаточно большое разнообразие и требование к интеллектуальному подходу для безопасной эксплуатации. Чрезмерные разряд или заряд и работа за пределами допустимого температурного диапазона могут привести к необратимому повреждению элементов аккумуляторной батареи и разогреву корпуса, вплоть до возгорания или взрыва.

Вести мониторинг состояния и обеспечить необходимые условия для правильной и безопасной работы АКБ позволяет система управления аккумулятором BMS (Battery Management System). BMS в реальном времени следит за состоянием каждого элемента аккумуляторной батареи, управляет их балансированием, условиями заряда и разряда, отключает неисправные элементы или всю АКБ, обменивается информацией со внешними системами устройства.

На рисунке 1 представлены в буквальном смысле ключевые компоненты системы управления АКБ и защиты одного аккумуляторного элемента — пары встречно включенных MOSFET (МОП-транзисторов). Это решение позволяет полностью контролировать цепь питания элемента или батареи независимо от процесса – заряда или разряда.

Рис. 1. BMS (а) и защита одного элемента (б)

В качестве таких транзисторов китайская компания Jiangsu JieJie Microelectronics (JIEJIE) предлагает силовые MOSFET с напряжением «сток-исток» 30…200 В (таблица 1), построенные на траншейной платформе SGT. Площадь кристалла оптимизирована для достижения максимально возможной плотности мощности (размер шага между двумя соседними ячейками составляет меньше 1 мкм). Малые сопротивление открытого канала и заряд затвора способствуют отличным коммутационным характеристикам с минимальными потерями энергии в переходных процессах.

Благодаря хорошей повторяемости уровня порогового напряжения затвора всех транзисторов управление становится достаточно простым, исключая ложное переключение в схемах с параллельным включением MOSFET для коммутации больших токов. Транзисторы выполнены в корпусах различных форм-факторов и обладают превосходными тепловыми свойствами (малым тепловым сопротивлением), что расширяет границы области SOA (безопасной работы).

Все МОП-транзисторы JIEJIE демонстрируют высокую устойчивость к лавинному пробою при переключении индуктивной нагрузки (UIS) и проверяются на соответствие характеристик UIS на этапе окончательного испытания во время производства.

Таблица 1. MOSFET JIEJIE для BMS

Для защиты аккумуляторного элемента от импульсов перенапряжения (рисунок 1б) компания JIEJIE предлагает одно- и двунаправленные TVS-диоды (супрессоры) в корпусах SMA, SMB, SMC и SMD для поверхностного монтажа (таблица 2).

Таблица 2. Супрессоры JIEJIE для защиты аккумуляторных элементов