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  • 電池管理充放電系統(tǒng)中的功率MOSFET介紹
    • 發(fā)布時間:2024-12-25 18:22:13
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    電池管理充放電系統(tǒng)中的功率MOSFET介紹
    本文介紹了功率MOSFET在PCM保護(hù)電路模塊中的工作原理及性能要求。PCM使用兩個N溝道功率MOSFET,一個用于充電,另一個用于放電。為提高充電速度和縮減充電時間,要求功率MOSFET具有更低的導(dǎo)通電阻、更小的尺寸、更高的功率密度和更好的散熱能力,烜芯微的功率MOSFET產(chǎn)品具有多種封裝設(shè)計(jì),具有低導(dǎo)通電阻、低功耗、高速開關(guān)、更佳的散熱性能的優(yōu)勢。
    日常生活中,如手機(jī)、筆記本電腦等這些消費(fèi)電子應(yīng)用里,一般帶有控制IC、功率MOSFET和其他電子元件的電路系統(tǒng),可以稱為保護(hù)電路模塊PCM。
    今天我們要來講的是關(guān)于PCM保護(hù)電路模塊中,烜芯微功率MOSFET的工作原理分析。
    PCM一般需要低導(dǎo)通電阻MOSFET,因此很多時候工程師會選擇N溝道功率MOSFET。不過一些應(yīng)用在正極端會使用P溝道MOSFET用來靈活驅(qū)動。但相較于NMOS,PMOS的導(dǎo)通電阻相對高于NMOS,在很多選擇上會受到限制。
    功率MOSFET在PCM中的工作原理
    PCM一個功率MOSFET用于充電,另一個用于放電。兩個用于管理充電和放電的N溝道功率MOSFET放置在接地端,漏極背靠背連接。
    其中以兩種配置背靠背串聯(lián)連接:一種配置是兩個功率MOSFET漏極連接。另外一種連接兩個功率MOSFET源。
    電池管理充放電 功率MOSFET
    從上圖可以看到Q1和Q2兩個功率MOSFET:Q1功率MOSFET是用于電池放電的;Q2功率MOSFET是用于電池充電的。在PCM板工作之前,Q1和Q2都處于關(guān)閉狀態(tài)。
    B+/-是電池的正負(fù)極;
    P+/-是電池組的正負(fù)極;
    VSS為電池保護(hù)管理IC的接地,即電池的負(fù)極;
    其中VSS和Q1的電源連接。
    關(guān)于MOSFET在其中的“充放電”工作情況
    充電
    充電狀態(tài)時控制IC柵極,會向Q2處的功率MOSFET提供驅(qū)動信號CO,其路徑為:外部充電電路的正端→ P+→B+→R1→VDD→CO→Q2源 →P-→外部充電電路的負(fù)極。
    當(dāng)Q2接通后,充電路徑為:P+→B+→B-→Q1內(nèi)部寄生二極管→Q2通道→P-
    然后可以對電池充電。
    電池管理充放電 功率MOSFET
    Q2接通時的充電回路
    為減少Q(mào)1的損耗,當(dāng)Q2開啟時,可以控制IC的DO引腳拉高,讓放電Q1功率MOSFET 開啟。
    放電
    放電時控制IC向放電Q1處的功率MOSFET,提供柵極驅(qū)動信號DO,Q1的柵極驅(qū)動信號路徑為:VDD→DO(驅(qū)動器輸出→Q1柵→Q1源→B-→VSS。
    隨后當(dāng)Q1為on時,放電電流路徑為:P→Q2內(nèi)部寄生二極管→Q1通道→B-→B+→P+,接著電池進(jìn)行放電。
    為減少Q(mào)2的損耗,當(dāng)Q1開啟時,控制IC會向Q2處充電功率MOSFET ,提供柵極驅(qū)動信號CO,隨后開啟Q2。這時Q1和Q2同時處于開啟狀態(tài)。
    性能要求
    為了追尋更高效的充電速度和縮減充電時間,通常情況會采取了加大電流及大電流充電的快速充電技術(shù)。這也對功率MOSFET 在大電流充電應(yīng)用中提出了更為嚴(yán)苛的技術(shù)挑戰(zhàn)。這就要求我們在選擇功率MOSFET時要求其更低的導(dǎo)通電阻、更小的尺寸、更高的功率密度和更好的散熱能力。
    在一些電池充放電管理、保護(hù)及控制、用于信號放大和開關(guān)控制等應(yīng)用中,為保證可靠的性能和提高工作的穩(wěn)定性,可以使用烜芯微的功率MOSFET產(chǎn)品。
    電池管理充放電 功率MOSFET
    多種封裝設(shè)計(jì)的選擇為為各種電路應(yīng)用提供了高度的靈活性和集成性,并且具有低導(dǎo)通電阻、低功耗、高速開關(guān)、更佳的散熱性能的優(yōu)勢。
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