上海貝嶺SGT-MOSFET讓鋰電保護應(yīng)用設(shè)計更加可靠高效

一、引言

實現(xiàn)能源清潔、綠色、高效發(fā)展是實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的重要途經(jīng)。鋰電池作為目前市場上技術(shù)最為成熟，應(yīng)用最為廣泛的儲能方式，給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的舒適和便利，在能源綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展中也發(fā)揮著不可替代的作用。但鋰電池經(jīng)過長時間使用后，容量降低、內(nèi)阻增大，長時間大內(nèi)阻運行將導(dǎo)致電池發(fā)熱嚴重，帶來安全隱患。與此同時，異常充放電及過溫等運行工況，不僅會大大降低電池的使用壽命，更重要的是，會嚴重威脅人們的生命及財產(chǎn)安全。因此，可靠安全運行的鋰電池保護板需要能夠迅速對異常運行工況做出判斷，并及時采取相應(yīng)動作，以達到保護鋰電池健康運行的目的。

鋰電池保護板主要通過保護IC控制MOSFET的導(dǎo)通或關(guān)斷實現(xiàn)正常運行或保護工作的。圖1為市場上某款鋰電保護板實物圖，MOSFET作為鋰電保護板的核心功率開關(guān)器件，其性能好壞直接影響鋰電保護板的工作可靠性。

圖1 鋰電保護板實物圖

二、鋰電池市場應(yīng)用規(guī)模

隨著國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的深入推進，受國家政策持續(xù)支持，新能源汽車、電動自行車、儲能電源等鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域市場需求得到了爆發(fā)式增長，鋰電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，作為鋰電池的“保護神”，鋰電池保護板的應(yīng)用也將隨著鋰電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大而不斷增長。圖2反映了我國10多年來鋰離子電池產(chǎn)業(yè)市場發(fā)展情況。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2021年全國鋰離子電池產(chǎn)量同比增長106%，達到324GWh，行業(yè)總產(chǎn)值超過6000億元。隨著鋰電池技術(shù)的日益成熟及應(yīng)用規(guī)模的不斷擴大，鋰電產(chǎn)業(yè)仍具備較大的增長空間。

圖2 2010-2021年我國鋰電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模

三、鋰電保護板工作原理及保護方案

鋰電池保護板主要功能包括：充電過壓保護、放電過壓保護、充電過流保護、放電過流保護以及充放電短路保護等。鋰電保護板的工作原理圖如圖3所示，其核心器件主要包括鋰電保護IC和功率MOSFET。正常工作時，功率MOSFET處于導(dǎo)通狀態(tài)，電芯與鋰電池保護板均處于正常工作狀態(tài)，而當(dāng)電池電壓或者工作電流超過鋰電保護IC中比較電路的設(shè)定值時，根據(jù)當(dāng)前運行狀態(tài)及故障等級，鋰電保護IC發(fā)出關(guān)斷信號，控制相應(yīng)的功率MOSFET及時關(guān)斷，以保護用電者及電池的安全。

圖3 鋰電保護板工作原理圖

四、上海貝嶺SGT-MOS系列產(chǎn)品介紹

上海貝嶺致力于高效可靠的功率開關(guān)器件研發(fā)及應(yīng)用，推動器件研發(fā)與市場應(yīng)用協(xié)同發(fā)展，為客戶提供更加安全、高效、可靠的產(chǎn)品，助力低碳發(fā)展，貢獻企業(yè)力量。針對鋰電池保護板快速增長的市場規(guī)模，根據(jù)應(yīng)用場景差異化需求，公司推出了SGT-MOSFET系列產(chǎn)品，涵蓋多種不同應(yīng)用場合，具有輸入阻抗高、驅(qū)動簡單、通態(tài)損耗小、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)勢。目前，已在眾多主流鋰電保護板客戶中得到應(yīng)用并廣受好評。

4.1 更具競爭力的產(chǎn)品特點

? 通態(tài)電阻RDS(on) 低;

? Vth一致性高;

? EAS性能好，抗雪崩能力強;

? 極低的QG。

4.2 系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢

低通態(tài)電阻可以顯著降低器件通態(tài)損耗，使得相同電流下器件溫升更低，或者相同溫升要求下可使用電流更高，間接降低系統(tǒng)成本。更高的閾值電壓一致性，有利于多顆器件并聯(lián)，實現(xiàn)更高的功率;同時還可以減小電流降額，間接降低系統(tǒng)成本。盡管鋰電保護應(yīng)用中，SGT-MOSFET通常不會進入雪崩狀態(tài)，但會出現(xiàn)負載側(cè)短路，要求SGT-MOSFET能夠承受較高的瞬間電流沖擊，更強的抗雪崩能力可以間接反映器件耐受瞬間電流沖擊的能力。更低的QG有利于降低對柵極驅(qū)動的功率要求，使得驅(qū)動更加容易。

4.3 較全面的產(chǎn)品系列

為用戶提供安全可靠的功率芯片一直是上海貝嶺功率器件產(chǎn)品的初心與使命，為此上海貝嶺聚焦市場需求、錨定產(chǎn)業(yè)發(fā)展，設(shè)計和研發(fā)出了更加安全可靠的鋰電池保護板用功率芯片。貝嶺SGT-MOSFET系列產(chǎn)品覆蓋寬范圍的電壓和電流等級和多種封裝形式，賦能更靈活高效的鋰電保護板設(shè)計，滿足不同功率等級的鋰電保護應(yīng)用需求。產(chǎn)品的具體型號的及參數(shù)如表1所示。

表1 SGT-MOSFET產(chǎn)品的型號及參數(shù)

4.4 嚴格的品質(zhì)控制

上海貝嶺SGT-MOSFET所有系列產(chǎn)品均為工業(yè)級產(chǎn)品，每款產(chǎn)品量產(chǎn)前均通過了JEDEC工業(yè)級可靠性標(biāo)準的認證測試，具備嚴格的全生命周期生產(chǎn)工藝過程監(jiān)控、可靠性監(jiān)控，貝嶺始終秉持“零缺陷”的品控理念，持續(xù)探索、不斷優(yōu)化，以取得更加卓越的產(chǎn)品質(zhì)量。