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晟驰推出低钳位TVS,助力储能和汽车BMS系统

2023-06-27 10:09:31阅读量:1649

一、BMS介绍

BMS:Battery Management System 电池管理系统

主要作用:保证电池在整个生命周期内【安全】、【可靠】、【高效】地使用。

主要功能:检测电池在充放电等使用过程中的电压、电流、温度、容量、甚至其他环境参数在安全范围内;有的附带很多辅助功能,比如加热电池、智能处理等;保证电池使用安全,再提高使用寿命、提高效率等作用。

应用范围:手机电池、充电宝、电脑电池、各种电动车、太阳能电池、电动汽车、玩具车、仓储及物流车、机器人、电动平衡车及滑板车、电池电源的无人机、无线电设备等等

保护要求:过流,过压(BMS控制板与电池插拔组装会产生不可控电压尖峰),欠压,过温,短路保护


  



二、晟驰U-nCLAMP TVS的特点

- 启动电压相较行业传统TVS保持不变,钳位电压比行业普遍低20%左右,这解决了目前工作电压和钳位电压之间的矛盾,因此能更可靠,更安全的保护BMS管理芯片

- 单向浅回扫低钳位TVS属于行业领跑,目前行业普遍只能做双向浅回扫低钳位TVS,晟驰凭借独特的芯片内部设计达成了单向和浅回扫的双重功能。浅回扫对于保护AFE芯片正向钳位不超其耐压很关键,而单向TVS对于保护AFE芯片、防止反向冲击电压过高、起到了很好的保护作用。


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- 车规级芯片设计及AEC-Q101认证

  

    

单向浅回扫 I-V 曲线


三、BMS电池串保护用低钳位TVS参数(典型值)


Ir+@ Vr

Vbr+@1mA

TPSMD75A-VBR-Un

45nA@64V

75V (71.3~78.8V)

TPSMD91A-VBR-Un

55nA@78V

91V (86.5~95.5V)



  

TPSMD75A-VBR-Un实测Vbr参数参考


  

TPSMD91A-VBR-Un实测Vbr参数参考




四、单向低钳位TVS 8/20uS 钳位波形(典型值)

Ir+@ Vr

Vbr+@1mA

Vc+@Ipp(8/20uS)400V

Vc+@Ipp(8/20uS)500V

TPSMD75A-VBR-Un

45nA@64V

73.8V

82.4V/142A

86.2V/187A


  


1.2/50us & 8/20us波形,0.4KV



  


1.2/50us & 8/20us波形,0.5KV





在1.2/50us & 8/20us组合波形下,分别在这款产品两端施加400V和500V的电压,400V的电压经过TVS钳位之后,残压为82.4V,500V的电压经过TVS钳位之后,残压为86.2V。而TVS电压折回时也不会低于反向截止电压,因此不会出现直流下TVS续流的问题。



Ir+@ Vr

Vbr+@1mA

Vc+@Ipp(10/1000uS)

Vc+@Ipp(8/20uS)

TPSMD75A-VBR-Un

45nA@64V

73.8V

70.8V@42A

84.3V@365A

TPSMD91A-VBR-Un

55nA@75V

89.4V

85V@35A

103V@300A


  

1.2/50us & 8/20us波形,极限功率下钳位电压


  

1.2/50us & 8/20us波形,极限功率下钳位电压

上图为两款产品的8/20us通流能力极限,两款产品的IPP都可以做到300A以上。且对应的瞬态VC值都可以做的非常低,分别可以做到84.3V和103V左右,很好的保护了AFE芯片。



五、低钳位TVS Vs. 传统TVS 8/20uS 钳位电压实测对比(典型值)


一般来说BMS电池端模拟瞬态插拔尖峰冲击会用8/20uS浪涌波形来测试,测试电流通常在150A~200A之间。下面以150A浪涌测试下低钳位TVS与传统TVS钳位电压作对比。


  

TPSMD75A-VBR-Un Vs. 行业75V TVS


  

TPSMD91A-VBR-Un Vs. 行业91V TVS

以TPSMD75A-VBR-Un为例,图中绿色是传统TVS器件,紫色为晟驰微新推出的浅回扫TVS器件,在8/20us波形、100A的测试条件下,传统器件的残压已经超过了100V,而晟驰微的浅回扫器件才到79V;另外在300A的时候,传统器件的钳位电压最高达到120V,而晟驰微的浅回扫器件只有84V。因此看出钳位电压有非常大的降低,降低幅度接近20%左右。



六、汽车BMS电池串联保护方案


  



通常磷酸铁锂BMS管理IC的常态耐压80V为主, 瞬态耐压不超过90V。
三元锂电池16串BMS管理IC的常态耐压100V为主, 瞬态耐压不超过110V。

目前主流汽车客户有400V~500V 1.2/50uS 测试要求,低钳位TVS能提供更佳的钳位性能。


  



江苏晟驰微电子有限公司是一家集分立器件晶圆,成品自主研发、生产、销售、服务于一体的高新技术企业,是一家专业的保护器件,部分功率器件供应商,能够为客户提供全套电路系统解决方案。产品线涵盖瞬态电压抑制二极管(TVS)、半导体放电管(TSS)、静电保护器件(ESD)、稳压管(Zener)、可控硅(SCR), MOS管等,产品广泛应用于储能,安防、汽车电子、家电、照明、新能源、通讯等多个领域。

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