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控制储能功率半导体的关键——低边驱动芯片

Simon观察 来源:电子发烧友 作者:黄山明 2024-04-02 00:11 次阅读

电子发烧友网报道(文/黄山明)在储能设备中,低边驱动(NMOS)的作用至关重要,它提供稳定且高效的电力转换控制,保障电池管理系统的正常运行。低边驱动不仅确保能量转换的效率和稳定性,而且对电池的安全运行起到决定性作用。若没有低边驱动,便携储能设备可能无法正常工作,从而影响设备的可靠性和使用寿命。

此外,低边驱动与电池管理系统(BMS)紧密相连。BMS负责监控电池状态,包括电量、温度、电压等,并在必要时实施保护措施,如防止过充和过放。低边驱动在此中扮演桥梁角色,传递控制指令到功率变换器,进而保护电池不受损害。无低边驱动,BMS将无法有效执行其保护功能,可能导致电池性能下降甚至发生安全事故。

相较于普通驱动,或者可以说高边驱动(PMOS),低边驱动的配置通常适用于接地参考的负载,例如NMOS或NPN晶体管。在这种配置中,开关元件位于负载和地之间,通过激活或关闭这个开关来控制电流流向地线,从而控制负载的工作状态。低边驱动的一个优势在于,当开关关闭时,负载与电源断开,有助于减少静态功耗。

而高边驱动在配置中,开关位于电源和负载之间。这种配置适用于电源参考的负载,如PMOS或PNP晶体管。高边驱动的优势是在开关关闭时,负载与电源连接,使得在开关关闭时能够直接监测负载的电压。

在便携储能设备中,低边驱动的应用可能包括控制充放电电路中的继电器或开关元件,确保电能转换过程的稳定性和效率。没有低边驱动,这些控制功能可能无法实现,影响设备的正常工作和用户的使用体验。

低边驱动芯片在储能中的发展趋势

目前,低边驱动芯片在储能系统中的应用已经比较成熟,并且在不断发展中。主要应用在电源管理、系统集成、隔离通信等方面,具有高效能耗管理、成本低、体积小、RDSon小、使用中发热量小等优点。

为了保证安全运行,现代低边驱动器通常采用光耦合器或者集成的隔离技术,使得控制系统高压侧之间有良好的电气隔离,防止高压冲击损坏低压电路部分,增强系统的可靠性。

随着技术的发展,新型低边驱动芯片具有更快的开关速度和更低的导通/关断延迟,这有助于降低功率转换过程中的开关损耗,提高整个储能系统的能源利用效率,并减少发热,延长电池寿命。

针对不断增长的储能市场需求,如分布式储能、电动汽车、移动电源、不间断电源系统等,低边驱动芯片设计也在不断创新以适应不同应用场景的需求,例如支持更高的工作电压、更大的电流能力、更宽的工作温度范围以及更强的电磁兼容性能。

随着新能源产业的快速发展,尤其是在储能领域对于高效率、低成本、小型化和长寿命的要求下,低边驱动芯片的技术研发也正朝着更高的集成度、更强的功能性、更好的散热性能以及更优的性价比方向发展。同时,随着SiC和GaN等新型半导体材料的应用,低边驱动芯片在大功率密度、高频切换方面的性能将进一步提升。

目前全球市场中有多家企业致力于低边驱动芯片的研发与生产,比如TI、ST、安森美英飞凌等,国内如士兰微、华润微、比亚迪半导体等,各厂商在不断推出适应市场趋势和本土客户需求的低边驱动芯片产品

小结

低边驱动芯片是储能系统中不可或缺的部分,确保了能源管理系统的高效、稳定及安全运作。并且随着新能源汽车、智能家居等领域的快速发展,低边驱动芯片在储能产品中的应用场景将进一步拓展。这些新兴领域对能源管理有着更高的要求,为低边驱动芯片提供了广阔的发展空间。

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