パワーMOSFETはバッテリー駆動アプリケーションに安定した保護を提供します

モーター駆動とバッテリー管理システムの安全保護

モータードライブは、電動モーターの安定した動作を確保するために安定した電力制御を行う必要があり、バッテリー管理システム (BMS) はバッテリーの充放電管理を行う必要があります。通常、バッテリー電圧測定機能があり、過放電、過充電、過熱などの異常状態の発生をバッテリーで防止または回避します。パワーMOSFETは電圧と電流の出力を制御できるため、モーター駆動とバッテリー管理システムの安定性と安全性に重要な影響を及ぼします。

パワーMOSFETは特殊なMOSFET (金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ) であり、大電力レベルの処理用に設計されたマルチキャリア電気単極電圧制御ユニットの一種です。MOSFETの設計は、1960年代に集積回路の製造用に開発されたものと、1970年代にさまざまな電子製品に広く適用され始めたCMOS技術の開発で実現されたデバイスに由来しています。

パワーMOSFETは、ゲート駆動電力が低く、スイッチング速度が速く、高周波性能が優れ、入力インピーダンスが高く、高度な並列接続機能の実行が容易で、帯域幅が広く、二次破壊の問題がなく熱安定性に優れている、極めて頑丈で堅牢、作業スペースが比較的広く、作業直線性が高いなどの特徴があり、駆動、簡素化、使用、保守が容易であるため、最も広く使用されている低電圧 (<200V) スイッチとなっています。

パワーMOSFETの最も重要な利点は、体積と重量を削減できることです。これにより、設計者にとって高速、高電力、高電圧、高ゲインのデバイスが実現します。これは、ほとんどの電源、DC-DCコンバータ、低電圧モーター コントローラーだけでなく、さまざまな低電力および中電力スイッチング回路に非常に広く適用されています。パワーMOSFETは、携帯情報機器、電源集積回路、携帯電話、ラップトップ、バッテリー駆動製品、インターネットをサポートする通信インフラストラクチャなど、幅広いパワーエレクトロニクス アプリケーションをサポートします。

2017年の初めに設立されたNexperiaはNXP Semiconductorsとは別会社であり、ディスクリート デバイス、ロジック デバイス、MOSFETの製造に重点を置いています。Nexperiaは50年を超える専門知識に基づき、年間900億個以上の半導体デバイスを生産しており、業界をリードする小型パッケージ製品や、エネルギー効率、熱効率、優れた品質を統合した高品質デバイスの自律生産を行っています。Nexperiaは、研究開発に多額の投資を行い、高度な小信号およびパワーMOSFETソリューションを継続的に適用して、製品ミックスの拡大、市場をリードするテクノロジの提供、最高の信頼性とパフォーマンスの確保に努めています。さらに、高度なパッケージングにより、耐性と熱性能が強化されるだけでなく、サイズとコストも削減されます。

以下では、一般的なバッテリー駆動の三相BLDC (ブラシレス直流) 回路 (<100V) を例に、モーター駆動MOSFET、バッテリー保護MOSFET、および充電バランスMOSFETとして扱うことができるパワーMOSFETの応用モードについて説明します。さらに、多くの個別のドライバー モジュールと一致する必要があります。Nexperiaは、パワーMOSFETのさまざまな電圧、電流、パッケージ仕様を提供します。例えば、モーター駆動用MOSFETには30V、40V、60V、100Vなどの仕様があり、90A、100A、120A、160A、240A、280A、300A、380Aなどの出力電流をサポートし、LFPAK56およびLFPAK33を採用したパッケージングを提供し、顧客の選択肢としてUL2595の電気的クリアランスに準拠しています。

バッテリー保護MOSFETの面では、Nexperiaは顧客に30V、40V、100Vなどの仕様の採用を提案しており、120A、160A、240A、280A、300A、325A、375A、380A、425Aなどの出力電流をサポートし、LFPAK56、LFPAK33、LFPAK88、Wide SOAを採用したパッケージの組み合わせを提供し、UL2595の電気的クリアランスに準拠しています。

充電バランスMOSFETの面では、Nexperiaは20V/1.8A、20V/3.4A、30V/1Aなどの仕様を備えています。ディスクリートドライバモジュールには、100V/6Aと30V/5Aをサポートするダイオードと、30V/100mA、20V/6.2A、140V/300mAをサポートするトランジスタがあり、お客様がバッテリー駆動のモータードライブを開発するためのソリューションを提供します。