新的生活模式渐渐形成,DIY(自己动手制作)的趋势也越来越大,对电动工具和割草机的需求也在增加。最近,一些工业工具(专业用途)的产品都可以在商场家品部的楼层中被发现,以针对家用市场。
过去,AC型(带电源线的电源)产品是主流,但DC型(由锂离子电池供电)产品由于工作范围没有限制,并且可加工性好,产品需求也一直在增加。在这个电路中,功率半导体做了非常重要的工作。事实上,锂离子电池配备了保护电路,以确保在发生异常时的安全。那么,生产商在计划和制造这些产品时有哪些期望并遇到什么问题呢?
客户的期望:“高可靠性”和“压制温升”
高可靠性:由于它是一个在电池发生异常(例如过电流)时关闭电源线的关键器件,因此功率器件必须难以损坏。
压制温升:由于在大电流流动时电池中电源线上的损耗会产生热量,因此锂离子电池的安全性受到威胁。对于锂离子电池来说,减少这种损耗非常重要。因此,用于关断的功率器件也需要较低的损耗(=较低的导通电阻)。
节约BOM成本:在确保与现有产品相同的安全水平同时减少BOM成本 。
瑞萨电子的功率器件可以怎样支持这些客户的期望和挑战呢?
不仅解决功率半导体,还包括外围、元件等问题
针对汽车和工业领域“高可靠性”和“低损耗”的市场要求,瑞萨电子准备了功率MOSFET系列。将电阻器聚焦用于电流检测(=分流电阻器),该电阻器也插入锂离子电池的电源线上。当电流流动时,该分流电阻器产生的热量与功率半导体一样多。为了减少这种热量在分流电阻器中的产生,电阻值必须降低,但也有副作用。较低的电阻值会降低分流电阻的信号电平,并且需要进行信号检测以检查电路和产品配置(在最坏的情况下,成本上升)。为了降低该分流电阻的电阻值,还具有电阻值不能为“零”的限制。因此,基本上系统的性能改进取决于功率半导体。
为了突破这一权衡问题,“无分流解决方案”正在研发中,该解决方案可以通过具有电流检测功能的功率MOSFET与BMIC相结合来实现(电池管理IC*,在这种情况下使用RAJ240100GFP*)。这可以减少“分流电阻器”(其中一个发热因素),并可以大大降低温度。此外,与MOSFET和分流电阻的BOM相比,它可以降低约6%。我们相信,这将进一步提高锂离子电池的安全性,并扩大可用的应用范围,例如在相同的热量下能够支持更高的输出。