JAJU948 September   2024

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   リソース
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 設計上の考慮事項
      1. 2.2.1 設計理論
      2. 2.2.2 抵抗の選択
        1. 2.2.2.1 トランジスタおよびダイオードの選択
      3. 2.2.3 過電流検出 – 短絡保護
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1 TPSI3100-Q1
      2. 2.3.2 INA180-Q1
      3. 2.3.3 TPSI2140-Q1
  9. 3ハードウェア、ソフトウェア、テスト要件、テスト結果
    1. 3.1 ハードウェア要件
      1. 3.1.1 外部ハードウェア要件
    2. 3.2 テスト構成
    3. 3.3 テスト結果
  10. 4設計とドキュメントのサポート
    1. 4.1 デザイン ファイル
      1. 4.1.1 回路図
      2. 4.1.2 BOM
    2. 4.2 ツール
    3. 4.3 ドキュメントのサポート
    4. 4.4 サポート・リソース
    5. 4.5 商標
  11. 5著者について

トランジスタおよびダイオードの選択

このデザインでは、トランジスタとダイオードの両方で最初に考慮すべきことは、ブレークダウン電圧とブロッキング電圧です。これは 800V BMS 向けであるため、ブロッキング電圧はこれより高いことが必要です。EV バッテリは、多くの場合、システム電圧より高い電圧に充電されます。800V EV は、フル充電時に最大 1000V を保持できます。EV のフル充電電圧を上回る追加マージンのあるブレークダウン電圧を選択します。このデザインでは、FET とダイオードのブレークダウン電圧を 1200V とする必要があります。

これらの部品、特にトランジスタで次に考慮すべき事項は、電力、熱、時間です。抵抗と同様、FET の定格連続ドレイン電流などの連続特性は、時間を考慮せずに非常に優れた熱シナリオで決定されていること、プリチャージ サイクルは連続ではなくパルスであることの 2 つの理由から有益ではありません。FET データシートの「安全動作領域」チャートを使用して、FET が良好であるかを判定します。プリチャージのような RC 回路では、抵抗の消費電力は 1 時定数後に初期値の約 3 分の 1 になります。このデザインに関連して、部品サイズの選択で考慮する価値のあるパルス長は 100ms です。1200V の車載用システム用にサイズ選択された FET では、多くの場合、「安全動作領域」チャートに 100ms の曲線が示されています。デザインを流れるピーク予測電流が 100ms の曲線とオン抵抗制限曲線の両方を下回っていれば、FET は十分な大きさであると考えられます。

TIDA-050080 Wolfspeed E3M0075120D SiC MOSFET の安全動作領域図 2-3 Wolfspeed E3M0075120D SiC MOSFET の安全動作領域

詳細な検討を必要とする最後の部品はダイオードです。すでに説明したように、1200V の逆ブロッキング電圧が必要で、ダイオードはデザインの最大順方向電流に耐えられることが必要です。順方向電流能力は、連続順方向電流定格により確認されています。このデザインでは、ダイオードの非反復ピーク順方向サージ電流定格はこのピーク電流より数桁大きいと考えられるため、この電流定格を回路のピーク電流よりも大きくする必要はありません。このデザインでは、安全のため、ピーク順方向電流の 60%〜80% を超えない連続順方向電流を持つダイオードを選択しました。これにより、ダイオードが過電流保護をトリップしないソフト短絡に耐えることができます。また、RDS(on) が小さく、電圧降下が小さい設計が必要な場合は、2 番目のブロッキング FET を使用できますが、これによりコストが高くなります。