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BMS（电池管理系统）是保障电池高效使用的必备系统。它通过实时监测电池的电压、电流和温度，分析电池的使用环境、能量状态和健康状况，确保电池组在安全、寿命和性能方面表现优良。BMS可以防止温度不均导致的模块失衡，避免因局部过热引发的安全事故。同时提供能量均衡功能，提升电池的有效储能和使用时间。

BMS广泛应用于新能源汽车、储能系统、航空航天、消费电子等行业，确保电池的安全、高效和长寿命运行。

图一：BMS 应用领域

a.新能源汽车；b.储能系统；c.航天航空；d.消费电子

保护开关MOSFET 关键参数分析

在选择BMS（电池管理系统）背靠背充放电保护MOSFET时，需综合考虑以下关键因素：

图二：BMS 常见系统框图

1. 耐压能力：MOS管的耐压值（Vdss）应高于电池最大电压的1.5倍，以防止击穿。

2. 电流额定值：MOS管的电流额定值应大于或等于电池的最大充放电电流,避免MOS管因过载而损坏。

3. 导通电阻（Rds-on）：导通电阻越小，损耗和发热越低，效率越高，尤其在多管并联时，低Rds-on可进一步优化性能。

4. 栅极电荷（Qg）：栅极电荷越小，开关损耗越低，开关速度越快。

5. 栅极门槛电压（Vgs-th）：需确保栅极电压能可靠开启漏源电流，且多管并联时，Vgsth应严格分档，保证一致性。

6. 寄生电容（Ciss、Crss）：对于高侧开关应用，因驱动电流较小，需尽量减小寄生电容，以确保短路时快速关断；低侧开关应用可通过电路调整适配。

7. 工作温度范围：MOS管需能在BMS的工作温度范围内稳定运行。MOS温升计算可利用以下公式：

         TJ=Ta+P*RθJA

          其中Ta为BMS系统环境温度，P为MOSFET功耗，RθJA为MOSFET管芯到环境的热阻系数。

BMS保护设计难点与解决策略

1. 短路瞬间MOSFET电流大

   问题：短路时电流可达几百至上千安培，需在极短时间内（200μS至1000μS）切断电流，否则可能引发严重事故。

   解决：短路保护电路需具备快速响应和高准确性，除了保护芯片需要足够驱动电流，保护MOSFET需要较小栅极电容，确保放电MOSFET迅速关断。

2. 短路持续期间内MOSFET损耗发热大

   问题：MOSFET完全导通时电流迅速上升，功耗为Pon=Isc²*Rds(on)，MOSFET严重发热，可靠性下降。

   解决：需要选择全工作区较宽的MOS来抵御200μS至1000μS的短路时间，降低炸管风险，同时选择热阻低的MOS并加强外部散热。

3.  关断MOSFET时瞬态电压尖峰高

   问题：由于线路长短和系统工作电流各不相同，MOSFET关断时产生的高电压尖峰也因系统而异，可能超过其耐压值，发生雪崩击穿。

   解决：需采取措施降低瞬态电压尖峰，同时选择耐压值稳定，雪崩能力强的MOSFET。电压尖峰Vspike = Vb+L×di/dt。需确保MOSFET的雪崩能量足够，避免失效。

锴威特100V/1.1mohm TOLL 封装 

短路保护 MOSFET介绍

基于BMS的特殊应用，锴威特自主研发的CST10N1P5C为BMS在多领域的应用提供了优秀的选择，该MOS管具有以下特点：

• 超低的栅极驱动电荷

• 较低的热阻

• 超低的导通电阻Rdson（1.1mΩ）

• 宽泛的SOA工作区

• 强大的抗尖峰电流能力

图三：CST10N1P5C TOLL封装（100V/1.1mohm）

CST10N1P5C主要参数如下：

应用领域

• 电池管理系统（BMS）

• 轻型电动车（LEV）

• 储能逆变器

• 无人机（UAV）

• 电机驱动

• DC/DC转换器

CST10N1P5C性能测试

01、栅极电荷对比

栅极电荷测试电路通常用于测量MOSFET的栅极电荷特性。栅极电荷(Qg)是评估开关性能的重要参数，它包括栅源电荷(Qgs)和栅漏电荷(Qgd)

Qgs阶段：栅源电压上升到阈值电压之前，主要充电栅源电容。

Qgd阶段：栅源电压继续上升，栅漏电容开始充电，直到器件完全导通。

表1：CST10N1P5C与友商相同应用MOS栅极电荷对比

02、EAS对比测试

单脉冲雪崩能量（EAS）是描述MOSFET在雪崩模式下能承受的能量极限参数，用于评估器件在瞬态过压下的耐受能力。

表2：CST10N1P5C与友商相同应用EAS能力对比

03、短路对比测试(大电流快速关断)

对比竞品，锴威特能承受的最大短路电流高达420A，保护管应用具备一定的优势。

表3：CST10N1P5C与友商相同应用短路能力对比

04、安全工作区SOA对比

MOS管工作时，电压和电流需在安全工作区（SOA）内，以确保安全。SOA由五条限制线组成：导通电阻Rds(on)限制线、电流限制线、功率限制线、热稳定限制线和击穿电压限制线。这些限制线分别约束不同参数，帮助MOS管在BMS短路保护、热插拔、电机驱动、开关电源等应用中安全运行。通过对比友商产品，可以发现锴威特的SOA范围最大，针对BMS应用场合更具备明显优势。

 锴威特主推BMS应用MOSFET列表