龙腾 SGT MOS在户用储能BMS中的应用

❶ 背景概述

户用光伏储能系统的发展受到多种因素的推动，包括电价波动、环境保护意识的增强、政策支持和补贴、建设成本的下降、技术成熟度的提高、消费者行为的变化以及融资方案的多样化。这些因素共同作用，使得户用光储系统能够通过自产自用和削峰填谷策略显著降低家庭电费支出，同时符合减少碳足迹的趋势。此外，政府出台的激励政策如上网电价补贴、税收减免等，降低了户用光储系统的初期投资成本，提高了投资回报率。太阳能光伏板和电池储能技术的不断进步，导致成本显著下降，使得户用光储系统变得更加经济可行。随着光伏板的效率提高和储能电池寿命的延长，系统更可靠和高效，满足了消费者对能源自主性和可控性的追求。户用光伏储能系统的发展前景乐观，预计将继续保持健康、可持续的增长势头，同时有效助力碳达峰和碳中和等国家重大战略的实现。

‌BMS（电池管理系统）在储能系统中的重要性不言而喻，它扮演着至关重要的角色，确保电池组的安全运行，提升电池的使用效率，延长电池的使用寿命，并优化整个储能系统的性能。‌

BMS的主要功能和作用包括：电池参数监测；‌故障诊断与预警‌；‌充放电管理‌；‌‌电池均衡；‌‌热管理‌；‌‌远程监控与通信管理。

❷ BMS拓扑分类

按拓扑架构分：BMS分为集中式（Centralized）和分布式（Distributed）两类。

• 集中式BMS将所有电芯统一用一个BMS硬件采集，适用于电芯少的场景，具有成本低、结构紧凑、可靠性高的优点，一般常见于容量低、总压低、电池系统体积小的场景中。
• 分布式硬件架构包括主板和从板。这种硬件架构优点是采样线束距离均匀；缺点是成本较高，需要额外的芯片将各个模块的信息整个发送给BMS主板。

❸ 户用光伏储能和BMS拓扑

分立器件为户用光伏储能及其BMS中的核心器件，无论是户用光伏储能还是电池模块都在往高功率密度、高效率的趋势发展，同时要求安全可靠，给MOSFET在提出了更高的要求。

❹ SGT(Shield gate trench MOSFET)技术简介

通过在栅极沟槽底部，引入屏蔽栅多晶硅场板，将绝大部分的Cgd转化为了小值的Cgs，显著地降低了米勒电容Cgd，加快了开关速度。

依靠屏蔽栅多晶硅场板侧壁厚氧化层的电荷感应效应，在传统Trench MOSFET垂直耗尽(p-body/n-epi结)上，引入水平耗尽，在深Trench底部引入一个新的电场尖峰，将漂移区电场由三角形分布改变为近似矩形分布，在实现同样的击穿电压时降低了漂移区电阻，显著降低了器件的单位面积导通电阻，降低了FOM。

❺ 客户案例应用及MOS选型

针对客户48V锂电池保护板，短路保护对 MOSFET 选型的首先要考虑 MOSFET 的耐压。一般经验值是电池包稳态最高电压的两倍，即有100%的电压余量。对 MOSFET 的电流，需要考虑短路时流经每一个MOS的电流不超过规格书里的雪崩电流。如果短路电流非常大，需要考虑多个 MOSFET 并联。
另外，对MOSFET 的选型，还需要综合考虑驱动电路的驱动能力，以及 MOSFET 的 Cgs 和 Cgd 的影响。

客户的方案使用了16颗龙腾的SGT MOS LSGE10R040HC。100V 导通内阻最大值4mΩ，封装 TO-263。
优化的方案选用了TOLL封装的LSGT10R018。数量从16颗减少到12颗。

▸Toll封装与TO-263封装在BMS中的优势对比：

Toll封装具有较小的尺寸，可以节省30%的PCB面积。这意味着在设计BMS时，Toll封装可以减少电路板的占用空间，使得电路布局更加紧凑，这对于空间受限的应用场景尤其有利。

热性能方面，Toll封装因其小体积设计，具有更低的封装电阻和寄生电感，这带来了更小的导通阻抗和更高的峰值电流，从而在高功率应用中表现出优异的散热性能。此外，Toll封装的源极焊料接触面积增加了4倍，有助于降低电流密度，避免因高电流和温度导致的电迁移，提高产品的可靠性。

Toll封装提供了比TO-263引线更好的热性能和更低的封装电感（2nH），这对于需要快速开关和高频率操作的MOSFET来说非常重要。低电感意味着更快的开关速度和更高的效率，这对于BMS中的高功率转换路径至关重要。

Toll封装由于其低寄生电感和出色的散热性能，带来了优秀的EMI表现。这对于BMS而言非常重要，因为EMI的减少有助于提高系统的稳定性和电磁兼容性。

尽管Toll封装在材料成本和制造工艺上可能比传统TO-263封装复杂，但在高功率应用中，其能够减少所需的并联MOSFET数量和散热部件，从而节省长期成本。此外，由于其紧凑的尺寸，还可以节省PCB空间，进一步降低成本。

综上所述，Toll封装在尺寸优化、热性能、电感、EMI表现等方面展现出明显的优势，特别是在BMS这样的高压和高功率系统中。这些优势不仅提高了系统的效率和可靠性，而且还通过减少所需的组件和简化热管理来降低成本。因此，对于追求高效率和紧凑设计的BMS应用而言，Toll封装是一个更具吸引力的选择。

❻ 龙腾SGT MOSFET –BMS推荐料号

▪ 龙腾介绍

龙腾半导体股份有限公司 (lonten.cc) 2009年7月13日成立于西安，是一家致力于新型半导体器件研发、生产、销售、服务的高新技术企业。 公司在以超结MOSFET为代表的高端功率半导体器件领域走出一条自主创新之路，形成了高压超结MOSFET、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、屏蔽栅沟槽（SGT）MOSFET、低压沟槽（Trench）MOSFET、高压平面MOSFET，SiC JBS&MOSFET等6大产品系列，广泛应用于汽车电子、工业电子及消费电子等领域。

▪ 丰宝介绍

上海丰宝电子信息科技有限公司创办于1998年5月，本土知名的元器件代理商。总部位于上海，在北京、深圳、苏州、香港、台湾设有分公司，并在广州、东莞、厦门、南京、杭州、 武汉、西安等15个城市设有办事处。公司主营电子元器件世界品牌在中国大陆的代理销售，并致力于代理芯片产品的应用设计开发，整体解决方案在通讯、家电、工业控制得到广泛应用。公司的主要代理品牌有Bourns、Winbond、Omron、Knowles、U-blox 、Nuvoton、Digi和Torex等。

丰宝电子系上海市高新技术企业，2003至2014年连续十二年被《国际电子商情》评选为“读者最满意的十家大陆电子元器件分销商”。在2008至2011年三次获得“Omron优秀代理商销售奖”，2009至2012年三次获得“SGMC杰出成长奖”，2010年荣获“Bourns杰出业绩奖”，2011年荣获“NXP年度增长最快ID奖”，2012年荣获“NXP最佳FAE支持团队奖”，2013荣获 Torex合作伙伴奖。丰宝电子视诚信经营为企业至高荣誉，一直致力于上海市“诚信创建企业”工作认定，截止到2017年已荣升为五星级企业。