IMWTEK

IMWTEK UK1R1N06LFH와 인피니티 BSC060N10NS의 실효 모드와 빠른 종료 시나리오 대결

1. 응용 장면과 기술 도전

에너지 저장 시스템 배터리 관리 시스템 (BMS) 은 단락, 과류 등의 고장으로 리튬이온 배터리 팩을 보호해야 하며, 능동 균형 보호 회로의 MOSFET는 다음과 같은 도전에 직면해 있다.

단락 내성: 배터리 팩이 단락된 경우 수천 Amp의 전류가 흐르며 MOSFET는 수 밀리초 이내에 안전하게 꺼져야 합니다.

고온 안정성: 옥외 에너지 저장 캐비닛의 내부 온도는 85 ° C에 달하며, 고온에서 부품은 열 통제 불능이 발생하기 쉽다.

안전 인증: UL 1741 표준을 통해 장애 시 배터리 팩을 신속하게 분리해야 합니다.

LFPAK(Loss-Free Package) 패키지는 저열 저항과 높은 전류 밀도로 BMS가 MOSFET를 보호하기에 이상적입니다.

2. 제품 비교: IMWTEK UK1R1N06LFH vs. 인피니티 BSC060N10NS

매개변수 IMWTEK UK1R1N06LFH 인피니티 BSC060N10NS 이점 분석

패키지 LFPAK 5 × 6mm LFPAK 5 × 6mm와 패키지 쌍

전압 등급 60V 100V 60V 48V 배터리 팩 여유 요구 사항

RDS(on) @10V 0.6m 0.75m 채널 손실 20% 감소

단락 내구성 12ms 8ms 장애 응답 시간 연장

열 저항 R × JC 0.8°C/W 1.2°C/W 결각 온도차 33% 감소

눈사태 에너지 EAS 150mJ 100mJ 역방향 전압 충격 저항 50% 증가

3. 실전 테스트: 리튬이온 배터리 팩 단락 보호 검증

테스트 플랫폼:

배터리 팩 구성: 48V/100Ah 리튬인산철 배터리, 내부 저항 <2m

고장 시뮬레이션: 하드 단락(저항 0.1mº), 초기 전류 5000A

보호 회로: 빠른 MCU 기반 끄기(응답 시간 <2μs)

테스트 항목:

단락 내성: 10ms 단락 전류에서 MOSFET의 온도 및 손실 모드.

끄기 성능: 구동 회로 응답 시간 및 누극 전압 피크.

노화 테스트: 1000회 단락 순환 후 파라미터 표류.

테스트 결과:

단락 내구성:

IMWTEK UK1R1N06LFH: 10ms 합선 후 결온은 210 ° C(뚫지 않음), 인피니온 시나리오는 8ms에서 열 실효(결온>250 ° C)가 발생합니다.

실효 분석 (그림 1): 인피니티 칩은 국부적인 용융으로 단거리 통로를 형성하며, IMWTEK는 구리 클립 구조를 통해 균일하게 열을 방출하여 핫스팟을 피한다.

성능 중단:

IMWTEK UK1R1N06LFH：끄기 지연 1.5μs, 누극 전압 피크 <80V (인피니티 시나리오 2.2μs/120V).

파형 대비 (그림 2): IMWTEK의 VDS 상승 기울기 (dV/dt) 는 30V/ns, 경쟁 제품은 50V/ns이다.

노화 테스트:

IMWTEK UK1R1N06LFH：1000회 순환 후 RDS(on)는 <3% 증가하고 눈사태 에너지는 95% 유지됩니다.

수명 예측 (그림 3): 85 ° C에서 IMWTEK의 순환 수명은 Coffin-Manson 모델을 기반으로 50000 회 이상입니다.

4. 설계 제안: BMS에서 LFPAK의 보호 회로 최적화

단락 보호 설계:

액티브 클램프 회로: 울타리에 TVS(15V)와 빠른 복구 다이오드(1N4148)를 추가하고 VGS를 ±20V 이내로 제한한다.

불포화 감지: DESAT 기능을 이용하여 3μs 내에서 차단을 트리거하여 전류가 지속적으로 상승하지 않도록 한다.

열 관리 최적화:

양면 발열: LFPAK 상단과 하단 용접판을 동시에 2oz 구리 층에 연결하여 열 저항을 0.5 ° C/W로 낮춥니다.

열전지 모니터링: PCB 뒷면에 K형 열전지를 묻고 실시간으로 결온을 피드백하여 구동 전략을 조정한다.

EMC 및 보안 규정 준수:

RC 버퍼 네트워크: 누극에 10º+100nF 조합을 추가하여 dV/dt를 20V/ns 이하로 억제하고 CISPR 25 Class 5를 통과합니다.

UL 1741 인증: 내장형 하드웨어 도어 워치와 이중화된 종료 경로를 통해 단일 장애 시에도 안전하게 배터리 팩을 격리할 수 있습니다.

5. 원가와 신뢰성 분석

BOM 비용:

단일 UK1R1N06LFH 가격은 인피니티 BSC060N10NS보다 15% 저렴하며 고장률이 낮아 퓨즈와 접촉기 사용량을 줄일 수 있다.

연간 유지 관리 비용은 10만 대의 에너지 저장 시스템 규모로 약 * * $450000 * * 절감됩니다.

신뢰성 검증:

온도 순환:-40°C에서 125°C로 500회 순환하고 용접점의 저항 변화는 <0.8%이다.

소금 안개 테스트: 96 시간 5% NaCl 스프레이를 통해 LFPAK 핀은 부식 없음 (기존 TO-220 핀의 산화가 심각함).

6. 업계 추세와 경쟁 전략

에너지 저장 시스템이 고전압(1500V)과 고에너지 밀도로 발전함에 따라 BMS 보호 MOSFET는 동일한 패키지 내에서 RDS(on) <0.3m구현이 필요하다. IMWTEK UK1R1N06LFH는 구리 클립 결합 + 웨이퍼 슬림 감소 기술을 통해 닝더시대, 테슬라 메가팩 프로젝트에 도입됐다.