MOSFETs en los sistemas de gestión de baterías de vehículos eléctricos: funcionalidad principal y criterios de selección

Este artículo describe los escenarios de aplicación y la selección de parámetros de los MOSFETs en los sistemas BMS, que incluyen el control de pre-carga, la protección de la batería y los requisitos de conmutación de alta frecuencia. Es adecuado para fabricantes de vehículos eléctricos (EV OEM) e integradores de módulos.

I. Antecedentes: El crecimiento de los vehículos eléctricos impulsa la innovación en dispositivos de potencia

Con el rápido crecimiento del mercado global de vehículos eléctricos (EV), particularmente en China, Europa y América del Norte, los sistemas de gestión de baterías (BMS) se han convertido en subsistemas críticos. Esto exige estándares más altos de rendimiento y fiabilidad para los dispositivos semiconductores de potencia.

Los MOSFETs (transistores de efecto de campo de óxido metálico semiconductor) se utilizan cada vez más en los BMS debido a sus altas velocidades de conmutación, baja RDS(on) y excelente rendimiento térmico, ideales para el control de corriente, pre-carga y protección de baterías.

II. Aplicaciones clave de los MOSFETs en los BMS

1. Control de las rutas de carga y descarga

Los MOSFET se utilizan comúnmente como interruptores principales en circuitos para gestionar las trayectorias de carga y descarga. Los dispositivos canal N, con su elevada capacidad de conducción, son ideales para configuraciones de alto o bajo lado.

Modelos recomendados como el Infineon IRF1405PBF y el ON Semi NVMFS5C442NL ofrecen una baja RDS(on) y confiabilidad certificada para aplicaciones automotrices.

2. Protección contra sobretensión, sobrecorriente y cortocircuito

Combinados con circuitos integrados de detección, los MOSFET forman circuitos de protección que se desconectan instantáneamente ante condiciones anormales para evitar daños en la batería.

Dispositivos como el TI CSD18510KCS y el Vishay Si7336ADP ofrecen alta tensión de ruptura y una eficaz disipación térmica.

3. Control del circuito de pre-carga

Los circuitos de pre-carga controlan la corriente hacia condensadores grandes para evitar corrientes de arranque durante el encendido. Los MOSFET proporcionan trayectorias de conmutación suaves y seguras.

El STP75NF75 de ST y el R6020ENX de ROHM están ampliamente adoptados por su tolerancia a la tensión y rendimiento de conmutación.

III. Parámetros clave y directrices de selección

Parámetro	Definición	Recomendación
VDSS	Voltagem de salida de la fuente de drenaje	Más de 1,3 veces el voltaje máximo del sistema
ID	Corriente de drenaje máxima	Cumplir con la corriente de funcionamiento máxima real
RDS (encendido)	Resistencia en conducción	Cuanto más bajo mejor, reduciendo el consumo de energía y la generación de calor
El número de	Cargo por puerta	Cuanto menor sea el tamaño, más rápida será la velocidad de conmutación y más sencillo el control.
Paquete	TO-220, DFN, SOP, etc. El número de registro de los vehículos y el número de registro de las unidades de transporte.	Combinar la selección de la disposición del espacio y la disipación de calor

IV. el tratamiento de la enfermedad. Estudio de caso: Despliegue de MOSFET en la plataforma BMS EV de 400 V

En un proyecto europeo de SUV de tamaño mediano, el BMS requería un MOSFET capaz de manejar una corriente continua de 20 A, garantizando al mismo tiempo una tolerancia adecuada de voltaje, estabilidad térmica y cumplimiento con la normativa EMC.

La solución elegida, el PSMN2R8-80BS de Nexperia, ofrecía una baja RDS(on) de 5 mΩ y un encapsulado D2PAK para una disipación térmica y montaje optimizados.

V. Nuestro suministro y servicio integral de MOSFET

Stockeamos y distribuimos MOSFETs de las siguientes marcas de primer nivel:

● Infineon

● ON Semiconductor

● Texas Instruments (TI)

● STMicroelectronics

● ROHM

● Nexperia

Ofrecemos:

● Componentes automotrices certificados AEC-Q101

● Pago en múltiples monedas

● Coincidencia completa de lista de materiales (BOM)