MOSFETs em Sistemas de Gerenciamento de Bateria de Veículos Elétricos: Funcionalidade Principal e Insights de Seleção

Este artigo descreve os cenários de aplicação e a seleção de parâmetros dos MOSFETs em sistemas BMS, abrangendo controle de pré-carga, proteção da bateria e requisitos de comutação de alta frequência. É adequado para fabricantes de veículos elétricos (OEMs) e integradores de módulos.

I. Contexto: O Crescimento dos VE Impulsiona a Inovação em Dispositivos de Potência

Com o rápido crescimento do mercado global de veículos elétricos (VE), especialmente na China, Europa e América do Norte, os sistemas de gerenciamento de baterias (BMS) tornaram-se subsistemas críticos. Isso exige padrões mais altos de desempenho e confiabilidade para dispositivos semicondutores de potência.

Os MOSFETs (Transistores de Efeito de Campo de Óxido Metálico) são cada vez mais utilizados no BMS devido à sua alta velocidade de comutação, baixo RDS(on) e excelente desempenho térmico — ideais para controle de corrente, pré-carregamento e proteção da bateria.

II. Aplicações Principais de MOSFETs no BMS

1. Controle dos Caminhos de Carga e Descarga

Os MOSFETs são comumente usados como interruptores principais de circuito para gerenciar os caminhos de carregamento e descarregamento. Dispositivos do canal N, com sua forte capacidade de condução, são ideais para configurações de alto ou baixo lado.

Modelos recomendados, como o Infineon IRF1405PBF e o ON Semi NVMFS5C442NL, oferecem baixa RDS(on) e confiabilidade compatível com automóveis.

2. Proteção contra sobretensão, sobrecorrente e curto-circuito

Associados a ICs de detecção, os MOSFETs formam circuitos de proteção que desligam instantaneamente em condições anormais, evitando danos à bateria.

Dispositivos como o TI CSD18510KCS e o Vishay Si7336ADP oferecem alta tensão de ruptura e eficiente dissipação térmica.

3. Controle do circuito de pré-carregamento

Circuitos de pré-carregamento controlam a corrente em capacitores grandes para evitar correntes de surto durante a inicialização. Os MOSFETs oferecem caminhos de comutação suaves e seguros.

O STP75NF75 da ST e o R6020ENX da ROHM são amplamente adotados por sua tolerância à tensão e desempenho de comutação.

III. Parâmetros-chave e diretrizes de seleção

Parâmetro	Definição	Recomendação
VDSS	Tensão de ruptura dreno-fonte	Superior a 1,3 vezes a tensão máxima do sistema
Identificação	Corrente máxima no dreno	Atender à corrente de operação pico real
RDS(on)	Resistência em condução	Quanto menor, melhor, reduzindo o consumo de energia e a geração de calor
Qg	Carga da porta	Quanto menor o tamanho, maior a velocidade de comutação e mais simples o controle.
Pacote	TO-220, DFN, SOP, etc.	Combine a seleção de layout de espaço e dissipação de calor

IV. Estudo de Caso: Implantação de MOSFET na Plataforma BMS de 400V para VE

Em um projeto europeu de SUV de médio porte, o BMS exigia um MOSFET capaz de suportar uma corrente contínua de 20A, garantindo simultaneamente tolerância adequada de tensão, estabilidade térmica e conformidade com EMC.

A solução escolhida — o PSMN2R8-80BS da Nexperia — oferecia uma baixa RDS(on) de 5mΩ e um invólucro D2PAK para otimizar a dissipação de calor e a montagem.

V. Nosso Serviço e Fornecimento Completo de MOSFET

Estocamos e distribuímos MOSFETs das seguintes marcas de primeira linha:

● Infineon

● ON Semiconductor

● Texas Instruments (TI)

● STMicroelectronics

● ROHM

● Nexperia

Oferecemos:

● Componentes automotivos conforme AEC-Q101

● Pagamento em múltiplas moedas

● Correspondência completa de BOM