ترانزستورات MOSFET في أنظمة إدارة بطاريات المركبات الكهربائية: الوظائف الأساسية ورؤى اختيار المكونات

يصف هذا المقال سيناريوهات تطبيق ترانزستورات MOSFET في أنظمة إدارة البطاريات (BMS)، بما يشمل التحكم في الشحن المسبق، وحماية البطارية، ومتطلبات التبديل عالية التردد. وهو مناسب لمصنعي المعدات الأصلية للمركبات الكهربائية ومُكَمِّلِي الوحدات.

أولاً: الخلفية: نمو المركبات الكهربائية يدفع ابتكار أجهزة الطاقة

مع النمو السريع لسوق المركبات الكهربائية العالمي، لا سيما في الصين وأوروبا وأمريكا الشمالية، أصبحت أنظمة إدارة البطارية (BMS) أنظمة فرعية حيوية. وهذا يستدعي معايير أعلى للأداء والموثوقية بالنسبة لأجهزة أشباه الموصلات للطاقة.

تُستخدم ترانزستورات MOSFET (ترانزستورات تأثير المجال بأكسيد المعادن-شبه الموصل) بشكل متزايد في أنظمة إدارة البطارية (BMS) بفضل سرعتها العالية في التبديل، ومقاومتها المنخفضة (RDS(on))، وأدائها الحراري الممتاز — وهي خصائص مثالية للتحكم في التيار، والشحن المسبق، وحماية البطارية.

ثانياً: التطبيقات الرئيسية لترانزستورات MOSFET في أنظمة إدارة البطارية (BMS)

1. التحكم في مسار الشحن والتفريغ

تُستخدم الترانزستورات MOSFET عادةً كمفاتيح دوائر رئيسية لإدارة مسارات الشحن والتفريغ. الأجهزة ذات القناة N، بفضل قدرتها العالية على التوصيل، تُعد مثالية للتكوينات العلوية أو السفلية.

تشمل النماذج الموصى بها Infineon IRF1405PBF وON Semi NVMFS5C442NL التي توفر مقاومة منخفضة في حالة التشغيل (RDS(on)) وموثوقية تلبي متطلبات القطاع automotive.

2. حماية من زيادة الجهد والتيار والدوائر القصيرة

بالاقتران مع دوائر الكشف، تشكل الترانزستورات MOSFET دوائر وقائية تتوقف فورًا عند حدوث ظروف غير طبيعية لمنع تلف البطارية.

توفر أجهزة مثل TI CSD18510KCS وVishay Si7336ADP جهد عزل مرتفعًا وتبديدًا حراريًا فعالًا.

3. التحكم في دائرة ما قبل الشحن

تحكم دوائر ما قبل الشحن في التيار الداخل إلى المكثفات الكبيرة لتجنب تيار البدء العالي أثناء التشغيل. توفر الترانزستورات MOSFET مسارات تبديل سلسة وآمنة.

يتم اعتماد ST’s STP75NF75 وROHM’s R6020ENX على نطاق واسع نظرًا لتحملها للجهد وأداء التبديل العالي.

ثالثًا. المعايير الرئيسية وإرشادات الاختيار

المعلمات	تعريف	التوصية
VDSS	جهد التحمل بين المصرف والمصدر	أعلى من 1.3 مرة من أقصى جهد للنظام
الرقم التعريفي	أقصى تيار للمصرف	يلبي تيار التشغيل الفعلي الأقصى
RDS(on)	مقاومة التشغيل	كلما كان أقل كان أفضل، ويقلل من استهلاك الطاقة وتكوين الحرارة
ق.غ	رسوم البوابة	كلما كانت المساحة أصغر، زادت سرعة التبديل وتبسط التحكم
التعبئة	TO-220, DFN, SOP، إلخ	دمج اختيار التصميم مع المساحة وتوزيع التبريد

رابعاً: دراسة حالة: نشر MOSFET في منصة نظام إدارة بطاريات المركبات الكهربائية 400V

في مشروع سيارة دفعٍ صلبة أوروبية متوسطة الحجم، كان نظام إدارة البطارية (BMS) بحاجة إلى ترانزستور MOSFET قادر على التعامل مع تيار مستمر بقيمة 20 أمبير، مع ضمان تحمل كافٍ للجهد، والاستقرار الحراري، والامتثال لمتطلبات التوافق الكهرومغناطيسي (EMC).

كانت الحل المختار — PSMN2R8-80BS من شركة Nexperia — يتميز بمقاومة RDS(on) منخفضة تبلغ 5 ملي أوم وعبوة D2PAK التي تُحسّن تبديد الحرارة والتجميع.

خامساً: توفير MOSFETات وخدمتنا الشاملة من طرف واحد

نمتلك مخزوناً ونوزع MOSFETات من العلامات التجارية الرائدة التالية:

● إنفينيون

● أون سيميكونداكتور

● تكساس إنسترومينتس (تي آي)

● إس تي ميكروإلكترونيكس

● روهـم

● نكسيبيريا

نقدم:

● مكونات تلبي معيار AEC-Q101 للسيارات

● دفع بعملات متعددة