লিথিয়াম ব্যাটারি প্যাকগুলির চার্জিং এবং ডিসচার্জিং সুরক্ষায় ডায়োডগুলি কীভাবে ব্যবহার করবেন?

一, ডায়োড প্রযুক্তি বৈশিষ্ট্য এবং লিথিয়াম ব্যাটারি সুরক্ষা মধ্যে সামঞ্জস্য
1. একমুখী পরিবাহিতা: মৌলিক প্রতিরক্ষামূলক বাধা তৈরি করা
একটি ডায়োডের মূল বৈশিষ্ট্য হল এর PN জংশনের একমুখী পরিবাহিতা, যা শুধুমাত্র নোড (A) থেকে ক্যাথোডে (K) প্রবাহিত হতে দেয়, বিপরীত কাটঅফ সহ। এই বৈশিষ্ট্যটি লিথিয়াম ব্যাটারি সুরক্ষায় একটি ট্রিপল সুরক্ষা ব্যবস্থা গঠন করে:

অ্যান্টি-রিভার্স সংযোগ সুরক্ষা: Schottky ডায়োড (যেমন MBR1045CT) চার্জিং ইন্টারফেস বা সার্কিট ডিজাইনে সিরিজে সংযুক্ত থাকে। যখন পাওয়ার পোলারিটি বিপরীত হয়, তখন ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেম (BMS) এর ক্ষতি থেকে কারেন্ট ব্যাকফ্লো প্রতিরোধ করতে ডায়োড স্বয়ংক্রিয়ভাবে বন্ধ হয়ে যায়। একটি নতুন শক্তি গাড়ি প্রস্তুতকারকের পরীক্ষার তথ্য অনুসারে, এই সমাধানটি গ্রহণ করার পরে ভুল অপারেশনের কারণে বিএমএস ব্যর্থতার হার 92% কমে গেছে।
পোলারিটি আইসোলেশন: একটি মাল্টি সেল সিরিজ সিস্টেমে, চার্জিং সার্কিট এবং ডিসচার্জিং সার্কিটের মধ্যে শারীরিক বিচ্ছিন্নতা একটি ডায়োড অ্যারের মাধ্যমে অর্জন করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট শক্তি স্টোরেজ পাওয়ার স্টেশন একটি বিপরীত ডায়োড ডিজাইন গ্রহণ করে, যা রেকটিফায়ার ইনভার্টার মডিউল থেকে চার্জিং এন্ডকে ডিকপল করে, ডিসচার্জ সার্কিটের ক্রমাগত সঞ্চালন নিশ্চিত করে এবং সিস্টেমের প্রাপ্যতা 40% বৃদ্ধি করে।
অ্যান্টি-ব্যাকফ্লো সুরক্ষা: DC/DC কনভার্টারের আউটপুট প্রান্তে সমান্তরালভাবে একটি TVS ডায়োড (যেমন SMAJ5.0A) সংযুক্ত করুন। যখন লোডের প্রান্তে ভোল্টেজ অস্বাভাবিকভাবে বেড়ে যায়, ডায়োড দ্রুত একটি স্রাব পথ তৈরি করে, লিথিয়াম ব্যাটারিকে বিপরীত ভোল্টেজের প্রভাব থেকে রক্ষা করে।
2. দ্রুত পরিবর্তনের বৈশিষ্ট্য: উচ্চ- ফ্রিকোয়েন্সি পরিস্থিতিতে দক্ষতার বিপ্লব
Schottky ডায়োড, তাদের ধাতব সেমিকন্ডাক্টর জংশন গঠন সহ, শূন্যের কাছাকাছি রিভার্স রিকভারি টাইম অর্জন করে (Trr<10ns), demonstrating significant advantages in high-frequency switching power supplies

ক্রমাগত বর্তমান সুরক্ষা: বক/বুস্ট টপোলজিতে, স্কোটকি ডায়োডগুলি (যেমন SS34) অবিচ্ছিন্ন বর্তমান উপাদান হিসাবে কাজ করে এবং তাদের কম পরিবাহী ভোল্টেজ ড্রপ (VF ≈ 0.3V) সুইচিং লস 60% এর বেশি হ্রাস করে। একটি ড্রোন ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমের প্রকৃত পরীক্ষা দেখায় যে এই স্কিমটি গ্রহণ করার পরে, DC/DC রূপান্তর দক্ষতা 88% থেকে 94% বৃদ্ধি পেয়েছে।
সিঙ্ক্রোনাস সংশোধন প্রতিস্থাপন: কম ভোল্টেজ এবং উচ্চ বর্তমান পরিস্থিতিতে (যেমন 48V শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা), Schottky ডায়োডগুলি প্রথাগত MOSFET সিঙ্ক্রোনাস সংশোধন স্কিমগুলিতে বডি ডায়োডগুলিকে প্রতিস্থাপন করতে পারে, রিভার্স রিকভারি চার্জ (Qrr) দ্বারা সৃষ্ট দোলন দূর করে এবং সিস্টেমের EB1d noB5ise দ্বারা সৃষ্ট দোলন দূর করে৷
3. তুষারপাত ভাঙ্গনের বৈশিষ্ট্য: ক্ষণস্থায়ী ওভারভোল্টেজের বিরুদ্ধে চূড়ান্ত প্রতিরক্ষা
টিভিএস ডায়োডগুলি তুষারপাতের ভাঙ্গন প্রভাবের মাধ্যমে পিকোসেকেন্ড সময়ে ক্ষণস্থায়ী উচ্চ ভোল্টেজকে নিরাপদ স্তরে ক্ল্যাম্প করে, যার মধ্যে প্রধান পরামিতিগুলি রয়েছে:

ক্ল্যাম্প ভোল্টেজ (ভিসি): এটি বিএমএস চিপের পরম সর্বোচ্চ রেট ভোল্টেজের চেয়ে কম হওয়া উচিত (যেমন STM32G4 সিরিজের জন্য, ভিসি হওয়া উচিত<36V)
পিক পালস পাওয়ার (পিপিপি): IEC 61000-4-5 স্ট্যান্ডার্ড অনুসারে, এটি একটি 8/20 μs তরঙ্গরূপের অধীনে কমপক্ষে 100A এর একটি ঢেউ প্রবাহ সহ্য করতে হবে
একটি নির্দিষ্ট ফটোভোলটাইক এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেমে SMBJ15CA TVS ডায়োডগুলি ব্যবহার করার পরে, এটি বজ্রপাতের দ্বারা উত্পন্ন 3000V এর ক্ষণস্থায়ী উচ্চ ভোল্টেজকে সফলভাবে সহ্য করে এবং সরঞ্জামের ব্যর্থতার ব্যবধান সময় (MTBF) 120000 ঘন্টা পর্যন্ত বাড়ানো হয়েছিল।
2, সাধারণ প্রয়োগের পরিস্থিতি এবং প্রকৌশল অনুশীলন
1. চার্জিং ইন্টারফেস সুরক্ষা সার্কিটের নকশা
নতুন শক্তির যান ওবিসি (-বোর্ড চার্জারে) ইনপুট শেষে, একটি সাধারণ সুরক্ষা সার্কিট একটি তিন-স্তরের সুরক্ষা আর্কিটেকচার গ্রহণ করে:

প্রথম স্তরের সুরক্ষা: সিরিজ স্কোটকি ডায়োডগুলি (যেমন CBRD1045-40) বিপরীত সংযোগ রোধ করতে ব্যবহৃত হয়, এবং তাদের 40V প্রতিরোধী ভোল্টেজ 12V/24V সিস্টেমের প্রয়োজনীয়তাগুলিকে কভার করে।
দ্বিতীয় স্তরের সুরক্ষা: সমান্তরাল টিভিএস ডায়োড (যেমন P6KE36CA) সার্জ ভোল্টেজকে দমন করে এবং তাদের 36V ক্ল্যাম্প ভোল্টেজ BMS ইনপুট পরিসরের সাথে মেলে
তৃতীয় স্তরের সুরক্ষা: ওভারকারেন্ট সুরক্ষা অর্জনের জন্য সেলফ রিকভারিং ফিউজ (পিপিটিসি) ব্যবহার করে, ডায়োডের সাথে পরিপূরক সুরক্ষা তৈরি করে
একটি শীর্ষস্থানীয় গাড়ি কোম্পানির প্রকৃত পরীক্ষার তথ্য অনুসারে, এই সমাধানটি চার্জিং ইন্টারফেস ব্যর্থতার হার 0.8% থেকে 0.12% কমিয়ে দেয় এবং বার্ষিক রক্ষণাবেক্ষণের খরচ 23 মিলিয়ন ইউয়ান কমিয়ে দেয়।
2. কোষ স্তরে সুষম সুরক্ষায় উদ্ভাবন
টেসলা 4680 ব্যাটারি মডিউলে, স্কোটকি ডায়োডের সাথে মিলিত একটি প্যাসিভ ব্যালেন্সিং সার্কিট (যেমন BAT54S) অর্জন করতে ব্যবহৃত হয়:

সুষম বর্তমান নিয়ন্ত্রণ: ডায়োড পরিবাহী ভোল্টেজ ড্রপ (VF ≈ 0.2V) সামঞ্জস্য করে এবং ভারসাম্য প্রতিরোধের (R=10 Ω), সুষম কারেন্ট 200mA এর মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকে
তাপীয় পলাতক দমন: যখন একটি নির্দিষ্ট ব্যাটারি কোষের ভোল্টেজ অস্বাভাবিকভাবে বৃদ্ধি পায়, তখন সংশ্লিষ্ট ব্যালেন্স সার্কিট ডায়োড অগ্রাধিকারমূলকভাবে সঞ্চালন করবে, তাপীয় প্রসারণ প্রতিরোধ করতে একটি বাইপাস কারেন্ট তৈরি করবে।
এই ডিজাইনটি ব্যাটারি প্যাকের সাইকেল লাইফ 35% বৃদ্ধি করে এবং ক্ষমতা ক্ষয় হার প্রতি মাসে 0.8% থেকে কমিয়ে 0.5% করে।
3. বেতার চার্জিং সিস্টেমের ইএমআই অপ্টিমাইজেশান
Xiaomi 80W ওয়্যারলেস চার্জিং মডিউলে, নিম্নোক্ত ডায়োড সমন্বয় সমাধানের মাধ্যমে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি নয়েজ সমস্যা সমাধান করা হয়:

সংশোধন প্রক্রিয়া: SiC Schottky ডায়োডগুলি (যেমন C3D02060A) প্রচলিত সিলিকন ভিত্তিক ডিভাইসের পরিবর্তে ব্যবহার করা হয়-, ফলে Qc মান 80% হ্রাস পায়
ফিল্টারিং প্রক্রিয়া: একটি RC শোষণ নেটওয়ার্ক তৈরি করতে ট্রান্সমিটিং/রিসিভিং কয়েলের উভয় প্রান্তে সমান্তরালভাবে ছোট সিগন্যাল ডায়োড (যেমন BAS70-04) সংযুক্ত করুন, যা 40dB দ্বারা সুইচের শব্দকে দমন করে।
সুরক্ষা পদক্ষেপ: ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক স্রাব থেকে রক্ষা করতে ESD সুরক্ষা ডায়োড (যেমন ESD5Z5.0T1) ব্যবহার করুন, এর প্রতিক্রিয়া সময়ের সাথে<1ns
প্রকৃত পরীক্ষায় দেখা গেছে যে এই সমাধানটি সিস্টেম ট্রান্সমিশন দক্ষতাকে 82% থেকে 89% পর্যন্ত উন্নত করে এবং Qi2.0 সার্টিফিকেশন পরীক্ষার চক্রকে 60% ছোট করে।
3, শিল্প উন্নয়ন প্রবণতা এবং প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ
1. উপাদান উদ্ভাবন কর্মক্ষমতা ব্রেকথ্রু ড্রাইভ
GaN Schottky ডায়োড: EGaN FET ডিভাইসটি EPC কোম্পানির দ্বারা চালু হয়েছে, VF 0.1V এর নিচে এবং রিভার্স রিকভারি চার্জ 90% কমিয়ে, BMW iX-এর 800V উচ্চ ভোল্টেজ প্ল্যাটফর্মে প্রয়োগ করা হয়েছে
SiC হাইব্রিড মডিউল: ROHM সেমিকন্ডাক্টর SiC MOSFET কে Schottky ডায়োডের সাথে একীভূত করে, চার্জিং মডিউল পাওয়ার ঘনত্ব 3kW/in ³ অতিক্রম করতে সক্ষম করে
2. বুদ্ধিমান সুরক্ষা প্রয়োজনীয়তার আপগ্রেড
ডিজিটাল কন্ট্রোল ডায়োড: TI কোম্পানি দ্বারা চালু করা TPD2E007 প্রোগ্রামেবল ক্ল্যাম্প ভোল্টেজ উপলব্ধি করে এবং I2C ইন্টারফেসের মাধ্যমে গতিশীলভাবে সুরক্ষা থ্রেশহোল্ড সামঞ্জস্য করে
স্বয়ং ডায়াগনস্টিক ফাংশন ইন্টিগ্রেশন: Ansenmei NSD1624 ডায়োডে একটি অন্তর্নির্মিত-তাপমাত্রা সেন্সর রয়েছে, যা স্বয়ংক্রিয়ভাবে জংশন তাপমাত্রা 150 ডিগ্রির বেশি হলে সুরক্ষা ক্রিয়া শুরু করে
3. মানককরণ এবং নির্ভরযোগ্যতা চ্যালেঞ্জ
যানবাহন স্তরের সার্টিফিকেশন: AEC-Q101 স্ট্যান্ডার্ডের জন্য ডায়োডের একটি VF ড্রিফ্ট থাকা প্রয়োজন<5mV/℃ within the temperature range of -40 ℃~150 ℃
লাইফ টেস্ট স্পেসিফিকেশন: IEC 60747-1 স্ট্যান্ডার্ড 100000 সুইচ সাইকেল পরীক্ষা যোগ করে, Trr পরিবর্তনের হার প্রয়োজন<20%