ماژول کنترل شارژ و بالانسر 3 سل 40 آمپر

 ماژول مدیریت و حفاظت باتری لیتیوم یون 3 سل با جریان 40 آمپر

ماژول مدیریت و حفاظت باتری لیتیوم یون سه سلول با جریان 40 آمپر، یک ماژول حرفه‌ای برای کنترل و ایمن‌سازی پک‌های سه سل (3S) لیتیوم یون یا لیتیوم پلیمر است که در پروژه‌های پرجریان همچون اسکوتر و دوچرخه برقی، پاورهای صنعتی، سامانه‌های رباتیک حجیم و ذخیره‌سازهای انرژی با دشارژ و شارژ سنگین استفاده می‌شود. این برد با طراحی کاملاً صنعتی و استفاده از تعداد قابل توجهی ماسفت قدرت موازی شده، جریان نامی بسیار بالا را بدون افت ولتاژ یا داغ شدن غیراستاندارد، تضمین می‌کند.

روی برد، مسیرهای اصلی B+ و B- برای اتصال پایانه مثبت و منفی پک، B1 و B2 برای وصله‌ی ترمینال‌های میانی سل‌ها و P+ و P- برای مصرف بار و شارژ تعریف شده است. ساختار چندلایه و تعبیه ماسفت‌های متوالی قدرت (در برخی مدل‌ها تا 8-12 عدد)، عبور جریان‌های پیوسته تا سطح 40 آمپر را ممکن می‌سازد و محافظت سلول‌ها حتی در شدیدترین بارگذاری یا شورت ناگهانی را تضمین می‌کند.

مدار محافظ دارای چند پروتکشن کلیدی است:

• حفاظت اضافه ولتاژ (Overcharge): در حدود 4.25 ولت برای هر سلول، شارژر را بصورت اتوماتیک از مدار خارج می‌کند تا سل به هیچ وجه بیش‌ازحد شارژ نشود.
• حفاظت افت ولتاژ (Overdischarge/Undervoltage): با رسیدن هر سلول به حدود 2.7 تا 2.8 ولت، مسیر دشارژ را قطع می‌کند تا از آسیب برگشت‌ناپذیر به سل جلوگیری شود و عمر پک حفظ شود.
• حفاظت جریان بالا (Overcurrent): با کنترل دقیق شنت R010 و ماسفت‌های موازی، در جریان‌های بالاتر از تحمل پایدار (40 الی 55 آمپر لحظه‌ای)، مدار در کسری از ثانیه خروجی را قطع می‌کند.
• حفاظت اتصال کوتاه (Short Circuit): در صورت بروز اتصال کوتاه یا بار لحظه‌ای شدید، جریان خروجی فوراً قطع می‌شود تا از آسیب جدی به سلول‌ها و اجزاء مدار جلوگیری گردد.
• بالانسر داخلی: مدار بالانس، با استفاده از مقاومت‌های SMD پسیو، هنگام رسیدن هر سلول به ولتاژ 4.2 ولت، اضافه ولتاژ آن سلول را تخلیه می‌کند تا تمام سلول‌ها در حالت فول‌شارژ کاملاً هم‌تراز باشند. این امر باعث افزایش عمر پک و جلوگیری از ورم یا دفرمگی سلول‌ها می‌گردد.

چیدمان مدار، از ترکیب SMD با تراکم بالا و ردیف ماسفت‌های قدرت (که نقش سوئیچینگ و حفاظت را در تمامی طول مصرف دارند) پیروی می‌کند. مسیرهای ضخیم مسی و مدیریت حرارت با پدهای بزرگ، امکان کارکرد بدون افت بازده حتی در شرایط سخت صنعتی را فراهم نموده‌اند. PCB عمدتاً دو رو (یا در موارد صنعتی، چهار لایه)، ضخامت استاندارد و کیفیت FR4، تحمل دمایی و جریان را تضمین می‌نماید.

این ماژول مناسب پک‌های سه سری 18650، 21700، یا سایر سلول‌های لیتیوم یون و پلیمر است که مجموعاً 8.4 تا 12.6 ولت (در حالت شارژ کامل) ارائه می‌دهند و جریان‌های سنگین نیاز دارند. نصب این بورد نیازمند دقت بالا در لحیم‌کاری و استفاده از کابل‌های جریان بالا (حداقل 8AWG برای 40 آمپر) است تا از ایجاد افت ولتاژ یا اتلاف گرما جلوگیری شود.

مدار نه تنها عملکرد محافظتی را انجام می‌دهد، بلکه نقش مدیریت همزمان شارژ و دشارژ، قطع و وصل اتوماتیک بار، و بالانس دقیق سلولی را بدون نیاز به دخالت کاربر فراهم می‌کند. ماژول فاقد LED یا نمایشگر داخلی است، اما همین موضوع مصرف خودی و ریسک خرابی احتمالی را کاهش می‌دهد.

در مصارف صنعتی که شارژر و مصرف کننده به صورت همزمان یا در دوره‌های طولانی به پک متصل‌اند، این ماژول با محافظت‌های دقیق و قدرت تخلیه بالا، از بروز هر گونه خطای ولتاژی، جریان مازاد یا اتصال کوتاه جلوگیری می‌کند. چیپ ست مرکزی (معمولاً ICهایی مانند DW01 و ترکیب با ماسفت‌های قدرت موازی)، جریان و ولتاژ هر سل را به صورت دائمی رصد کرده و با بالاترین دقت اقدام به قطع و وصل بر اساس شرط حفاظتی می‌کند.

جدول کامل پارامترهای فنی ماژول مدیریت و حفاظت باتری لیتیوم یون 3 سل با جریان 40 آمپر (BMS 3S 40A):

نکات و راهنمای نصب حرفه‌ای:

• به دلیل جریان بالا، استفاده از کابل با سایز مناسب (حداقل 8AWG) و اتصالات کاملاً مطمئن الزامی است.
• ترتیب اتصال صحیح: ابتدا B-، سپس B1، B2، و در انتها B+ (همیشه پیش از وارد کردن سلول‌ها به مدار از صحت سیم‌کشی اطمینان حاصل شود).
• تست عملکرد و ثبت ولتاژ هر سلول پیش و پس از نصب برای اطمینان از سلامت پک و مدار محافظ.
• در صورت استفاده در مصارف دائم با جریان بالا (مانند دوچرخه/موتور برقی یا UPS)، تعبیه هیت‌سینک روی ماسفت‌های اصلی شدیداً توصیه می‌شود تا داغ شدن نقطه‌ای و افت جریان رخ ندهد.
• هرگز از سلول‌های متفاوت از لحاظ ظرفیت، برند و سلامت در یک پک استفاده نشود؛ بالانس اتوماتیک تنها زمانی درست کار می‌کند که سلول‌ها همسان باشند.
• به علت ابعاد بزرگ‌تر و وزن ماژول، محل نصب را طوری انتخاب کنید که جریان هوا به‌خوبی عبور کرده و رطوبت به سطح برد راه نیابد.
• اتصالات P+ و P- تنها نقطه مجاز برای تغذیه بار و شارژر هستند و تغذیه مستقیم از سلول‌ها باعث فعال شدن حفاظتی و قطع مدار می‌شود.
• کارکرد بالانسر موقع شارژ کامل بارزتر است؛ لذا برای عمر بیشتر پک، شارژ را تا ولتاژ کامل انجام دهید و مصرف‌کننده را ترجیحاً تا زیر 3 ولت هر سلول تخلیه کامل نکنید.

این ماژول، ضامن ایمنی، بالانس و بهره‌برداری مستمر از پک‌های پرجریان سه سلول لیتیوم یون است و برای هر نوع کار صنعتی یا پروژه حجیم که جریان پیوسته یا لحظه‌ای بالا نیاز دارد، تنها انتخاب استاندارد و قابل اطمینان است.