آج نئی انرجی الیکٹرک گاڑیوں کو درپیش بہت سے چیلنجوں کی وجہ سے، نئے انرجی الیکٹرک گاڑیوں کے نظام کی تعمیر اور ڈیزائن میں نئے تصورات اور نئی ٹیکنالوجیز کا تعارف وقت کی ضرورت کے مطابق سامنے آیا ہے۔ خاص طور پر ڈیوائس ڈیزائن ٹکنالوجی اور مینوفیکچرنگ کے عمل کی مسلسل ترقی کے ساتھ، وسیع بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز آہستہ آہستہ روایتی سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کی جگہ لے لیں گے، جو کہ نئے انرجی وہیکل پاور الیکٹرانک سسٹمز میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوں گے اور ایک نیا رجحان بن جائیں گے۔ اس وقت، صرف مندرجہ ذیل دو گرم موضوعات پر گفتگو اور وضاحت کی جائے گی۔
*الیکٹرک گاڑیوں (EV)، ہائبرڈ الیکٹرک گاڑیوں اور پٹرول گاڑیوں کے لیے پاور الیکٹرانکس مارکیٹ آج بھی بڑھ رہی ہے۔ مثال کے طور پر، ایک عام ہائبرڈ الیکٹرک وہیکل (HEV) پاور سسٹم کی وولٹیج کی ضروریات 12V سے 800V تک ہوتی ہیں، اور کرنٹ سینکڑوں ایمپیئر تک پہنچ سکتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، سیلیکون (Si) اور وسیع بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز، جیسے کہ گیلیم نائٹرائڈ (GaN) اور سلکان کاربائیڈ (SiC) ڈیوائسز، بہت دلچسپی لے رہے ہیں۔
وسیع بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر سے مراد بنیادی طور پر ایک سیمی کنڈکٹر مواد ہے جس کا بینڈ گیپ (کنڈکشن بینڈ کے سب سے نچلے پوائنٹ اور والینس بینڈ کے بلند ترین پوائنٹ کے درمیان توانائی کا فرق) 2.2 eV سے زیادہ ہے۔ وسیع گیپ سیمی کنڈکٹر مٹیریل جس کی نمائندگی GaN اور SiC کرتے ہیں ان میں ہائی بریک ڈاؤن الیکٹرک فیلڈ کی طاقت، ہائی کٹ آف فریکوئنسی، ہائی تھرمل چالکتا، اعلی جنکشن درجہ حرارت، اچھی تھرمل استحکام، اور مضبوط تابکاری مزاحمت کی خصوصیات ہیں۔ سلیکون (Si) اور گیلیم آرسنائیڈ (GaAs) کے عمل کے مقابلے میں، وسیع بینڈ گیپ SiC یا GaN ڈیوائسز اعلی کارکردگی، سوئچنگ فریکوئنسی، آپریٹنگ درجہ حرارت اور آپریٹنگ وولٹیج لاتے ہیں، اس طرح بجلی کی تبدیلی کے مسائل حل ہوتے ہیں۔ یہی وجہ ہے کہ یہ ناگزیر ہے کہ وسیع بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز آہستہ آہستہ روایتی سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کی جگہ لے لیں گے۔
اس وقت الیکٹرک گاڑیوں کی شکل عام طور پر مکمل ہائبرڈ الیکٹرک وہیکل (FHEV)، پلگ ان ہائبرڈ الیکٹرک وہیکل (PHEV) اور ہلکی ہائبرڈ الیکٹرک وہیکل (MHEV) ہے۔
پورے مقابلے میں، عام کاروں میں 600 MOSFETs، اعلی درجے کی کاروں میں 100 MOSFETs، اور 48V لائٹ ہائبرڈ کاروں میں 400 MOSFETs ہوتے ہیں۔ سلکان MOSFET ڈیوائس ہائی وولٹیج اور لاگت کا مسئلہ حل کرتی ہے۔ اوور وولٹیج کے عدم توازن کے مسئلے کو حل کرنے کے بعد، سیریز کنفیگریشن میں کم وولٹیج پاور سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز پاور کنورژن سسٹم کا ایک موثر حل بناتے ہیں، اور لاگت اور کارکردگی کے مسائل کو بھی حل کرتے ہیں۔ خاص طور پر، 48V بیٹری سسٹم کم برقی مقناطیسی مداخلت (EMI)، کم ڈیوٹی سائیکل اور اعلی کارکردگی کے ساتھ کام کرتے ہوئے، ہائی ان پٹ وولٹیج لوڈ ڈمپ ٹرانزینٹس کو برداشت کر سکتا ہے۔
* توانائی کی بچت اور توانائی کی کارکردگی کے نقطہ نظر سے، نئی توانائی برقی گاڑیوں کا تھرمل مینجمنٹ ایک اور گرما گرم موضوع ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ بیٹری کی توانائی کی کثافت پٹرول کی اتنی زیادہ نہیں ہے، اور کام کرنے والے ماحول کے درجہ حرارت کے تقاضے ہیں، اور سسٹم کو زیادہ سے زیادہ بہتر بنانے کی ضرورت ہے۔ نئی توانائی والی گاڑی کے حرارت سے متعلق اجزاء کو تین حصوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، یعنی موٹر اور پاور الیکٹرانکس، پاور بیٹری اور کاک پٹ۔ ان اجزاء میں حرارتی اور ٹھنڈک دونوں ضروریات ہیں۔ اگر آپ حساب لگائیں کہ ہر 100 کلومیٹر کے لیے 24 کلو واٹ گھنٹے بجلی کی ضرورت ہوتی ہے، تو تقریباً 20% گرمی گرمی کی کھپت کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ سالانہ 16,000 کلومیٹر چلنے کے تخمینے کی بنیاد پر، 10 سالوں میں تقریباً 7680 کلو واٹ گھنٹے بجلی گرمی کی کھپت کے لیے استعمال کی جائے گی، جو تقریباً 15,000 سے 20,000 یوآن کے ضیاع میں ترجمہ کرتی ہے۔ لہذا، نقطہ آغاز پورے نظام کی سطح پر تھرمل سسٹم مینجمنٹ میں لاگت کے توازن کو تلاش کرنا، سسٹم اسکیم کے ڈیزائن اور مستقبل کی حکمت عملیوں کی تعریف کے بارے میں سوچنا ہونا چاہیے۔
اس کے مطابق، یہ مضمون ایک ہلکی ہائبرڈ الیکٹرک وہیکل (MHEV) کو مثال کے طور پر لے گا، اس کے 48V MHEV سسٹم ایپلیکیشن کی خصوصیات، بشمول 48V MHEV میں معیاری سلکان بک کنورٹر MOSFET سرکٹ کا استعمال کیسے کریں، بشمول آٹوموٹو پاور الیکٹرانکس کے لیے کم EMI، متوازی MOSFET، معاون 48V سسٹم اور 48V بیٹری، 48V فرنٹ اینڈ بک کنورٹر اور ایپلی کیشن کے دیگر مسائل، اور نئی انرجی الیکٹرک وہیکل تھرمل کنٹرول الیکٹرک ڈرائیو اور پاور ڈیوائس ڈیزائن کا انتخاب بحث اور تجزیہ کے لیے دو اہم مسائل ہیں۔
