原裝暢銷·品牌齊全·海量型號(hào)·庫(kù)存充足
新聞中心
News Center聯(lián)系我們
Contact us
深圳京柏微科技有限公司
電話：0755-86520852
傳真：0755-86520852
手機(jī)：18124163678
地址：深圳市南山區(qū)桃源街道平山社區(qū)平山一路2號(hào)南山云谷創(chuàng)業(yè)園二期6棟308
維安代理商|維安MOS管 ACDC在電動(dòng)自行車新國(guó)標(biāo)電源方案設(shè)計(jì)
什么是電動(dòng)自行車？
電動(dòng)自行車是指以蓄電池作為輔助能源在普通自行車的基礎(chǔ)上，安裝了電機(jī)、控制器、蓄電池、轉(zhuǎn)把閘把等操縱部件和顯示儀表系統(tǒng)的機(jī)電一體化的個(gè)人交通工具。電動(dòng)自行車最重要的配件是電機(jī)，一輛電動(dòng)自行車的電機(jī)基本決定了這輛車的性能和檔次，電機(jī)是將電池電能轉(zhuǎn)換機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)的部件。
引用中關(guān)村在線發(fā)布的《2017年中國(guó)電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》的數(shù)據(jù)，2017年我國(guó)電動(dòng)二輪自行車?yán)塾?jì)完成產(chǎn)量為3097.9萬(wàn)輛，2022年這一數(shù)字增長(zhǎng)至5226.23萬(wàn)輛，中國(guó)已然成為全球最大的電動(dòng)自行車生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。
電動(dòng)自行車的普及，是民眾的自然選擇。然而，電動(dòng)自行車充電器標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一使得不同品牌和型號(hào)之間的充電器并不兼容，為創(chuàng)建更加安全的充電環(huán)境，2023年7月1日起，電動(dòng)自行車新國(guó)標(biāo)充電器“強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”正式實(shí)施。
圖1：電動(dòng)自行車新國(guó)標(biāo)充電器“強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”
新國(guó)標(biāo)充電器統(tǒng)一了充電接口和增加了EMI部分要求，相對(duì)傳統(tǒng)的充電器增加了設(shè)計(jì)難度，基于新國(guó)標(biāo)充電器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本文將介紹一款基于一級(jí)半PFC反激AC-DC拓?fù)涞碾妱?dòng)車充電器方案，由維安自主設(shè)計(jì)，可滿足國(guó)內(nèi)一線車廠的充電器要求。
圖2：維安新國(guó)標(biāo)充電器樣機(jī)(4820）
方案特性及優(yōu)勢(shì)
● 整機(jī)效率：≥89.0 %
(包括可控硅和風(fēng)機(jī)的功耗)
該方案主控制器采用谷底開(kāi)通技術(shù)，降低主開(kāi)關(guān)損耗；次級(jí)則使用肖特基整流二極管和PMOS負(fù)載開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)無(wú)風(fēng)機(jī)被動(dòng)散熱方案，相比傳統(tǒng)填谷電路，效率提高4~5%。
● 高EMI裕量
(傳導(dǎo)和輻射騷擾 裕量≥6 dB)(
初級(jí)采用一級(jí)半和谷底開(kāi)通準(zhǔn)諧振拓?fù)洌蟠筇岣吡酥C波和EMI裕量。
● 寬輸入電壓范圍 ：180-240Vac
(輸入最低電壓165V/AC，輸入最高電壓264V/AC)
次級(jí)采用一級(jí)半和谷底開(kāi)通準(zhǔn)諧振拓?fù)浜透吖β?00V MOSFET，輸入電壓支持到165-264VAC ，相比傳統(tǒng)填谷電路輸入電壓范圍更寬。
● 輸出規(guī)格：60V/3A
(輸出最低30V/3A，輸出最高60V/3A)
功率因數(shù)PF：0.75
設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1、初級(jí)方案設(shè)計(jì)
新國(guó)標(biāo)充電器方案的初級(jí)部分采用WD1082G，內(nèi)部集成PWM控制器和700V/0.9Ω 高功率MOSFET，它具備谷底導(dǎo)通、低功耗、高效率等特性；充電器輕載或空載工作時(shí)，WD1082G處于Burst打嗝模式以減小開(kāi)關(guān)損耗，從而降低了待機(jī)功耗，提高了輕載效率；工作于正常負(fù)載模式時(shí)，WD1082G處于QR谷底導(dǎo)通模式，提高了整機(jī)效率和降低EMI噪聲源頭。
WD1082G同時(shí)具備過(guò)流保護(hù)（OCP）、過(guò)載保護(hù)（OLP）、過(guò)溫保護(hù)（OTP）、輸出過(guò)壓保護(hù)（OVP）等功能。
初級(jí)針對(duì)于PFC的設(shè)計(jì)采用了如圖3所示的方案，LB、DBYP、DB作為PFC部分的元件，使得輸入電流跟隨輸入電壓的正弦波變化而變化，提高了整機(jī)的功率因數(shù)。同時(shí)巧妙使用一級(jí)半和合封功率MOSFET技術(shù)，相比主動(dòng)APFC電路，節(jié)省一顆功率MOSFET和PFC電路控制，具有線路簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)。本方案中，平均功率因數(shù)為0.75，諧波均滿足新國(guó)標(biāo)要求。
圖3：維安新國(guó)標(biāo)充電器功率級(jí)簡(jiǎn)化電路
2、次級(jí)方案設(shè)計(jì)
為滿足新國(guó)標(biāo)充電器強(qiáng)制性 “通訊協(xié)議”充電這一要求，本方案的次級(jí)控制器采用了一款高度可編程數(shù)?；旌现悄艹潆姽芾硇酒?/span>，其內(nèi)置的恒壓恒流控制模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)充電器對(duì)鉛酸電池三段式充電的精準(zhǔn)控制，從而提高鉛酸電池的使用壽命，充電電壓經(jīng)由輸出端分壓網(wǎng)絡(luò)得到的電壓與內(nèi)置的2.5V電壓源相比較作為輸出電壓控制信號(hào)以及系統(tǒng)反饋信號(hào)，充電電流經(jīng)由采樣電阻取得的電壓與控制器內(nèi)置的50mV電壓源作為輸出電流控制信號(hào)以及系統(tǒng)反饋信號(hào)。
3、方案樣機(jī)測(cè)試結(jié)果
關(guān)鍵波形
如圖4-6所示為本方案設(shè)計(jì)樣機(jī)初次級(jí)以及LN線關(guān)鍵波形結(jié)果。
圖4：初級(jí)主開(kāi)關(guān)VDS波形
（Vin: 230 VAC; Vout: 60V/3A）
圖5：次級(jí)肖特基波形以及PFC電感電流波形
（Vin: 230 VAC; Vout: 60V/3A）
圖6 ：LN線波形VBUS、LN、IL-PFC
（Vin: 230 VAC; Vout: 60V/3A）
圖4-6 可以看出初級(jí)功率MOSFET, 次級(jí)整流二極管應(yīng)力裕量較大；輸入電感電流波形包絡(luò)接近正弦波。
EMI測(cè)試
新國(guó)標(biāo)電動(dòng)車充電器需滿足GB 42296-2022 EMC（電磁兼容）標(biāo)準(zhǔn)。新國(guó)標(biāo)充電器需要通過(guò)EMI測(cè)試（包括傳導(dǎo)干擾、輻射干擾以及諧波），如圖7-9所示為本方案新國(guó)標(biāo)充電器樣機(jī)的EMI測(cè)試結(jié)果，其中傳導(dǎo)裕量高達(dá)19dB（QP），騷擾裕量大于10dB，同時(shí)諧波也具有較大的裕量空間。
圖7：維安新國(guó)標(biāo)充電器EMI傳導(dǎo)測(cè)試結(jié)果
圖8：維安新國(guó)標(biāo)充電器EMI騷擾功率測(cè)試結(jié)果
圖9：維安新國(guó)標(biāo)充電器EMI諧波結(jié)果
總結(jié)
本方案設(shè)計(jì)的電動(dòng)車充電器支持最大功率180W充電，具有整機(jī)效率高，輸入電壓范圍寬，EMI裕量高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。使用的WD1082G（AC-DC）、MOSFET等核心關(guān)鍵器件均為維安自主開(kāi)發(fā)量產(chǎn)型號(hào)，并通過(guò)實(shí)際測(cè)試論證了該方案設(shè)計(jì)的成功性，可實(shí)現(xiàn)完全符合”新國(guó)標(biāo)“規(guī)范的電源設(shè)計(jì)。
