電動自行車運放、電源管理及鋰電池充電和MOSFET的解決方案
近年在國家“綠色出行、健康生活”的倡導下,電動自行車成為很多人短距離出行的重要選擇。2019年4月15日,《電動自行車安全技術規范》簡稱《新國標》)實施,規范了電動自行車的研發、生產、銷售、流通和使用等環節,行業迎來健康發展?!缎聡鴺恕穼﹄妱幼孕熊嚨纳a標準提出了更高要求,對研發實力較強、生產效率較高的龍頭企業具有一定的促進作用。根據立鼎產業研究網數據,我國電動自行車保有量在2.5-3億臺,預計22-24年新國標替換量為2500、3000、2500萬輛,預計22-24年電動自行車需求量為5815、6384、5964萬輛。
電動兩輪車的市場逐漸呈現出消費升級與需求個性化、消費者環保意識的覺醒,以及消費者追求便捷與智能等趨勢。此外,由于國際市場的需求增加,電動兩輪車產業逐步從本土進一步走向海外走上國際化之路。基于此,未來電動兩輪車行業將呈現差異化、高端化、智能化和國際化的趨勢。產品的定制化開發, 互聯網技術、智能化技術和新能源技術等在電動兩輪車行業將持續應用?!缎聡鴺恕愤^渡期結束后,上述因素也將成為行業發展的主要驅動因素,促進行業進入新一輪的高速發展期。
上海貝嶺緊跟市場發展,可提供一整套覆蓋半橋驅動、運放、接口、電源管理、液晶驅動、鋰電池充電和MOSFET的電動自行車解決方案。
圖1 電動自行車框架
各個模塊之間的通訊目前市場主流使用RS-485接口,部分高端電動自行車會使用CAN接口進行通訊。電機驅動板框架見圖2。
圖2 電機驅動板系統框架圖
1. 半橋驅動芯片
電動自行車的電機需要通過半橋驅動芯片進行控制電機轉速、加減速等功能(表1 半橋驅動選型表)。
BL8202/3 半橋驅動芯片:
l 懸浮絕對電壓250V;
l 電源電壓工作范圍:10.0~20.0V;
l 兼容3.3/5/15V輸入邏輯;
l 驅動電流:+1.0A/-1.5A(Typ);
l 死區時間: 200ns (Typ);
l 集成VCC和VBS欠壓保護功能;
l SOP8 封裝;
表1半橋驅動選型表
2. 運放
電動自行車電機的電流采樣、堵轉保護等功能都需要通過運放采集信號并處理(表2 低噪聲運放選型表)。
BL3782/4 低噪聲運放:
l 電源電壓范圍:2.1V~5.5V;
l 低噪聲:13nV/√Hz @10kHz;
l 高精度:Vos 0.8mV Typ;
l 增益帶寬:6MHz;
l 壓擺率:4.2V/Us;
l 工作溫度范圍:-40℃~+125℃;
表2 低噪聲運放選型表
3. 接口
電動自行車的中控系統需要收集每個子模塊的數據信息,目前市場主流使用RS485接口通信方式(表3 RS485接口選型表)。
RS485 接口芯片:
l 傳輸速率覆蓋范圍廣;
l 供電電壓范圍寬:支持3.3V~ 5.0V;
l 通訊節點數多;
l 更好的ESD能力:±15KV(接觸放電)
RS485接口選型表 | ||||||||
型號 | 電壓(V) | 最高速率(Kbps) | 工作電流(mA) | 節點數 | ESD(接觸放電) | 工作溫度(℃) | 封裝 | 兼容型號 |
BL3085(I47) | 3~5.5 | 500 | 0.4 | 256 | ±15KV | -40~85 | SOP8 | |
BL1587 | 5 | 2M | 0.9 | 128 | ±15KV | -40~85 | SOP8 | |
BL1590 | 3~5.5 | 16M | 1.5 | 32 | ±15KV | -40~125 | SOP8 | SN75176 |
4. 電源管理
通常會用DC/DC把48V/60V電池包電壓降到12V給半橋驅動芯片供電,再降到 5V給系統MCU供電(表4 三端穩壓器選型表)。
BL78L05D 三端穩壓器:
l 高耐壓:42V Max;
l 高精度:±2% Typ;
l 輸出電流:100mA;
l 過熱保護;
l 封裝形式:SOT89-3,SOP8,TO-92;
三端穩壓器選型表 | |||||||
型號 | VIN Max | Vout | Iout | IQ typ | 輸出精度 | 封裝 | 備注 |
(V) | (V) | (MA) | (mA) | ||||
BL78L05D | 42 | 5 | 100 | 3 | ±2% | SOT89-3 SOP8 TO-92 | |
BL78L05G | 42 | 5 | 100 | 3 | ±2% | SOT89-3 | 工業級(125℃) |
5. 液晶驅動
高端車型的中控儀表盤顯示內容較多,一般會采用單獨的液晶驅動芯片。上海貝嶺為客戶提供多種輸出段位的產品選擇(表5 液晶驅動選型表)。
液晶驅動:
l 內置震蕩電路、外圍簡單;
l 低功耗設計;
l VDD電壓范圍:2.5~5.5V;
l 良好的EMC性能;
液晶驅動芯片選型表 | |||||||
型號 | 輸出段位 | IDD | IDD | 通訊接口 | 工作電壓(V) | 封裝 | 兼容型號 |
Power Saving | Normal Mode | ||||||
BL55072A | 4x36 SEG | 7.5uA@3.3V | 10uA@5V | Two-wire Serial | 2.5~5.5 | TSSOP48 | BU9792 |
BL55077 | 4x40 SEG | 9uA@3.3V | 25uA@5V | Two-wire Serial | 2.5~5.5 | LQFP64 | PCF8576 |
6. 鋰電池充電芯片
部分電動自行車的防盜通信模塊需要斷電工作,一般使用鋰電池供電(表6 鋰電池線性充電芯片選型表)。
鋰電池線性充電芯片:
l 防電池反接保護功能(部分型號);
l 高輸入耐壓,芯片過熱保護;
l 電池溫度監測(部分型號);
l 多種充電截止電壓、封裝可選;
鋰電池線性充電芯片選型表 | |||||||
型號 | 充電截止電壓 | 過壓保護typ | 耐壓 | 充電電流 Max | 防電池反接保護 | 電池溫度監測 | 封裝形式 |
(V) | (V) | (V) | (mA) | ||||
BL4054B | 4.2 | 7 | 10 | 800 | - | - | SOT23-5 |
ME4057 | 4.2/4.34/4.4 | - | 6.5 | 1000 | 有 | 有 | ESOP8 |
ME4084 | 4.2 | 6.5 | 24 | 600~1000 | 有 | 有 | SOT23-5/6 |
DFN2*2 | |||||||
ESOP8 |
7. MOSFET
電動自行車的系統供電范圍寬,電機功率覆蓋面廣。在BMS和驅動器中,上海貝嶺可根據客戶的實際電壓、電流應用需求提供多款性價比高的SGT MOS供選擇(表7 MOSFET選型表)。
SGT MOS優勢:
l 通態電阻RDS(on) 低;
l Vth一致性高;
l EAS性能好,抗雪崩能力強;
l 極低的QG
推薦型號:BLP02N08-T,BLP02N08-B,BLP03N08,BLP04N08,BLP05N08G,BLP05N08G-Q,BLP065N08G,BLP055N09G,BLP023N10G-T,BLP023N10,BLP03N10,BLP045N10