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电动自行车(EBIKE)供电电源应用方案

菜鸟
2010-10-26 14:23:20    评分

电动自行车(EBIKE)依其轻便、环保、低噪、高性价比等优异的特性得到越来越广泛的应用和普及,正在大规模的进入我们的家庭和生活,未来有取代传统人力自行车的趋势。
EBIKE 常规选用的蓄电池有铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池等;电池组的电压以48V 和36V 标称的居多(充满电和亏电时电压有一定的变化范围);电池组的容量根据EBIKE 的分档、续航能力等差异在10AH~20AH 不等(某些车型如电动摩托车容量更大)。
电动自行车的系统包括蓄电池供电、电机动力系统、主控制器、开关控制、指示显示等;由于蓄电池电压为48V 或者36V,主控制器部分(单片机或EMU)一般是5V 供电;用于开关切换
的MOSFET 的栅极驱动一般是12V 或15V 供电;这就涉及到直流电源变换电路,需要把36V~48V 的直流电压变换为5V 和12V的直流电压给相关电路供电。
二、EBIKE 直流电源变换需求
方案需求:(电动自行车系统DC/DC 变换应用)
输入电源:蓄电池36V-48V 直流;
主控制器供电: 5V 直流,平均持续电流0.2A 左右;
开关MOS 驱动电路供电:12V 直流,平均持续电流0.2A 左右;
随着EBIKE 附属功能的增加和完善,5V 和12V 供电的输出电
流还有持续增加的趋势。
三、目前常规的EBIKE 直流电源变换方案

上面示意图为目前常规的DC/DC 方案,由于采用串联线性降压稳压电路来实现电源变换,输入输出的压差又比较大,因此电源变换的效率很低;
假定输入48V,输出5V/0.2A 和12V/0.2A 两路负载,忽略降压电路的静态电流(IGND)产生的损耗,则变换最高效率为[(5V*0.2A+12V*0.2A)/48V*0.4A]*100=17.71%;效率非常低;
不仅造成能量损耗,还因为损耗造成热量积累、系统体积大、散热困难、可靠性差等不良影响(按照上面的计算,假定满载的话,所有的损耗接近15.8W 要消耗在功率电阻和线性稳压器
上,会产生并积累很大的热量,如果散热处理不好的话可能对系统的长期可靠性造成很大的影响)。
线性降压方案缺点:因为输入输出压差较大,造成效率低、损耗大、散热难处理、系统体积较大、高温可靠性差、输出负载电流能力有限,电流越大损耗越大。线性降压方案优点:目前被绝大部分系统采用,电路比较常规、成熟、采用通用分立器件和通用线性稳压器,成本比较
好控制。
四、用于EBIKE 的高压开关型直流电源变换方案
为了减小损耗,提高效率,减小系统体积;通常的想法是选用开关电源变换方案。鉴于EBIKE 蓄电池的供电电压都比较高(标称48V 充满电可能会到52V 以上),针对EBIKE 的应用而言,既要满足能够在60V 以上电压安全工作,又要同时实现两路变换、系统体积小、性价比高、稳定可靠的开关电源变换器成为EBIKE 供电方案的客观需求;
研制出针对EBIKE 供电优化的全集成开关型变换方案
(XL3001),采用60V 高压制造工艺(芯片最高耐压可到70V 以上),SOP8 贴片封装,内置两路开关变换器,每路最大输出电流达到1A 以上,外围元器件精简,系统转换效率可达80%以上,系统体积小,性价比高、内置过温保护、过流保护、短路保护等全套可靠性保护电路。

专为EBIKE 供电优化的全集成双通道高压高性能开关电源变换方案开关电源降压方案优点:
[1]开关变换取代线性变换,系统转换效率大幅度提升(同比输入48V,输出5V/0.2A和12V/0.2A 时转换效率在75%以上);损耗小,原来的线性降压发热问题得到了彻底解决。
[2]采用全集成的开关电源方案,同时集成两个通道,外围器件很少,系统体积可以设计的很小,整个方案的性价比和可靠性都比较高。
[3]用XL3001 实现的单片双通道开关变换方案,可以同时提供每通道各达1A 的电流输出能力,为EBIKE 以后供电需求的增加预留足够的空间。




关键词: 电动     自行车     EBIKE     供电     电源     应用     方案         

菜鸟
2010-10-26 14:27:30    评分
2楼
此方案只是目前我个人想法,希望同行能互相学习。可与我联系, kce@kylinchip.com

专家
2010-10-26 17:36:53    评分
3楼
对电动自行车不怎么了解。不过还是挺感兴趣

菜鸟
2011-09-23 22:54:11    评分
4楼
不错。

助工
2011-12-23 22:45:37    评分
5楼
很好

助工
2011-12-23 23:06:08    评分
6楼
就一个芯片就可以了??

菜鸟
2011-12-26 13:48:33    评分
7楼
我一直以为输出的5V,12V电压已经采用了DC-DC的变换技术。  


原来业界还在用线性电源然后降压呀。太原始的技术了。

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