電動(dòng)自行車運(yùn)放、電源管理及鋰電池充電和MOSFET的解決方案
近年在國(guó)家“綠色出行、健康生活”的倡導(dǎo)下,電動(dòng)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(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》簡(jiǎn)稱《新國(guó)標(biāo)》)實(shí)施,規(guī)范了電動(dòng)自行車的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、流通和使用等環(huán)節(jié),行業(yè)迎來(lái)健康發(fā)展?!缎聡?guó)標(biāo)》對(duì)電動(dòng)自行車的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)提出了更高要求,對(duì)研發(fā)實(shí)力較強(qiáng)、生產(chǎn)效率較高的龍頭企業(yè)具有一定的促進(jìn)作用。根據(jù)立鼎產(chǎn)業(yè)研究網(wǎng)數(shù)據(jù),我國(guó)電動(dòng)自行車保有量在2.5-3億臺(tái),預(yù)計(jì)22-24年新國(guó)標(biāo)替換量為2500、3000、2500萬(wàn)輛,預(yù)計(jì)22-24年電動(dòng)自行車需求量為5815、6384、5964萬(wàn)輛。
電動(dòng)兩輪車的市場(chǎng)逐漸呈現(xiàn)出消費(fèi)升級(jí)與需求個(gè)性化、消費(fèi)者環(huán)保意識(shí)的覺(jué)醒,以及消費(fèi)者追求便捷與智能等趨勢(shì)。此外,由于國(guó)際市場(chǎng)的需求增加,電動(dòng)兩輪車產(chǎn)業(yè)逐步從本土進(jìn)一步走向海外走上國(guó)際化之路。基于此,未來(lái)電動(dòng)兩輪車行業(yè)將呈現(xiàn)差異化、高端化、智能化和國(guó)際化的趨勢(shì)。產(chǎn)品的定制化開(kāi)發(fā), 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能化技術(shù)和新能源技術(shù)等在電動(dòng)兩輪車行業(yè)將持續(xù)應(yīng)用?!缎聡?guó)標(biāo)》過(guò)渡期結(jié)束后,上述因素也將成為行業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)因素,促進(jìn)行業(yè)進(jìn)入新一輪的高速發(fā)展期。
上海貝嶺緊跟市場(chǎng)發(fā)展,可提供一整套覆蓋半橋驅(qū)動(dòng)、運(yùn)放、接口、電源管理、液晶驅(qū)動(dòng)、鋰電池充電和MOSFET的電動(dòng)自行車解決方案。
圖1 電動(dòng)自行車框架
各個(gè)模塊之間的通訊目前市場(chǎng)主流使用RS-485接口,部分高端電動(dòng)自行車會(huì)使用CAN接口進(jìn)行通訊。電機(jī)驅(qū)動(dòng)板框架見(jiàn)圖2。
圖2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)板系統(tǒng)框架圖
1. 半橋驅(qū)動(dòng)芯片
電動(dòng)自行車的電機(jī)需要通過(guò)半橋驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、加減速等功能(表1 半橋驅(qū)動(dòng)選型表)。
BL8202/3 半橋驅(qū)動(dòng)芯片:
l 懸浮絕對(duì)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(qū)動(dòng)電流:+1.0A/-1.5A(Typ);
l 死區(qū)時(shí)間: 200ns (Typ);
l 集成VCC和VBS欠壓保護(hù)功能;
l SOP8 封裝;
表1半橋驅(qū)動(dòng)選型表
2. 運(yùn)放
電動(dòng)自行車電機(jī)的電流采樣、堵轉(zhuǎn)保護(hù)等功能都需要通過(guò)運(yùn)放采集信號(hào)并處理(表2 低噪聲運(yùn)放選型表)。
BL3782/4 低噪聲運(yùn)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(yùn)放選型表
3. 接口
電動(dòng)自行車的中控系統(tǒng)需要收集每個(gè)子模塊的數(shù)據(jù)信息,目前市場(chǎng)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(jié)點(diǎn)數(shù)多;
l 更好的ESD能力:±15KV(接觸放電)
RS485接口選型表 | ||||||||
型號(hào) | 電壓(V) | 最高速率(Kbps) | 工作電流(mA) | 節(jié)點(diǎn)數(shù) | ESD(接觸放電) | 工作溫度(℃) | 封裝 | 兼容型號(hào) |
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(huì)用DC/DC把48V/60V電池包電壓降到12V給半橋驅(qū)動(dòng)芯片供電,再降到 5V給系統(tǒng)MCU供電(表4 三端穩(wěn)壓器選型表)。
BL78L05D 三端穩(wěn)壓器:
l 高耐壓:42V Max;
l 高精度:±2% Typ;
l 輸出電流:100mA;
l 過(guò)熱保護(hù);
l 封裝形式:SOT89-3,SOP8,TO-92;
三端穩(wěn)壓器選型表 | |||||||
型號(hào) | 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(yè)級(jí)(125℃) |
5. 液晶驅(qū)動(dòng)
高端車型的中控儀表盤顯示內(nèi)容較多,一般會(huì)采用單獨(dú)的液晶驅(qū)動(dòng)芯片。上海貝嶺為客戶提供多種輸出段位的產(chǎn)品選擇(表5 液晶驅(qū)動(dòng)選型表)。
液晶驅(qū)動(dòng):
l 內(nèi)置震蕩電路、外圍簡(jiǎn)單;
l 低功耗設(shè)計(jì);
l VDD電壓范圍:2.5~5.5V;
l 良好的EMC性能;
液晶驅(qū)動(dòng)芯片選型表 | |||||||
型號(hào) | 輸出段位 | IDD | IDD | 通訊接口 | 工作電壓(V) | 封裝 | 兼容型號(hào) |
Power Saving | Normal Mode | ||||||
BL55072A | 4x36 SEG | [email protected] | 10uA@5V | Two-wire Serial | 2.5~5.5 | TSSOP48 | BU9792 |
BL55077 | 4x40 SEG | [email protected] | 25uA@5V | Two-wire Serial | 2.5~5.5 | LQFP64 | PCF8576 |
6. 鋰電池充電芯片
部分電動(dòng)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(hù)功能(部分型號(hào));
l 高輸入耐壓,芯片過(guò)熱保護(hù);
l 電池溫度監(jiān)測(cè)(部分型號(hào));
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(hào) | 充電截止電壓 | 過(guò)壓保護(hù)typ | 耐壓 | 充電電流 Max | 防電池反接保護(hù) | 電池溫度監(jiān)測(cè) | 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(dòng)自行車的系統(tǒng)供電范圍寬,電機(jī)功率覆蓋面廣。在BMS和驅(qū)動(dòng)器中,上海貝嶺可根據(jù)客戶的實(shí)際電壓、電流應(yīng)用需求提供多款性價(jià)比高的SGT MOS供選擇(表7 MOSFET選型表)。
SGT MOS優(yōu)勢(shì):
l 通態(tài)電阻RDS(on) 低;
l Vth一致性高;
l EAS性能好,抗雪崩能力強(qiáng);
l 極低的QG
推薦型號(hào):BLP02N08-T,BLP02N08-B,BLP03N08,BLP04N08,BLP05N08G,BLP05N08G-Q,BLP065N08G,BLP055N09G,BLP023N10G-T,BLP023N10,BLP03N10,BLP045N10