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电动自行车 (EBIKE)控制器供电方案简介
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);未来电池组的电压有不断增加的趋势(由于电压越高 ,直流电机的能效越高),目前已有 60V/64V/72V的高压电池组出现(但是目前欧美的 EBIKE蓄电池常规为 36V和 24V居多);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 24V~60V,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 24V~60V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 24V-60V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
 
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