隨著中國城市化進程的加深,電動自行車在城市交通中的快速普及成為一種必然趨勢。根據(jù)《2017年中國電動自行車產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》的數(shù)據(jù),我國電動自行車產(chǎn)量從2017年的3097.9萬輛增長至2022年的5226.23萬輛,成為全球最大的電動自行車生產(chǎn)和消費國。
然而,電動自行車充電器標準的不統(tǒng)一成為一個問題,不同品牌和型號之間的充電器不兼容,為了創(chuàng)造更加安全的充電環(huán)境,中國自2023年7月1日起實施了新的電動自行車充電器“強制性國家標準”。
這一標準的實施旨在統(tǒng)一充電接口,增加EMI部分要求,提高充電器的設(shè)計難度,以確保充電的安全性。文章介紹了一種基于一級半PFC反激AC-DC拓撲的電動車充電器方案,由維安自主設(shè)計,符合新國標充電器的相關(guān)標準,同時滿足國內(nèi)一線車廠的充電器要求。
這款方案具有多項特性和優(yōu)勢,包括整機效率高達89.0%,采用谷底開通技術(shù)降低主開關(guān)損耗,實現(xiàn)無風(fēng)機被動散熱,大幅提高了諧波和EMI裕量。此外,方案支持寬輸入電壓范圍,輸出規(guī)格為60V/3A,功率因數(shù)PF為0.75,滿足新國標的各項要求。
在初級方案設(shè)計上,采用WD1082G作為控制器,具備谷底導(dǎo)通、低功耗和高效率等特性。同時,為了提高功率因數(shù),采用了一級半PFC反激AC-DC拓撲,具有線路簡單、成本低的優(yōu)勢。
次級方案設(shè)計采用了高度可編程的數(shù)模混合智能充電管理芯片,實現(xiàn)了對充電器的精準控制,滿足新國標充電器“通訊協(xié)議”充電的要求。該方案對鉛酸電池實施了三段式充電,提高了電池的使用壽命。
方案樣機測試結(jié)果的關(guān)鍵波形
EMI測試在新國標電動車充電器設(shè)計中起著至關(guān)重要的作用,必須符合GB 42296-2022 EMC(電磁兼容)標準。這一標準涵蓋了EMI測試,包括傳導(dǎo)干擾、輻射干擾以及諧波等多個方面。本文將介紹該方案在EMI測試方面的表現(xiàn)。
新國標充電器在EMI測試中的傳導(dǎo)裕量高達19dB(QP),騷擾裕量更是超過10dB,同時諧波也展現(xiàn)出較大的裕量空間。這意味著在實際使用中,該充電器在傳導(dǎo)和輻射干擾方面均具備出色的性能,同時在諧波方面也有著令人滿意的表現(xiàn)。這是該方案設(shè)計的一大亮點,表明其在EMI方面的測試結(jié)果完全符合標準要求。
總體來說,本方案設(shè)計的電動車充電器在最大功率180W充電的情況下,展現(xiàn)出整機效率高、輸入電壓范圍寬、EMI裕量高、成本低等多個優(yōu)點。關(guān)鍵器件采用了維安自主開發(fā)的量產(chǎn)型號,其中包括WD1082G(AC-DC)、MOSFET等。這些核心器件的成功應(yīng)用證明了該方案設(shè)計的可行性,并能夠?qū)崿F(xiàn)完全符合新國標規(guī)范的電源設(shè)計。
在電動車充電器領(lǐng)域,EMI測試的合格與否直接關(guān)系到產(chǎn)品的電磁兼容性和安全性。通過本方案的EMI測試結(jié)果,可以得出結(jié)論,該設(shè)計不僅僅在功率和效率上表現(xiàn)出色,同時在電磁兼容性方面也具備了卓越的品質(zhì)。這將有助于推動中國電動車充電器產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展,滿足市場對高性能、低成本的需求。
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