XBLW/芯伯樂產品應用在電動自行車上的開發設計

　　一、方案概述

　　電動自行車是一種以車載蓄電池為輔助能源，具備腳踏騎行能力，能實現電助動或電驅動功能的兩輪自行車。它們具有節能環保、方便快捷、速度較快等特點，在很多地區得到廣泛應用。電動自行車由電氣系統、操縱系統、裝飾件部分、車體件部分、隨車附件組成，其中最核心的部件為車架、蓄電池、電機、控制器、充電器。

　　二、功能定義及性能指標

　　? 電助動功能：提供電助動功能，在腳踏騎行的同時，電動機提供輔助動力。

　　? 電驅動功能：電動自行車可以僅通過電動機驅動，無需腳踏即可行駛。

　　? 智能功能： GPS定位、智能診斷等，通過智能控制實現對車輛的管理。

　　? 防盜報警：通過蜂鳴器報警電路可實現防止暴力偷盜的防盜功能。

　　? 照明和信號裝置：包括前燈、尾燈和轉向燈，以確保夜間和低能見度條件下的騎行安全。

　　? 能量回收：通過升壓電路，將滑行階段產生的電能釋放給電源，實現對電池的反向充電，達到維護電池、延長電池壽命、增加續航里程的效果 。

　　? 快速充電：快速充電技術通過直流充電方式（DC充電），以更高的功率輸送電能到電動車電池中，大大縮短了充電時間。

　　? 定速巡航：當車輛達到一定速度后開啟，將以當前速度持續前進，降低手部疲勞，也能大大降低調速把的損壞率。

　　? 儀表顯示：通過傳感器可將當前車速及相關狀態如轉向燈狀態、時間等信息展示出來。

　　三、電動車的原理

　　電動車工作原理基于電池供電，工作時通過電動機將電能轉換為機械能驅動車輛。核心組件包括電池、電動機和電控系統，分別負責能量存儲、動力輸出和整車管理。電動車在制動時通過再生制動回收能量，提升續航能力。此外，電動車還集成充電系統、電子輔助設備。

　　部分車型有再生制動功能。控制面板顯示電量、速度，調整行駛模式等輔助功能。

　　圖為某著名電動車控制模塊

　　四、硬件設計

　　電動自行車主要分為如圖幾個模塊，其中電池模組主要負責給電機及外圍電路供電，電機驅動主要負責驅動車子運動，手柄轉把霍爾開關主要負責控制電機輸出功率，其他外圍器件主要是提供相關數據信息并將其與外界做交互。本部分主要介紹以下相關電路：電動車充電器電路，電動車儀表盤時鐘電路，手柄轉把信號放大電路，外圍供電電路。

　　1. 電動車充電器電路

　　電動車充電器電路主要是將輸入的交流電轉換為穩定的直流電，用于充電或其他電源管理目的。電路包括輸入保護、整流、穩壓、變壓器電壓轉換、輸出整流和濾波等關鍵部分。XBLW-UC3842 PWM控制器負責調節開關頻率和占空比，而TL431提供精密參考電壓，確保輸出電壓穩定。電路還集成了反饋調節、控制保護以及充電狀態指示等功能，通過XBLW-LM393電壓比較器和MOSFET等元件實現過流和短路保護。

　　采用XBLW-UC3842的電壓調節電路

　　這個電路是一個XBLW-UC3842的開關電源電路，用于電動自行車的充電器。電路起始首先通過一個100uF/450V的大容量輸入濾波電容，用于過流保護和平滑輸入電壓。D12（16V穩壓二極管）和D13（BYV26C瞬態電壓抑制二極管）提供過壓保護。R28和R33是限流電阻，用于限制流過D12和D13的電流。XBLW-UC3842是一個具有自動饋前補償的PWM控制器，工作頻率為500kHZ,用于生成PWM信號，控制開關管的開關狀態，從而調節輸出電壓。R26和R23是偏置電阻，為XBLW-UC3842提供必要的偏置電流。D14（4148）是一個高速開關二極管，用于保護XBLW-UC3842的輸出。

　　采用XBLW-LM393的充電控制電路

　　電動車充電器右半邊為電源穩壓和充電控制電路，主要用于提供一個穩定的輸出電壓，同時具備充電控制、過流保護、短路保護和防反接保護功能，通過電壓比較器和精密參考電壓源，電路能夠精確控制充電過程，確保電池安全充電。其中D8是一個肖特基二極管，用于輸入整流，C16和C17是輸入濾波電容，用于平滑整流后的電壓。R15和R16構成一個分壓器，用于檢測輸入電壓。IC3（TL431）是一個可調節精密參考電壓源，與R21和C19一起構成電壓檢測電路。XBLW-LM393是一個精密電壓比較器，用于監測和控制充電過程，其偏移電壓低至2mV。R22、R23、R24和R25構成充電電流的調節電路。D9和D10是LED指示燈，用于顯示充電狀態。

　　2. 電動車儀表盤時鐘電路

　　電動自行車實時時鐘電路

　　這個電路為電動自行車儀表盤的時鐘電路，主要是通過儀表盤顯示給用戶提供精確的時間信息。實時時鐘選擇了XBLW-DS1302芯片。XBLW-DS1302芯片通過外置的32.768kHz晶振（Y1）維持時間的準確性。電路中，VCC1和VCC2引腳為XBLW-DS1302供電，其中VCC2連接到+5V主電源，VCC1則連接到3V備用電池（BAT1），確保在主電源斷開時RTC仍能正常工作。兩個10pF電容（C8和C9）與晶振并聯，用于穩定振蕩。數據接口包括CLK_IO（數據輸入/輸出）、CLK_SCK（串行時鐘）和CLK_RST（復位），允許微控制器與XBLW-DS1302進行通信，設置和讀取時間。GND引腳連接到電路地。在電動自行車斷電時通過備用電源仍能保持精確的計時。并且XBLW-DS1302還具有閏年補償功能。

　　3. 手柄轉把信號放大電路

　　采用XBLW-LM324的霍爾信號放大電路

　　該電路圖是一個運算放大器電路，使用了XBLW-LM324的低功耗運放芯片，包含1個獨立的四路放大器XBLW-LM324，靜態電流為0.6mA。電路主要用于信號放大和處理，應用于電動自行車的速度控制和剎車信號處理系統。

　　4. 外圍供電電路

　　采用XBLW-L78XX系列的三端線性穩壓電源電路

　　該電路圖是一個三階段的線性穩壓電源電路，設計用于將輸入電壓降至5V。電路首先通過XBLW-L7824穩壓器降至24V，接著XBLW-L7815將其進一步降至15V，最后XBLW-L7805將電壓穩定至5V。每個穩壓器階段都配備了輸入和輸出濾波電容（如C2、C3、C4、C5、C6、C7和C8），這些電容用于平滑電壓，減少電源噪聲，確保輸出電壓的穩定性。限流電阻R11用于保護電路，防止過大電流。整個電路通過接地連接確保穩定性和減少噪聲。這種多級穩

　　壓設計適用于需要精確低壓供電的電子設備。通過逐級降低電壓，電路能夠提供穩定的電源，同時減少電壓波動和噪聲，提高供電質量為電動自行車外圍電路（如轉向燈、時鐘電路、顯示電路等）提供穩定供電。XBLW-L78XX系列最高輸出電流可達1.5A，具有熱過載和短路保護。

　　五、邏輯框圖

　　六、本方案重要器件推薦

　　七  客戶定制方案選型

　　芯伯樂XBLW產品專注于消費類和工業類市場。主要研發方向為信號鏈及電源管理，產品有運算放大器、時鐘與計時芯片、接口RS485/RS232、線性穩壓器、AC-DC控制器、DC-DC開關控制器、馬達驅動、MOS管、達林頓、邏輯電路及EEPROM存儲器等系列。產品廣泛應用于無人機、機器人、電源、計算機、儀器儀表、玩具、家電、通訊設備、照明應用、汽車電子、工業自動化設備等領域。

　　芯伯樂XBLW是芯伯樂電子的自主品牌，《芯伯樂》，智造好芯，伯樂自來，致力成為客戶首選的半導體品牌。

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