電動自行車無刷直流機控制器中的MOS管選擇應用

2020-12-14 臺灣微碧半導體VBsemi
電動自行車無刷直流機控制器中的MOS管

01電動自行車

隨著環境汙染問題的日益嚴峻，政府不斷出臺環保政策，例如廣東最近開始的「禁塑令」。汽車尾氣也是主要的環境汙染源之一，潔淨、環保、便捷的新能源交通工具被人們寄以改善環境的厚望，且由於中國人口基數大、交通擁堵問題嚴重、人均消費水平不是太高等特點，電動自行車在我國擁有了良好的發展前景。

電動自行車

02無刷直流電機

電動自行車的電機主要採用永磁電機，按照通電方式的不同，又可分為有刷電機和無刷電機。無刷直流電機以其控制簡單、調速範圍廣等優點，成為了電動自行車行業的主流電機。

【三相全橋驅動電路】

無刷直流電機採用全橋驅動方式，電路通電順序為A進B出、A進C出、B進C出、B進A出、C進A出、C進B出。

03電動自行車控制器

電動自行車控制器為電動自行車的核心，其控制著無刷直流電機及其他功能部件。電動自行車控制器的自檢程序會對每個模塊進行檢測，把結果轉換為調速型號，控制功率放大和功率MOS管的導通和關斷，進而驅動無刷直流電機旋轉。

2014年，WANG LEI設計出一種基於STM8S903K3的電動執行車控制器，對無刷直流電機的控制採用上管PWM調製，下管恆通的調製方式，具有三擋變速、限速、EABS剎車、過流保護、欠壓保護、電機自動識別、助力、巡航等功能。

04電動自行車控制器主要參數

l 控制器核心STM8S903K3l 電壓變換晶片LM317T/LM7805l 蓄電池輸出電壓48Vl 工作電流15Al 轉把輸出信號1~4.1Vl 當電流超過23A時，進行過電流保護l 功能模塊電壓5Vl 功率MOS管驅動電路電壓15Vl 功率開關電路電壓48V

【電動自行車控制器硬體整體框圖】

05控制器驅動電路

無刷直流電機的驅動電路包括功率開關電路和信號處理電路，此控制器採用自舉法來驅動三相逆變電路上橋的功率MOSFET，驅動電路具有自舉升壓、功率放大、硬體互鎖、為電機電流檢測電路提供輸入等功能。

【自舉法驅動原理】
【U相全橋驅動電路】

06驅動電路中功率MOS管的選擇

l 為了減少耗能，導通電阻Ron要儘量小l 導通耗損和開關耗損產生的熱量需要及時散出，最好選用更利於散熱的封裝l 導通和關斷的反應時間t要足夠迅速l 滿足場效應管的Vds可以承受輸入電壓48V，並留有一定餘地

可選用的VBsemi微碧產品型號

①VBM1808

②VBMB1806

③VBZM80N80

④VBZM80N03

⑤VBZE2810

可選用的VBsemi微碧產品型號

07微碧半導體MOS管封裝及應用

微碧半導體企業主要產品的封裝有：SOP-8 、TO-220（F）、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN等系列封裝產線。

微碧部分MOS管產品封裝

廣泛應用於3C數碼、安防設備、測量儀器、廣電教育、家用電器、軍工/航天、可穿戴設備、汽車電子、網絡通信、物聯網IoT、新能源、醫療電子、照明電子、智能家居、電腦主板顯卡、MID\UMPC 、GPS、藍牙耳機、PDVD、車載DVD、汽車音箱、液晶顯示器、移動電源、手機電池（鋰電池保護板）、LED電源等產品。微碧半導體有限公司以飽滿的激情，拼搏務實的幹勁，不斷創新進取，致力於為客戶群體打造出一座高效、便捷、直通、優質的服務橋梁。

08參考文獻

[1]王雷. 基於STM8S903K3的電動自行車控制器設計與實現[D].南京理工大學,2014.

[2]柴海波,鄢治國,況明偉,吳建東.電動車驅動電機發展現狀[J].微特電機,2013,41(04):52-57.

[3]夏長亮,方紅偉.永磁無刷直流電機及其控制[J].電工技術學報,2012,27(03):25-34.

[4]王小紅,張潔,劉建華.不同驅動受MOS極間電容影響的研究[J].電子世界,2011(08):26-27.

[5]李冬超,戴慶元,林剛磊,朱紅衛,邵金柱.一種應用於DC/DC轉換器的自舉電路設計[J].電子器件,2009,32(01):87-88+92.

[6]李正中,孫德剛.高壓浮動MOSFET柵極驅動技術[J].通信電源技術,2003(03):37-40.

09往期MOS管產品應用方案文章

大功率LED驅動電源設計中MOS管應用

MOS管在電動車窗開關上的應用

一種無線傳感器網絡中小功率太陽能電源管理電路的MOS管應用方案

MOS管在醫用控溫毯控制系統驅動電路設計中的應用

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