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《2017年中國電動自行車產業發展白皮書》的數據,我國電動自行車產量從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和消費國。
然而,電動自行車充電器標準的不統一成為一個問題,不同品牌和型號之間的充電器不兼容,為了創造更加安全的充電環境,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一充電接口,增加EMI部分要求,提高充電器的設計難度,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,由維安自主設計,符合新國標充電器的相關標準,同時滿足國內一線車廠的充電器要求。
這款方案具有多項特性和優勢,包括整機效率高達89.0%,采用谷底開通技術降低主開關損耗,實現無風機被動散熱,大幅提高了諧波和EMI裕量。此外,方案支持寬輸入電壓范圍,輸出規格為60V/3A,功率因數PF為0.75,滿足新國標的各項要求。
在初級方案設計上,采用WD1082G作為控制器,具備谷底導通、低功耗和高效率等特性。同時,為了提高功率因數,采用了一級半PFC反激AC-DC拓撲,具有線路簡單、成本低的優勢。
次級方案設計采用了高度可編程的數模混合智能充電管理芯片,實現了對充電器的精準控制,滿足新國標充電器“通訊協議”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。
方案樣機測試結果的關鍵波形
EMI測試在新國標電動車充電器設計中起著至關重要的作用,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。
新國標充電器在EMI測試中的傳導裕量高達19dB(QP),騷擾裕量更是超過10dB,同時諧波也展現出較大的裕量空間。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。這是該方案設計的一大亮點,表明其在EMI方面的測試結果完全符合標準要求。
總體來說,本方案設計的電動車充電器在最大功率180W充電的情況下,展現出整機效率高、輸入電壓范圍寬、EMI裕量高、成本低等多個優點。關鍵器件采用了維安自主開發的量產型號,其中包括WD1082G(AC-DC)、MOSFET等。這些核心器件的成功應用證明了該方案設計的可行性,并能夠實現完全符合新國標規范的電源設計。
在電動車充電器領域,EMI測試的合格與否直接關系到產品的電磁兼容性和安全性。通過本方案的EMI測試結果,可以得出結論,該設計不僅僅在功率和效率上表現出色,同時在電磁兼容性方面也具備了卓越的品質。這將有助于推動中國電動車充電器產業的進一步發展,滿足市場對高性能、低成本的需求。
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