泰高技术与美浦森方案结合,低成本168W新国标电动自行车充电器方案解析

2024-04-04 20:22:10 0点赞 4收藏 3评论

前言

泰高技术近期研发了一款全新的新国标电动自行车充电器TurnKey Solution,该产品基于新型氮化镓器件设计,采用了先进的PFC+LLC+同步整流架构。在PFC级,采用了泰高技术导阻为240mR的增强型氮化镓器件,而在LLC级别则采用了美浦森导阻为318mR SLL65R380E7 的开关管设计。与传统硅器件相比,这些创新的设计显著降低了开关损耗,提升了转换效率。只需搭配适当的外壳和输入输出线缆,基于泰高技术的这一完整解决方案,就能轻松实现新国标电动自行车充电器的量产上市,其完善程度堪称非常出色。

泰高技术这款电动车锂电池充电器方案支持90Vac-264Vac宽电压输入,并且支持42V4A和54.6V3A两种规格输出,能够分别匹配10串锂电池和13串锂电池进行充电,让客户的选择变得更简单。下面充电头网就对基于泰高技术氮化镓器件设计的新国标电动自行车充电器进行解析,详细介绍这套方案的设计和用料。

泰高技术168W新国标电动自行车充电器外观

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新国标电动自行车充电器的输出电压分别为42V4A和54.6V3A。这两款成品充电器均配备双脚插头电源线和符合新国标标准的端子输出线缆。它们的外形为长方体造型,大小和样式完全相同,外壳采用磨砂抗指纹设计。

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顶面配置有充电指示灯,通电状态下亮绿光。

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机身底部印有充电器规格参数信息。

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底部铭牌信息包括充电器参数、指示灯状态介绍、注意事项以及商家信息。

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机身底部铭牌特写

型号:FY1694204000

输入:100-240V~50/60Hz 2.5A

输出:42V4A

防护等级:IP67

制造商:深圳市富源电电源有限公司

产品通过了CQC认证,符合GB 42296-2022规范。

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机身顶部配置的充电指示灯,其中亮红灯代表正在充电,亮绿灯代表充电已完毕或未连接。

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输入电源线采用国标双脚插头,做了方便插拔设计。

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机身两端线缆与机身连接处均做了抗弯折保护设计。

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输出线缆新国标端子特写,正极采用独立腔体设计,可以杜绝不匹配造成的安全隐患,大幅提升充电安全性。

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实测充电器机身长度为149.56mm。

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机身宽度为64.3mm。

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厚度为37.9mm。

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测得新国标输出线缆长度约为1.2米。

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另外测得充电器总重量约为527g。

泰高技术168W新国标电动自行车充电器解析

看完了,这款新国标电动自行车充电器的外观,下面就进行详细解析,一起看看内部的设计和用料。

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首先沿外壳接缝拆开外壳,内部PCBA模块包裹铝片散热。

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PCBA模块通过卡扣固定。

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拆下卡扣固定的散热片,内部PCBA模块包裹黑色麦拉片绝缘。

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从麦拉片内部取出PCBA模块,内部还粘贴导热垫增强散热性能。

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使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为132.3mm。

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PCBA模块宽度约为52mm。

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PCBA模块厚度约为26.9mm。

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输入端压敏电阻来自鸿志,型号为14D561K,用于输入浪涌过电压保护。

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NTC热敏电阻丝印1.3D13,用于抑制上电的浪涌电流。

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共模电感采用磁环绕制,内部设有电木板绝缘。

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整流桥使用螺丝固定在散热片上。

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整流桥来自沃尔德。

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薄膜滤波电容和滤波电感特写。

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薄膜滤波电容来自捷威,为MPP85-BOX系列,规格为1μF450V。

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滤波电感采用磁环绕制。

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PWM主控芯片采用NXP恩智浦TEA2016AAT,一颗芯片内置LLC控制器和PFC控制器,内置数字架构控制,简化了设计的同时减少外围元件数量,芯片内置多重完善的保护功能,集成度非常高。

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两颗为主控芯片供电的滤波电容规格为100μF50V。

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PFC开关管采用泰高技术耐压650V的增强型氮化镓功率器件,导阻为240mΩ。器件所有引脚设有ESD保护,开关速度可通过门极路径中的电阻调节。器件具备反向导通能力,无反向恢复损耗,支持高频开关。

泰高技术增强型氮化镓功率器件采用低压绝缘的散热焊盘,通过电流采样电阻连接,具备更好的散热性能。支持图腾柱PFC,半桥/全桥LLC应用,手机快充,笔记本电脑电源,LED照明电源,电机驱动,服务器和逆变器应用。器件采用5*7*0.8mm QFN封装,节省占板面积。

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PFC升压电感采用PQ2620磁芯绕制。

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PFC整流管来自美浦森,型号为MSM06065G1,是一颗650V耐压,150℃连续正向电流6A的碳化硅二极管,采用DFN5*6封装,超薄封装节省体积,适用于高功率密度的大功率氮化镓快充应用。

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高压电容来自创慧电子,规格为100μF450V。

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LLC开关管来自美浦森,型号SLL65R380E7,NMOS,耐压650V,导阻318mΩ,采用DFN8*8封装。

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谐振电感采用胶带缠绕绝缘。

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谐振电容来自捷威,为MPP92-BOX系列,规格为0.015μF1KV。

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变压器采用PQ3220磁芯绕制,严密缠绕胶带绝缘。

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两颗蓝色Y电容涂胶加固。

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奥伦德OR1009光耦用于输出电压反馈和PFC控制。

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同步整流控制器来自MPS,型号MP6924A,是一颗LLC同步整流控制器,具有更强的抗干扰度和快速关断功能,可兼容CCM/DCM模式。MP6924A内部集成了两个同步整流控制器,分别用于LLC两个次级线圈输出的整流应用,适用于LLC转换器同步整流应用。

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同步整流管来自恒泰柯,型号HGP195N15S,NMOS,耐压150V,导阻16.3mΩ,采用TO220封装。

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输出滤波电容来自创慧电子规格为330μF63V。

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在PCBA模块侧面焊接控制板,在控制板上设有MCU等元件。

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MCU来自中微半导体,型号SC8F2892B,是一颗增强型闪存8位单片机,内置SPI通信模块,I2C通信模块,USART通信模块,内置12位高精度ADC和运放。主要执行GB 42296-2022《电动自行车用充电器安全技术要求》中规定的通信协议,以确保充电过程的安全可靠性。

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精密多圈可调电阻特写,阻值为1KΩ。实现输出电压微调功能。

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双色LED用于指示充电状态。

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友顺UTC358双运放用于反馈控制。

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20mΩ电阻用于检测输出电流。

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输出VBUS开关管来自恒泰柯,型号HGN195N15S,NMOS,耐压150V,导阻17mΩ,采用DFN5*6封装。

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另一颗VBUS开关管型号HGN080N10A,NMOS,耐压100V,导阻6.8mΩ,采用DFN5*6封装。

充电头拆解总结

经过对泰高技术最新推出的168W符合新国标要求的电动自行车充电器TurnKey Solution进行深入分析后发现,该演示样机采用了恩智浦TEA2016AAT二合一控制器,并搭载了泰高技术导阻为240mR的增强型氮化镓器件用于PFC开关管,同时选用美浦森MSM06065G1碳化硅二极管实现PFC整流。

在LLC半桥电路中,使用了两颗美浦森导阻为318mR SLL65R380E7 的开关管,结合了同步整流芯片芯源半导体MP6924A和恒泰科MOS管。为了有效降低内部元件的温度,该演示方案采用导热垫粘贴方式进行散热,以确保温升不过高。采用第三代半导体氮化镓器件进一步提高了转换效率,使得无需额外风扇散热,同时大大减小了体积,为用户带来更优越的使用体验。

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