XBLW/芯伯乐产品应用在电动自行车上的开发设计-电子发烧友网

电动自行车是一种以车载蓄电池为辅助能源，具备脚踏骑行能力，能实现电助动或电驱动功能的两轮自行车。它们具有节能环保、方便快捷、速度较快等特点，在很多地区得到广泛应用。电动自行车由电气系统、操纵系统、装饰件部分、车体件部分、随车附件组成，其中最核心的部件为车架、蓄电池、电机、控制器、充电器。

功能定义及性能指标

电助动功能：

提供电助动功能，在脚踏骑行的同时，电动机提供辅助动力。

电驱动功能：

电动自行车可以仅通过电动机驱动，无需脚踏即可行驶。

智能功能：

GPS定位、智能诊断等，通过智能控制实现对车辆的管理。

防盗报警：

通过蜂鸣器报警电路可实现防止暴力偷盗的防盗功能。照明和信号装置：包括前灯、尾灯和转向灯，以确保夜间和低能见度条件下的骑行安全。

照明和信号装置：

包括前灯、尾灯和转向灯，以确保夜间和低能见度条件下的骑行安全。

能量回收：

通过升压电路，将滑行阶段产生的电能释放给电源，实现对电池的反向充电，达到维护电池、延长电池寿命、增加续航里程的效果。

快速充电：

快速充电技术通过直流充电方式（DC充电），以更高的功率输送电能到电动车电池中，大大缩短了充电时间。

定速巡航：

当车辆达到一定速度后开启，将以当前速度持续前进，降低手部疲劳，也能大大降低调速把的损坏率。

仪表显示：

通过传感器可将当前车速及相关状态如转向灯状态、时间等信息展示出来。

电动车的原理

电动车工作原理基于电池供电，工作时通过电动机将电能转换为机械能驱动车辆。核心组件包括电池、电动机和电控系统，分别负责能量存储、动力输出和整车管理。电动车在制动时通过再生制动回收能量，提升续航能力。此外，电动车还集成充电系统、电子辅助设备。部分车型有再生制动功能。控制面板显示电量、速度，调整行驶模式等辅助功能。

图为某著名电动车控制模块

硬件设计

电动自行车主要分为如图几个模块，其中电池模组主要负责给电机及外围电路供电，电机驱动主要负责驱动车子运动，手柄转把霍尔开关主要负责控制电机输出功率，其他外围器件主要是提供相关数据信息并将其与外界做交互。本部分主要介绍以下相关电路：电动车充电器电路，电动车仪表盘时钟电路，手柄转把信号放大电路，外围供电电路。

电动车充电器电路

充电器电路整体电路图

电动车充电器电路主要是将输入的交流电转换为稳定的直流电，用于充电或其他电源管理目的。电路包括输入保护、整流、稳压、变压器电压转换、输出整流和滤波等关键部分。XBLW-UC3842 PWM控制器负责调节开关频率和占空比，而TL431提供精密参考电压，确保输出电压稳定。电路还集成了反馈调节、控制保护以及充电状态指示等功能，通过XBLW-LM393电压比较器和MOSFET等元件实现过流和短路保护。

采用XBLW-UC3842的电压调节电路

这个电路是一个XBLW-UC3842的开关电源电路，用于电动自行车的充电器。电路起始首先通过一个100uF/450V的大容量输入滤波电容，用于过流保护和平滑输入电压。D12（16V稳压二极管）和D13（BYV26C瞬态电压抑制二极管）提供过压保护。R28和R33是限流电阻，用于限制流过D12和D13的电流。XBLW-UC3842是一个具有自动馈前补偿的PWM控制器，工作频率为500kHZ,用于生成PWM信号，控制开关管的开关状态，从而调节输出电压。R26和R23是偏置电阻，为XBLW-UC3842提供必要的偏置电流。D14（4148）是一个高速开关二极管，用于保护XBLW-UC3842的输出。

采用XBLW-LM393的充电控制电路

电动车充电器右半边为电源稳压和充电控制电路，主要用于提供一个稳定的输出电压，同时具备充电控制、过流保护、短路保护和防反接保护功能，通过电压比较器和精密参考电压源，电路能够精确控制充电过程，确保电池安全充电。其中D8是一个肖特基二极管，用于输入整流，C16和C17是输入滤波电容，用于平滑整流后的电压。R15和R16构成一个分压器，用于检测输入电压。IC3（TL431）是一个可调节精密参考电压源，与R21和C19一起构成电压检测电路。XBLW-LM393是一个精密电压比较器，用于监测和控制充电过程，其偏移电压低至2mV。R22、R23、R24和R25构成充电电流的调节电路。D9和D10是LED指示灯，用于显示充电状态。

电动车仪表盘时钟电路

电动自行车实时时钟电路

这个电路为电动自行车仪表盘的时钟电路，主要是通过仪表盘显示给用户提供精确的时间信息。实时时钟选择了XBLW-DS1302芯片。XBLW-DS1302芯片通过外置的32.768kHz晶振（Y1）维持时间的准确性。电路中，VCC1和VCC2引脚为XBLW-DS1302供电，其中VCC2连接到+5V主电源，VCC1则连接到3V备用电池（BAT1），确保在主电源断开时RTC仍能正常工作。两个10pF电容（C8和C9）与晶振并联，用于稳定振荡。数据接口包括CLK_IO（数据输入/输出）、CLK_SCK（串行时钟）和CLK_RST（复位），允许微控制器与XBLW-DS1302进行通信，设置和读取时间。GND引脚连接到电路地。在电动自行车断电时通过备用电源仍能保持精确的计时。并且XBLW-DS1302还具有闰年补偿功能。

手柄转把信号放大电路

采用XBLW-LM324的霍尔信号放大电路 该电路图是一个运算放大器电路，使用了XBLW-LM324的低功耗运放芯片，包含1个独立的四路放大器XBLW-LM324，静态电流为0.6mA。电路主要用于信号放大和处理，应用于电动自行车的速度控制和刹车信号处理系统。

外围供电电路

采用XBLW-L78XX系列的三端线性稳压电源电路 该电路图是一个三阶段的线性稳压电源电路，设计用于将输入电压降至5V。电路首先通过XBLW-L7824稳压器降至24V，接着XBLW-L7815将其进一步降至15V，最后XBLW-L7805将电压稳定至5V。每个稳压器阶段都配备了输入和输出滤波电容（如C2、C3、C4、C5、C6、C7和C8），这些电容用于平滑电压，减少电源噪声，确保输出电压的稳定性。限流电阻R11用于保护电路，防止过大电流。整个电路通过接地连接确保稳定性和减少噪声。这种多级稳压设计适用于需要精确低压供电的电子设备。通过逐级降低电压，电路能够提供稳定的电源，同时减少电压波动和噪声，提高供电质量为电动自行车外围电路（如转向灯、时钟电路、显示电路等）提供稳定供电。XBLW-L78XX系列最高输出电流可达1.5A，具有热过载和短路保护。