芯伯乐产品应用在电动自行车上的开发设计

时间： 2025-01-03 来源：芯伯乐公众号

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一、方案概述

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。

二、功能定义及性能指标

01、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。

02、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。

03、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。

04、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。

05、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。

06、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。

07、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。

08、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。

09、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。

三、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

四、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。

01、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。

02、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。

03、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。

04、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。

五、逻辑框图

六、本方案重要器件推荐

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TO ANALOG CONVERTER,低功耗LDO,SERIES VOLTAGE REF,四通道放大器,ZERO DRIFT AMPLIFIER,HIGH-PRECISION CMOS VOLTAGE REFERENCE,COMPARATORS,高精度CMOS基准电压源,高精度运算放大器,微功率比较器,CMOS输入比较器,低噪音放大器,ANALOG SWITCHES,分流电压参考,数模转换器,模拟-PWM转换器,LOW NOISE, HIGH PSRR LDOS,轨到轨输出、低功耗CMOS放大器,高速LDO,比较器,ZERO-DRIFT CURRENT SENSE OP-AMPS,QUAD-CHANNEL COMPARATORS,ANALOG SWITCH,ZERO DRIFT CURRENT SENSE AMPLIFIER,HIGH VOLTAGE OPERATIONAL AMPLIFIER,CMOS INPUT COMPARATORS,HIGH PRECISION AMPLIFIER,LDO,单电源电压反馈运算放大器,高电压运算放大器,LOW NOISE, PRECISION OPERATIONAL AMPLIFIERS,ANALOG TO PWM CONVERTER,低噪声LDO,零漂移电流检测运算放大器,ULTRA-LOW IQ , LOW DROPOUT LDOS,RRIO精密放大器,SINGLE-SUPPLY VOLTAGE FEEDBACK OPERATIONAL AMPLIFIERS,HIGH SPEED LDOS,高性能、低成本、通用放大器,纳米功率比较器,APC,双通道比较器,LOW NOISE LDO,HIGH PERFORMANCE, LOW COST, GENERAL PURPOSE AMPLIFIER,串联基准电压源,ZERO-DRIFT OP-AMPS,低噪声、精密运算放大器,单通道比较器,数字到模拟转换器,LTC8701,LTC8705,LTC8704,LTC8703,LTC8702,LTR3030,LTC8382,LTR3033,LTP3465-XX,LTA8094,LTA809X FAMILY,LTA8092,LTC8381,LTC358,LTC324H,LTA8091,GP8101S,LTC8811,LTC8814,GP8102S,LTC8813,LTC8812,GP9301B,GP9101,LT180B2,GP9105,LT180B1,LT180B4,LT180B3,LTR3040,GP8202SL,LTR33 SERIES,GP8211S,LTP3558A,LTR3012,LTA829,LT180A4,LT180A1,LT180A3,LT180A2,LTA8074,LTA8072,LTC358H,LTA8071,LTP3454-XX,LTP3564,LTC331,LTP3567,LTC358A,LTP3559A,GP8201S,LTR3025,LTR3020,LTC321A,LTC321B,LTA8084,LTA8081,LTA8082,LTC324,LTC321,LTP3558,LTP3559,LTC8745,LTC8744,LTC8743,LTC8742,LTC8748,LTC8746,LTA6034,GP8101,LTA6031,LTC8741,LTA6032,GP8202ASL,LTC393,LTC5223,GP9305,LTC5228,LTA8224,LTA8221,LTA6042,GP9303,LTA8222,LTA6041,LTA6044,LTP3570,LTC8728,LTC8844,LTC8723,LTC8722,LTC8842,LTC8721,LTC8841,LTC3157,LTC8727,LTC8726,LTC8725,LTA809X,LTC881X FAMILY,LTC881X,LTC8838,LT199,LTC8832,LTC8831,LTC8836,LTC8835,LTC8834,LTA5054,LTC8392,LTC8391,LTC8708,LTC8707,LTC8706,LTC6004,GP8212ASL,LTP33XX,LTR3312,LTC6001,GP8301,LTA8134,LTC6002,LTC72X,LTA8131,GP8303,LTA8132,GP8302,LT199 SERIES,LTP3456-XX,LTR3325,LTR3320,LTA4584,LTA8024,LTA8021,GP8413,LTA8264,LTA4580,LTA8022,LTA8261,LTA8262,LTC728,LTA6052,LTC726,LTA6051,LTC8876,LTC8875,LTC8874,LTC8878,LT199G3,LT199G2,LTA604X,GP8312,LTC8872,GP9403,GP7101,LTC8871,LT199G1,GP8313,LTC725,LTC724,LTC722,LTC721,GP8503,GP8502,LTC8582,LTC8581,GP8501,LTC8584,GP8500,GP8212SL,LTA8292,LTA8291,LTC855X,LTA604X FAMILY,LTC8333,LTC8332,LTC8331,LTA8184,LTA8064,LTA8061,LTA8182,LTA8062,LTA8181,LTP6202,GP9301BM,GP8403,LTP829,LTR3333,LTC2467,LTR3330,LTA8274,LTA8154,GP8401,LTA8272,LTA8151,LTA8152,LTA8271,GP8513,LTC7227,GP7305,LTR3340,LTC8554,LTC7222,LTC8553,LTC8552,GP8512,LTC855X FAMILY,LTC8551,LTA8284,LTA8281,LTA8282,LTP3631,LTP3633,LTR33,LTP3635,LTP3636,LTC72X FAMILY,LTP3637,PORTABLE MEDICAL INSTRUMENTS,LASER TV,电池测量,TABLETS,器具,ELEVATORS,LED标牌,POSITION SENSORS,测量设备,E-BIKE,个人健身,SERVICE ROBOTS,PLC ANALOG I/O MODULES,MEASUREMENT EQUIPMENT,CONSUMER,SENSOR INTERFACES,CONSUMER EQUIPMENT,电梯,PERSONAL CARE,不间断电源,交通照明,PROFESSIONAL AUDIO AMPLIFIER,传感器信号调节,NOTEBOOKS,物联网,消防安全,专业混音器,电动自行车,STREET LIGHTING,家庭影院,住宅空调,BCM,NOTEBOOK COMPUTERS,TEST EQUIPMENT,逆变器,ELECTRIC TOOLS,MAJOR APPLIANCES,HIGH COMPONENT DENSITY SYSTEMS,PERSONAL TRANSPORT,房舍管理系统,INDUSTRIAL PC,有源滤波器,驱动数模转换器,液晶标牌,手机,POWER TOOLS,PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERS,电子烟,INSTRUMENTATION,笔记本,PATIENT DIAGNOSTICS,ON BOARD PRODUCTS,专业麦克风,ELECTRICITY METER,现场发射机,建筑安全系统,OUTDOOR LIGHTING,工业PC,PLC模拟I/O模块,智能电表,FIRE SAFETY,TRACTION INVERTER MOTOR CONTROL,INVERTER,SERVER POWER,SAR ADC REFERENCE BUFFERS,医疗设备,LOOP-POWERED,AUTOMOTIVE ELECTRONICS,板载产品,工控,LCR METERS,TEST AND MEASUREMENT EQUIPMENT,路灯,MOBILE PROJECTOR,APPLIANCES,HARD DRIVE CONTROLLERS,HIGH PRECISION COMPARATOR,激光电视,HIGH SPEED BATTERY-OPERATED SYSTEMS,工厂自动化,WEARABLES ACCESSORIES,视频会议,消费品配件,TRAFFIC LIGHTING,MACHINE TOOLS,汽车电子,ELECTRONIC CIGARETTE,MEDICAL EQUIPMENT,个人交通工具,电器系统组件,WHITE GOODS,DASHBOARD,WEARABLE FITNESS DEVICES,BARCODE SCANNERS,LED SIGNAGE,FITNESS,可穿戴健身设备,EV CHARGING INFRASTRUCTURE,机床,HANDSETS,传感器接口,MOTOR PHASE CURRENT SENSE,BATTERY MEASUREMENT,新能源资源,FACTORY AUTOMATION,BATTERY-POWERED INSTRUMENTS,SWEEPING ROBOT,光电二极管,LED调光,个人交通HMI,BATTERY ENERGY STORAGE SYSTEM,LEVEL DETECTORS,仪表,SMART METERS,GAMING ACCESSORY,SMART PHONES,SMART SENSOR,BUILDING AUTOMATION,SENSOR,PORTABLE ELECTRONICS,OPTICAL MODULE,POWER MANAGEMENT,暖通空调,便携式测试仪器,INDUSTRIAL,HOME ENTERTAINMENT,焊接设备,LED POWER SUPPLY,电池测试设备,吸尘器,电子香烟,OBC,电池供电的仪器,消费者,STRAIN GAGE AMPLIFIERS,IN-VEHICLE EXPERIENCE,工业,HOME THEATER,NEW ENERGY RESOURCES,仪表盘,CONTROL SURFACE,电池储能系统,穿戴式设备,高元件密度系统,SMART GRID,伺服器电源,HVAC压缩机模块,ENTERPRISE PROJECTORS,ELECTRICAL CIGARETTE,ELECTRICITY METER,病人监护,便携式电子设备,WELDING EQUIPMENTS,RESIDENTIAL AIR CONDITIONERS,VIDEO CONFERENCE,信号测量,家庭保健,SIGNAL MEASUREMENT,LED DIMMING,BALANCE CAR,SMART SENSOR,PRESSURE SENSORS,ENTERPRISE SYSTEMS,个人护理,TRACTION INVERTER MOTOR,可穿戴设备配件,电动工具,AUDIO OUTPUTS,SENSOR SIGNAL CONDITIONING,专业音频,WHITE GOODS,服务机器人,SOLAR INVERTER,UPS,CONSUMER ACCESSORIES,BUILDING SECURITY SYSTEMS,HIGH SPEED, SET-AND-DEMAND AMPLIFIERS,VACUUM CLEANER,移动式投影仪,企业系统,PERSONAL ELECTRONICS,DATA ACQUISITION,音频输出,PRO AUDIO,自动扶梯,AUDIO PREAMPLIFIER,REMOTE SENSING,家庭娱乐,多振动器,视频监控,PATIENT MONITORING,MULTI-VIBRATORS,电源管理,IR RECEIVERS,智能电网,牵引逆变电机,VIDEO SURVEILLANCE,MEDICAL,PERSONAL FITNESS,白色商品,NEW ENERGY,试验设备,便携式医疗仪器,LCD SIGNAGE,警报电路,POWER SUPPLY,电子秤,个人计算机,ALARMS CIRCUITS,WIRELESS METERING,遥感,STAGE LIGHTING,WEARABLE DEVICES,TEMPERATURE SENSORS,操纵面,无线计量,HOME SECURITY,HOME HEALTHCARE,监控电路,电机驱动控制模块,企业投影仪,红外接收器,SOLAR INVERTER,光模块,源生成仪器,协作机器人,平板,BMS,楼宇自动化,PHOTODIODE,SMALL HOME APPLIANCES,新能源,PROFESSIONAL MICROPHONES,固态硬盘,HIGH-RESOLUTION ADC DRIVER AMPLIFIERS,SOLID STATE DRIVE,工业设备,LED电源,TELECOM EQUIPMENTS,传感器,A/D BUFFERS,硬盘驱动器控制器,个人电子产品,医学,INDUSTRIAL CONTROL,MULTIPLEXED DATA-ACQUISITION SYSTEMS,PORTABLE TEST INSTRUMENTS,户外照明,照明,断路开关,电动滑板车,MONITORING CIRCUITS,笔记型电脑,HVAC,BATTERY TEST EQUIPMENT,ESCALATORS,ACTIVE FILTER,FIELD TRANSMITTERS,舞台灯光,THERMOCOUPLE AMPLIFIERS,INDUSTRIAL EQUIPMENT,BATTERY CHARGERS,CIRCUIT BREAKER,RESISTOR THERMAL DETECTORS,平衡车,MOTOR DRIVE CONTROL MODULE,DCS,HIGH SPEED, BATTERY-OPERATED SYSTEMS,APPLIANCES SYSTEM COMPONENTS,NOTEBOOKS,水平探测器,病人诊断,蓄电池充电器,专业音频放大器,PLC,集散控制系统,COLLABORATIVE ROBOT,SOURCE GENERATION INSTRUMENT,HVAC COMPRESSOR MODULE,DRIVING A/D CONVERTERS,ELECTRONIC SCALES,可编程逻辑控制器,电信设备,BATTERY-POWERED APPLICATIONS,ELECTRIC TOOLS,扫地机器人,LIGHTING,智能手机,E-SCOOTER,高速电池供电系统,PERSONAL TRANSPORT HMI,电机相电流检测,LCR仪表,DC摩托,SSD,多路数据采集系统,消费类设备,家庭安全,电动汽车充电基础设施,小家电,DC MOTO,IOT,PC,PROFESSIONAL AUDIO MIXER,电源,游戏配件

2023/3/15 - 选型指南代理服务技术支持采购服务

芯伯乐电源管理IC 选型表

芯伯乐，电源管理IC包含线性稳压器、DCDC开关电源、脉冲宽度调制解调器、人体感应传感器，工作电压(V)：1.2-40V，湿气敏感性等级：3级(168小时)，等级认证标准：SGS,ISO9001,ISO1400，工作温度：-10~150℃，有TO-252、TO-263、SOT-223等多种封装形式。

产品型号	品类	工作电压(V)	湿气敏感性等级	等级认证标准	封装	工作温度
L78M12HDTR	线性稳压器	12V	3级(168小时)	SGS,ISO9001,ISO1400	TO-252	-20~125℃

选型表 - 芯伯乐立即选型

XBLW MCP6001/6002/60041 MHz低功耗运算放大器产品规格

芯伯乐 - LOW-POWER OP AMP,低功耗运算放大器,GENERAL PURPOSE,LOW OFFSET, HIGH FREQUENCY RESPONSE AND MICRO POWER OPERATIONAL AMPLIFIERS,通用、低失调、高频响、微功耗运算放大器,XBLW MCP6001T-E/LT,XBLW MCP6001UT-E/OT,XBLW MCP6004T-E/SL,XBLW MCP6004 FAMILY,XBLW MC6002,XBLW MCP6001T-I/LT,XBLW MCP6004T-I/ST,XBLW MCP6001T-E/OT,XBLW MCP6002 FAMILY,XBLW MCP6002T-E/MS,XBLW MCP6001 FAMILY,XBLW MC60041,XBLW MCP6001RT-I/OT,XBLW MCP6002T-I/MS,XBLW MCP6004T-I/SL,XBLW MCP6001RT-E/OT,XBLW MCP6002T-E/SN,XBLW MCP6001T-I/OT,XBLW MCP6004T-E/ST,XBLW MCP6001,XBLW MCP6001UT-I/OT,XBLW MCP6002,XBLW MCP6002T-I/SN,XBLW MCP6004,有源滤波器,气体传感器,POWER SUPPLY CONTROL,音频输出,电池,BATTERY-POWERED INSTRUMENTATION,SMOKE SENSORS,PORTABLE EQUIPMENT,移动设备,烟雾传感器,AUDIO OUTPUTS,ACTIVE FILTERS,ENVIRONMENT SENSORS,SENSOR INTERFACES,便携式设备,GAS SENSORS,电池供电仪表,BATTERY,环境传感器,电源控制,MEDICAL INSTRUMENTATION,MOBILE DEVICES,传感器接口,医疗器械

2024/9/30 - 数据手册 - Version2.0 代理服务技术支持采购服务查看更多版本