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【前言】

電動(dòng)自行車是我們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅３Ｒ娨彩潜夭豢缮俚慕煌üぞ咧?。無論是送外賣的小哥還是需要解決地鐵站到公司“最后一公里”的上班族，電動(dòng)自行車憑借其快捷、方便的特性往往成為我們的不二之選。

電動(dòng)車的核心構(gòu)架非常的簡(jiǎn)單，車架、控制器、電池包和電機(jī)。電機(jī)影響著電動(dòng)車的動(dòng)力，電池包影響著電動(dòng)車的續(xù)航，控制器則影響著我們的駕駛體驗(yàn)。 電動(dòng)車控制器負(fù)責(zé)控制電機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、速度、扭矩等功能，這些都是影響著電動(dòng)車駕駛體驗(yàn)的關(guān)鍵因素。我們?cè)隍T電車時(shí)有時(shí)候會(huì)感覺到油門響應(yīng)速度慢，或者爬坡無力等情況這些都是因?yàn)殡妱?dòng)車控制器不夠給力而造成的。

此外，電動(dòng)車控制器也是電動(dòng)車除了電池以外最容易壞的部分。因?yàn)殡妱?dòng)車在工作狀態(tài)下，功率MOSFET會(huì)有比較嚴(yán)重的發(fā)熱，較大的溫升將會(huì)降低整個(gè)控制器的壽命，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)失效的情況，更有甚者可能會(huì)出現(xiàn)所謂的“炸管”。

今天Big-bit將為大家?guī)砟持妱?dòng)車控制器的產(chǎn)品拆解，深入了解其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵的元器件，讓我們一起來看看它是如何做到穩(wěn)定運(yùn)行的。

【主要元器件預(yù)覽】

上海貝嶺功率MOSFET BLP055N10

士蘭微32位MCU SC32F5864

士蘭微DC/DC電源轉(zhuǎn)換器 SD4938

DIODES(達(dá)爾)線性穩(wěn)壓器AS78L05

【電動(dòng)車控制器拆解】

電動(dòng)車控制器正面圖

電動(dòng)車控制器背面

它的正面是由鋁合金材質(zhì)構(gòu)成，方便散熱，底部是塑料材質(zhì)。

底部塑料蓋和頂部的鋁合金采用卡口設(shè)計(jì)，內(nèi)部電路板由上下兩部分組成。

接下來再將兩層電路板拆開，仔細(xì)分析每層電路板上的關(guān)鍵元器件。

【第一層電路板拆解】

第一層電路板的主要元器件主要是功率MOSFET和電容。

功率MOSFET：

第二層電路板一共有18個(gè)MOSFET排列在電路板兩側(cè)，每側(cè)9個(gè)。此MOSFET來自于上海貝嶺，型號(hào)為BLP055N10，封裝形式為TO-220，其導(dǎo)通電阻為4.8mΩ。

電動(dòng)車控制器上的功率MOSFET

BLP055N10是N溝道增強(qiáng)型功率MOSFET，采用先進(jìn)的雙溝槽技術(shù)獲得，可降低傳導(dǎo)損耗，提高開關(guān)性能并增強(qiáng)雪崩能量。該器件適合電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和高速開關(guān)應(yīng)用。

電動(dòng)車控制器部分電路圖（來源：上海貝嶺工程師）

功率MOSFET主要在控制器的逆變電路中起作用，其通過自身的開關(guān)將電路中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電。上海貝嶺的這顆MOSFET采用了SGT工藝，相較于傳統(tǒng)的Trench (溝槽型)MOSFET，其有著更高的功率密度，更低的開關(guān)損耗，更高的抗雪崩能力。

其優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)有：

快速切換

低導(dǎo)通電阻

低柵極電荷

低反向傳輸電容

高雪崩堅(jiān)固性

RoHS產(chǎn)品

上海貝嶺功率MOSFET產(chǎn)品文檔

【第二層電路板拆解】

在第二層我們可以看到，包括有MCU、電容、穩(wěn)壓器、DC/DC電源轉(zhuǎn)換器等元器件。

主控MCU：

此電動(dòng)車控制器的主控MCU來自于士蘭微，型號(hào)為SC32F5632(64)，封裝形式為L(zhǎng)QFP-32-7×7-0.8。

電動(dòng)車控制器上的主控MCU

SC32F5632(64)系列是專為電機(jī)控制及數(shù)字電源開發(fā)的高性能MCU，采用ARM Cortex-M0內(nèi)核并內(nèi)置Coproc協(xié)處理器，可有效加速電機(jī)矢量控制運(yùn)算。片內(nèi)集成了多路增強(qiáng)型 PWM ，12位精度的多通道ADC轉(zhuǎn)換器及內(nèi)置的高性能運(yùn)算放大器，可在對(duì)電流精確控制的同時(shí)獲得較高的性價(jià)比。ETIMER可實(shí)時(shí)捕獲電機(jī)霍爾信號(hào)，精準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，非常適合電動(dòng)兩輪車控制系統(tǒng)的開發(fā)。

主控MCU在電動(dòng)車控制器中的作用主要是接收電動(dòng)車啟動(dòng)、加速、制動(dòng)等指令，從電池中獲取驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需要的電能，最終驅(qū)動(dòng)電機(jī)使電機(jī)滿足接收指令的速度和扭矩。

此產(chǎn)品還可應(yīng)用在永磁同步電機(jī)(PMSM)控制器、直流無刷電機(jī)(BLDC)控制器、通用/專用變頻器、交直流逆變器、數(shù)控電源等。

士蘭微MCU產(chǎn)品文檔

DC/DC電源轉(zhuǎn)換器：

DC/DC電源轉(zhuǎn)換器來自于士蘭微，型號(hào)為：SD4938，封裝形式為SOP-8-225-1.27。

電動(dòng)車控制器上的DC/DC電源轉(zhuǎn)換器

SD4938是用于開關(guān)電源的DC-DC電源轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)置高壓?jiǎn)?dòng)電路;在輕載下會(huì)進(jìn)入打嗝模式，從而有效地降低系統(tǒng)的待機(jī)功耗;具有降頻功能，進(jìn)一步優(yōu)化輕載條件下的轉(zhuǎn)換效率;具有軟啟動(dòng)功能，能夠減小器件的應(yīng)力，防止變壓器飽和。

SD4938內(nèi)部還集成了各種異常狀態(tài)的保護(hù)功能，包括：VDD欠壓保護(hù)、VDD過壓保護(hù)、前沿消隱、輸出過載保護(hù)、過流保護(hù)、過溫保護(hù)等。觸發(fā)保護(hù)后，電路會(huì)不斷自動(dòng)重啟，直到系統(tǒng)正常為止。

DC/DC電源轉(zhuǎn)換器的主要作用是降壓，將母線的高電壓轉(zhuǎn)換到15V左右的低電壓給驅(qū)動(dòng)使用。

此產(chǎn)品還可應(yīng)用在平衡輪、以太網(wǎng)供電、電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具。

士蘭微DC/DC電源轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品文檔

穩(wěn)壓器：

線性穩(wěn)壓器來自于DIODES(達(dá)爾)，型號(hào)為AS78L05，封裝形式為TO92。

電動(dòng)車控制器上的線性穩(wěn)壓器

AS78LXX 系列是三端子正穩(wěn)壓器，其設(shè)計(jì)有著廣泛的應(yīng)用范圍，包括本地卡上穩(wěn)壓。該系列穩(wěn)壓器具有內(nèi)部電流限制、熱關(guān)斷保護(hù)和安全區(qū)補(bǔ)償功能，這使得它們幾乎不受輸出過載的影響。在良好的散熱條件下可以提供高達(dá)100mA的輸出電流。

此產(chǎn)品還可應(yīng)用在消費(fèi)類電子產(chǎn)品、MCU電源、主板。

達(dá)爾線性穩(wěn)壓器產(chǎn)品文檔

電容：

此次拆解的電動(dòng)車控制器的電容均來自于深綠電子，后續(xù)不再贅述。電容1型號(hào)為CD288H，共7顆，其額定電壓100V，標(biāo)定電容容量220μF，工作溫度范圍為-40℃~+105℃。

此產(chǎn)品還可應(yīng)用在電動(dòng)車控制器、充電器等開關(guān)電源。

電容2型號(hào)為BT，共3顆，其額定電壓100V，標(biāo)定電容容量470μF，工作溫度范圍為-40℃~+125℃。電容3型號(hào)為CD26C，額定電壓25V，標(biāo)定電容容量47μF;電容4型號(hào)為CD263，額定電壓16V，標(biāo)定電容容量為220μF;電容5額定電壓25V，標(biāo)定電容容量為220μF，電容6額定電壓為25V，標(biāo)定電容容量為47μF;電容7額定電壓為100V，標(biāo)定電容容量為10μF，以上電容工作溫度范圍均為-40℃~+105℃。

【拆解全家?！?/strong>

電動(dòng)車控制器產(chǎn)品拆解全家福

【半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)總結(jié)】

在電動(dòng)車控制器的元器件之中，功率MOSFET扮演著一個(gè)非常重要的角色。其響應(yīng)速度將直接影響到電動(dòng)車的啟動(dòng)、加速、制動(dòng)等操作的駕駛體驗(yàn)，其損耗也會(huì)影響到電動(dòng)車的續(xù)航里程。

從原理上來講電動(dòng)車控制器的主要功能是將電瓶產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其中起核心作用的是控制器中的逆變電路，而功率MOSFET是整個(gè)逆變電路之中最為關(guān)鍵的元器件。因?yàn)槟孀冸娐分兄绷麟娹D(zhuǎn)換成交流電需要MOSFET頻繁的開關(guān)來完成，這對(duì)MOSFET的工作狀態(tài)的發(fā)熱、損耗和極限工況下的大電流耐受能力都有著較高的需求。

此款電動(dòng)車控制器所用的功率MOSFET是來自于上海貝嶺的BLP055N10，是N溝道增強(qiáng)型功率MOSFET，采用了雙溝槽技術(shù)，且此MOSFET采用了2代的技術(shù)研制，相較于第1代導(dǎo)通電阻ron降低了20%，進(jìn)而降低了導(dǎo)通損耗，同時(shí)也降低了其穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的發(fā)熱，相較于其他同規(guī)格產(chǎn)品做到了較低的溫升。

作為交通工具而言，安全、穩(wěn)定、可靠是電動(dòng)車最基礎(chǔ)也是最重要的特性。溫升的降低對(duì)于提升器件工作的穩(wěn)定性和降低失效率有著較大的幫助，能更好的幫助電動(dòng)車實(shí)現(xiàn)這些特性，并且延長(zhǎng)電動(dòng)車控制器的使用壽命。

據(jù)了解，BLP055N10是貝嶺當(dāng)前最暢銷的功率器件單品，累計(jì)出貨量達(dá)到5000萬顆以上，客戶端失效率不到10PPM。

值得一提的是，在這次拆解的電動(dòng)車控制器中，一共用到了16顆電容，18顆功率MOSFET，對(duì)于電容和MOSFET的廠商來說電動(dòng)車控制器是一個(gè)比較大的應(yīng)用市場(chǎng)。