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隨著人們對綠色出行和健康生活的追求日益強(qiáng)烈，電動(dòng)自行車作為一種環(huán)保、便捷的交通工具，受到了越來越多的關(guān)注。

近年來，電動(dòng)自行車市場在海外也同樣呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，市場規(guī)模不斷擴(kuò)大。國內(nèi)頭部科技品牌——大疆宣布入局e-Bike賽道的新聞更是為這個(gè)市場添了一把火。

在這個(gè)快速發(fā)展的市場中，控制器作為電動(dòng)自行車的核心部件，其重要性不言而喻。

本次，Big-Bit為大家?guī)硪豢铍妱?dòng)車控制器產(chǎn)品——勁匯電動(dòng)車正弦波控制器的拆解。該電動(dòng)車控制器宣稱能適配所有電動(dòng)車車型，并且有著剎車E-ABS反充電、學(xué)習(xí)線電機(jī)相位識(shí)別、學(xué)習(xí)線電壓智能識(shí)別、霍爾正負(fù)短路保護(hù)、電機(jī)相位短路保護(hù)等功能。

讓我們來看看這些功能都是怎么實(shí)現(xiàn)的，里面都用到了哪些元器件?

勁匯電動(dòng)車控制器介紹

產(chǎn)品的外包裝盒寫著電動(dòng)車正弦波控制器，長興勁匯電子科技有限公司。

側(cè)面寫著該控制器的相關(guān)功能。

打開包裝盒，可以看到被塑封袋包好的電動(dòng)車控制器。

勁匯電動(dòng)車控制器基本信息：

型號(hào)：勁匯五合一藍(lán)牙全通用正弦波控制器

電壓：48-60-72-84V

電流：35±1A

生產(chǎn)日期：2024.07

生產(chǎn)商：長興勁匯電子

控制器背面是一塊金屬板，方便散熱。

勁匯電動(dòng)車控制器拆解

將控制器正面的螺絲擰開。

將金屬蓋子打開，可以看到控制器內(nèi)部覆蓋著一層防水膠。

將外面的防水層揭開，可以看到控制器的電路板。

將電路板從外殼中取出，可以看到電路板全貌，電路整體看上去非常的整潔。

裸露在外的接口和排針上同樣也有橡膠圈覆蓋，防水處理做的不錯(cuò)。

電路板上有一塊導(dǎo)熱金屬板將功率器件覆蓋，導(dǎo)熱板上還有一層導(dǎo)熱涂層。

在電動(dòng)車控制器外殼上同樣有一層導(dǎo)熱涂層，該電動(dòng)車控制器的導(dǎo)熱做的比較到位。

電路板正面

電路板背面

在電路板正面可以看到電源IC、LDO、寄存器、模擬開關(guān)、藍(lán)牙模塊、主控MCU、柵極驅(qū)動(dòng)以及電容等元器件，電路板背面則是12顆MOSFET。

電源電路

電源電路的元器件主要為電源管理IC和LDO。

電源管理IC

電源管理IC來自士蘭微，型號(hào)SD4938，封裝形式為SOP-8。

SD4938是一顆DC/DC 降壓芯片。輸入電壓范圍為20-150V，輸出電壓12/15/18V三檔可調(diào)，輸出電流0.5A，開關(guān)頻率60KHz。

其內(nèi)置高壓啟動(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。

SD4938在該電路中的主要作用是降壓，將電池的48-84V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。

搭配該DC/DC降壓芯片組成降壓電路的還有兩顆電容和一顆電感。

此次拆解的勁匯電動(dòng)車控制器的電容均來自容領(lǐng)微(ROLN)后續(xù)不再贅述。這兩顆電容的規(guī)格分別為100V 4.7μF，25V 220μF。

電感的規(guī)格為330μH。

LDO

該LDO的型號(hào)為78M05，封裝形式為TO-252，品牌未知。各廠商型號(hào)為78M05的LDO，輸入電壓大多都為35V，輸出電壓為5V。

78M05在該電路中的主要作用是進(jìn)一步降壓，將降壓芯片傳過來的15V電壓轉(zhuǎn)換到5V左右的電壓給其他元器件使用。

與LDO搭配使用的電容規(guī)格為16V 220μF。

控制電路

控制電路的主要元器件為電控MCU、藍(lán)牙模塊、移位寄存器和模擬開關(guān)。

MCU

該電動(dòng)車控制器的電控MCU來自靈動(dòng)微電子，型號(hào)為MM32SPIN0280，封裝形式為LQFP64。

MM32SPIN0280系列MCU使用的是Arm® Cortex-M0內(nèi)核，最高主頻96MHz。

以下為具體參數(shù)：

- 128KB Flash，8KB SRAM

- 包含 2 個(gè) 12 位的 ADC，采樣速度高達(dá) 3Msps

- 5 個(gè)通用定時(shí)器、2 個(gè)針對電機(jī)控制的 PWM 高級定時(shí)器

- 1 個(gè) I²C 接口、2 個(gè) SPI 接口、 3 個(gè) UART 接口

- 針對電機(jī)應(yīng)用內(nèi)置 4個(gè)運(yùn)放、5 個(gè)比較器

- 工作電壓為 2.0V - 5.5V

- 工作溫度范圍(環(huán)境溫度)-40℃ - 105℃

該系列MCU的應(yīng)用特色有：

-支持48V，64V，72V系統(tǒng)

-支持雙?？刂?，霍爾FOC或無傳感器FOC

-HALL-FOC單電阻采樣

-霍爾相位和相移自學(xué)習(xí)

-霍爾插補(bǔ)平滑處理，速度環(huán)控制

-死區(qū)補(bǔ)償，電子剎車，兩級欠壓保護(hù)，防盜

-過壓、堵轉(zhuǎn)、缺相、過流、飛車保護(hù)

-可實(shí)現(xiàn)主控與顯示儀表等多機(jī)通信

-支持OTA更新、藍(lán)牙動(dòng)態(tài)控制管理

-支持二次定制開發(fā)

藍(lán)牙模塊

該電動(dòng)車控制器的藍(lán)牙模塊來自西城微，型號(hào)為H32X，封裝形式為QFN-48。在其官網(wǎng)沒有找到相關(guān)型號(hào)以及數(shù)據(jù)手冊，應(yīng)該是定制芯片。

寄存器

寄存器來自中微愛芯，型號(hào)為74HC595，封裝形式為SOP-16。

AiP74HC595是帶有一個(gè)存儲(chǔ)寄存器和三態(tài)輸出的8位串入/串或并出的移位寄存器。

其主要特點(diǎn)如下:

輸入電平:CMOS 電平

8位串行輸入

8位串行/并行輸出

帶有三態(tài)輸出的存儲(chǔ)寄存器

帶有直接清零的移位寄存器

100MHz(典型值)移出頻率

工作環(huán)境溫度范圍:-40℃~+105℃

模擬開關(guān)

該電動(dòng)車控制器用到了三種不同的模擬開關(guān)，同樣都來自于中微愛芯。

這三種模擬開關(guān)的型號(hào)分別為——CD4051、AiP4052、74HC5053，封裝形式都為SOP-16。

CD4051是一款八選一模擬開關(guān)電路，AiP4052 是一塊帶有公共使能輸入控制位的 2 路四選一模擬開關(guān)電路， 74HC4053 是一塊帶有公共使能輸入控制位的3路二選一模擬開關(guān)電路。

這三種模擬開關(guān)都主要應(yīng)用于模擬多路選擇開關(guān)、數(shù)字多路選擇開關(guān)及信號(hào)選通。

這三顆模擬開關(guān)以及三顆移位寄存器在該電動(dòng)車控制器電路中主要用來適配不同車型的功能。

在控制電路中，還有規(guī)格為100V 470μF，100V 220μF的電容各兩顆，用作過壓和欠壓保護(hù)。

驅(qū)動(dòng)電路

驅(qū)動(dòng)電路的主要元器件為柵極驅(qū)動(dòng)和MOSFET。

柵極驅(qū)動(dòng)(3顆)

三顆柵極驅(qū)動(dòng)來自宇力(UNI)，型號(hào)為U3115S，封裝形式為SOP-8。

U3115S是一款適用于高壓、高速功率MOSFET和IGBT的雙路半橋柵極驅(qū)動(dòng)芯片。輸出驅(qū)動(dòng)器具有高脈沖電流緩沖級，設(shè)計(jì)用于最小化驅(qū)動(dòng)器交叉?zhèn)鲗?dǎo)。

其主要特點(diǎn)如下：

浮動(dòng)通道專為引導(dǎo)操作而設(shè)計(jì)

300V耐壓

耐受負(fù)瞬態(tài)電壓 dv/dt 免疫

柵極驅(qū)動(dòng)電源范圍從 9 至 20V

欠壓鎖定

兼容 3.3V、5V 和 15V 輸入邏輯

交叉?zhèn)鲗?dǎo)預(yù)防邏輯

兩個(gè)通道的傳輸延遲匹配

MOSFET(12顆)

該電動(dòng)車控制器的MOSFET來自華羿，型號(hào)為HYG053N10NS2P，封裝形式為TO-220FB-3L。

HYG053N10NS2P是一款采用SGT工藝的N溝道增強(qiáng)型MOSFET，其R_DS(ON)=4.7mΩ，V_ds= 100V，V_gs= ±20V，Q_g= 94nC，I_d= 135A，100℃時(shí)為95.4A。

以上為全部拆解內(nèi)容，最后放一張拆解全家福。

Big-Bit拆解總結(jié)

勁匯電動(dòng)車控制器元器件清單

通過此次拆解，我們發(fā)現(xiàn)勁匯電動(dòng)車控制器電路設(shè)計(jì)比較整潔，元器件用料扎實(shí)。

散熱和防水是所有電動(dòng)車控制器需要解決的問題，這直接關(guān)乎電動(dòng)車控制器的安全、穩(wěn)定以及使用壽命。

該電動(dòng)車控制器使用了全金屬外殼，這個(gè)在當(dāng)前的電動(dòng)車控制器中幾乎已經(jīng)成為標(biāo)配。為了獲得更良好的散熱性能，該電動(dòng)車控制器還在電路板中焊接了非常多的銅條來輔助散熱;同時(shí)針對發(fā)熱量較大的驅(qū)動(dòng)MOSFET特意設(shè)計(jì)了導(dǎo)熱板以及導(dǎo)熱涂層，比較好的解決了散熱的問題。

在防水方面，電動(dòng)車控制器的背面使用了一層防水膠層來保護(hù)電路板，并且在裸露在外的接口和排針處也覆蓋了橡膠圈來解決防水的問題。

在電路設(shè)計(jì)方案上，勁匯電動(dòng)車控制器所用到的都是比較經(jīng)典的方案。在電源電路中，用到了士蘭微的SD4938降壓芯片將電路的電壓降至12V為驅(qū)動(dòng)電路供電，再通過一顆LDO將電壓降至5V為控制電路供電。

SD4938典型應(yīng)用圖

SD4938最高150V的輸入電壓能夠滿足常規(guī)電動(dòng)車48V-84V的電壓平臺(tái)，同時(shí)也提供了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)等各種異常狀態(tài)的保護(hù)功能。

在電驅(qū)方面，本電動(dòng)車控制器采用的是非常典型的由三個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)組成的三相逆變橋來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。每個(gè)半橋的電路原理和電路結(jié)構(gòu)都一樣，是由一顆柵極驅(qū)動(dòng)+四顆NMOS組成，NMOS兩兩并聯(lián)，組成半橋驅(qū)動(dòng)電路的上下臂。半橋驅(qū)動(dòng)有著設(shè)計(jì)相對簡單、外圍元器件少、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

U3115S典型應(yīng)用圖

在電控方面，靈動(dòng)微MM32SPIN0280 MCU所提供的支持雙?？刂疲魻朏OC或無傳感器FOC;霍爾相位和相移自學(xué)習(xí)等功能也使得該電動(dòng)車控制器能夠支持各種不同品牌的車型。

同時(shí)，該MCU也為電動(dòng)車控制器提供了死區(qū)補(bǔ)償，電子剎車，兩級欠壓保護(hù)，防盜，過壓、堵轉(zhuǎn)、缺相、過流、飛車保護(hù)等保護(hù)功能。

MM32SPIN0280電動(dòng)車方案應(yīng)用圖

該電動(dòng)車控制器還有一個(gè)特殊的電路設(shè)計(jì)——由三個(gè)模擬開關(guān)組成一個(gè)多路選擇模擬開關(guān)，以及三個(gè)移位寄存器所共同組成的電路，用來精準(zhǔn)匹配不同品牌和型號(hào)的電動(dòng)車的功能。