微功耗电动自行车控制器 microloss electric bicycle controller.pdfVIP

第3期 电 源 学 报 N。．3 丝!!!!望 一：：竺竺塑些竺!塑堕———————————竺 微功耗电动自行车控制器 郁百超 (湖北省电力信息通信公司，湖北武汉430077) 摘要：微功耗电动自行车控制器采用变幅控制的方法，实现了对有刷和无刷直流电机的调速，该微功耗电动自 行车控秘器最大特点是，只要把输入功率中极小部份进行传统功率变换，就可以得到全部输出功率，即输入功率中 绝大部份既不必进行实际的功率变换，也不必通过磁芯变压器或电感传递，直接到达输出端，成为输出功率，变换效 率可视为100％：同时主功率器件不采用PWM脉宽调制，不产生EMI干扰，电路简单，因此功耗极小而寿命极长，安 全可靠。节能环保。成本、体积、重量、功耗都是传统电动自行车控制器的十分之一。 关键词：自行车控制器；微功耗；变幅器 中图分类号：TM5 文献标志码：A 文章编号：2095—2805(2013)03一0106—07 传统电动自行车控制器 信号混合，以达到控制电机速度的目的。 输出脉冲的幅值就是蓄电池单边下降的端电 图1左边电路是有刷直流电机控制器，其核心 压．正常工作时，MOS管IRF3205在一个换向周期 内，输出一串脉冲波，此脉冲波的个数，由工作频率 是PWM脉宽调制，采用控制芯片TL494，另外包括 了电瓶欠压保护、电机过流保护、刹车断电、电量显 决定。蓄电池端电压越低，或速度要求越高时，输出 示等。H是高变低型霍尔速度控制转把，由松开到 脉冲越宽，占空比越大。这是因为直流电机的转速 旋紧时，其输出端可得到4—1V的电压。该电压加到 是由输入直流电压值决定的，电压越高，速度越大， r11朋4的②脚，与①脚电压进行比较，在⑧脚得到调 当蓄电池端电压下降到一定值时。或速度提高到一 宽脉冲。②脚电压越低，⑧脚输出的调宽脉冲的低 定值时，脉冲宽度、或占空比为100％，即输出的是 电平部分越宽，电机转速越高，电位器VR2用于零 直流电压，不再是一串脉冲波。 速调节，调节VR2使转把松开时电机停转再过一 传统电动自行车控制器一般采用Buck电路拓 点。 朴，无论是有刷还是无刷直流电机，调速的方法都 图1右边电路是无刷直流电机控制器，其核心 是调节输人直流电压的幅值，·在上述两种控制器 中，速度的控制，即直流电压幅值的调节，是靠改变 也是PWM脉宽调制，采用控制芯片MC33035。主处 理芯片根据无刷电机的霍耳信号对上三路和下三 调宽脉冲方波的占空比完成的，其工作方法是．首 路的MOS管驱动电路给出有选择性的打开与关 先把输入的一种直流电压全部变成高频率方波，然 闭，完成电机换向。同时，根据转把的输人电压大小 后用大电容滤波，变成另一种直流电压，这种方法 将相应脉冲宽度的载波信号与下三路MOS管导通 有以下毛病： (1)采用脉宽调制的方法，高频率、大功率方波 的产生过程，也就是强烈EMI干扰产生的过程，直 收稿日期：2012—0l一22 作者简介：郁百超(1943一)，男，工学硕士，湖北省电力信息通信公司流变换器相当于一个高频功率发射台，可以想像， 高级工程师，中国电源学会交流电源专业委员会专家组 所产生的干扰何其严重。 专家，化学与物理电源系统杂志专题主编。拥有国家发明 专利多项，国内外发表论文多篇，目前研究方向：清洁能