電動兩輪車主要有三類：電動自行車、電動輕便摩托車和電動摩托車。其中電動自行車作為一種既低碳又便捷的短途出行工具，廣泛應用于個人出行、外賣配送以及共享出行等領域。據統(tǒng)計，截至 2022 年 12 月，中國電動自行車的社會保有量已達 3.5 億輛，年產量超過 3500 萬輛，均已位居世界第一。

新國標對電動自行車進行了較為明確的規(guī)范：

表 1. 電動兩輪車新國標規(guī)范

無論哪種電動兩輪車，系統(tǒng)框架都基本一致，主要分為：電池組、電機驅動與控制、儀表盤報警器等部分。

圖 1. 電動兩輪車線路連接圖

必易微可為電動自行車廠商提供一站式芯片解決方案，覆蓋 AC-DC、BMS、電機驅動 IC、高壓 Buck 、LED 驅動和信號鏈等類別，幫助客戶提高產品性能和價格優(yōu)勢。

圖 2. 電動自行車系統(tǒng)框圖

充電器方案

相較于 LLC 方案，雙管反激方案在 300W 以內的充電器方案中有一定優(yōu)勢，詳細內容可以查閱前期發(fā)布的《方案展示 | 必易微雙管反激方案介紹》推文。

PFC+LLC 方案 KP2806A+KP2591A，可輕松適配兩輪自行車 400W 充電器需求。

圖 3. KP2806A+KP2591A

典型應用電路

方案 1

KP2806(A)

KP2806(A) 是一款高性能，準諧振式 (QR) 升壓型 (Boost) 恒壓功率因數校正 (PFC) 控制器，配置 Boost Follower 功能，可輕松實現全壓范圍的 PFC 設計。

KP2806(A) 最高鉗頻在 500kHz，滿載時芯片工作在 CRM，負載降低時芯片工作在 DCM，通過降低工作頻率甚至進入 Burst 模式來提高系統(tǒng)輕載效率。芯片通過優(yōu)化 CRM/DCM 控制算法和輸入線電壓前饋補償，能輕松實現高功率因數 (PF) 和低輸入諧波 (THD) 的性能。

圖 4. KP2806ATHD

測試數據

圖 5. KP2806APF

測試數據

PFC 后級可搭配必易微 LLC 控制器 KP2591(A)。

方案 2

KP2591(A)

KP2591(A) 集成了半橋驅動，可直接輸出 50% 占空比的互補驅動，支持最高頻率 350kHz。

芯片采用高壓啟動，集成 AC 掉電檢測以及 X 電容放電功能，可以滿足快速啟動和低待機的要求。另外芯片可通過外部信號控制進入低待機模式，進一步降低了系統(tǒng)的待機損耗。

芯片集成的自適應死區(qū)控制的功能，確保功率開關管零電壓開通 (ZVS)，提高了系統(tǒng)效率。同時芯片集成了容性區(qū)保護功能以避免橋臂直通和硬開關，提高了系統(tǒng)的可靠性。

圖 6. KP2806A+KP2591A

效率表現

圖 7. KP2806A+KP2591A

待機功耗

150W 以內的充電器方案，必易微的反激方案在成本與設計上都具有相對優(yōu)勢。

方案 3

KP220X

KP220X 是一款針對離線式反激變換器的高性能電流模式 PWM 控制器，可支持 150W 以內的電動自行車充電器功率需求。芯片采用綠色節(jié)能模式，打嗝模式，中載谷底導通模式，重載進入 CCM 模式等優(yōu)化系統(tǒng)效率，可輕松滿足六級能效要求。

KP220X VDD 耐壓高達 76V，可有效避免制程與應用中常見的 VDD 失效。另外，KP220X 搭配了精確可調的輸出 OVP/UVP 功能 (DEM 腳) 以及可調的 CS OTP 功能，支持電動車充電器實現充分的安全設計。

圖 8. KP220X+KP4050 典型應用電路

KP220X 系列提供 100kHz 最大工作頻率的選型 KP2205，可以為充電適配器實現更高的功率密度。

表 2. KP2203/KP2205 最大工作頻率

必易微副邊同步整流驅動方案 KP4050 與 KP220X 高度適配，可一站式完成充電適配器反激方案設計。

電動車的續(xù)航里程越來越遠，對于充電器的功率要求也在進一步提高。隨著我司雙路交錯 PFC 與 LLC 產品的推出，目前我司最高可支持約 1kW 充電功率方案。我司 AC-DC 團隊也在積極推進更大功率電源產品與方案。

表 3. PFC 方案選型表

表 4. 反激方案選型表

表 5. LLC 方案選型表

電池后級高壓 Buck 方案

方案 1

KP35112

KP35112 是一款高性能低成本 PWM 控制功率開關，外圍電路簡單，器件個數少。KP35112 集成 150V MOS，適用于電動自行車電池包后級降壓方案。

圖 9. KP35112 典型應用電路

KP35112 輸出可調 (FB 浮空時默認輸出 12V)，支持 1A 穩(wěn)定輸出，1.5A 峰值輸出，可滿足電池包后端各種不同負載的供電需求。其最大工作頻率為 180kHz，有效避免了電源對 PKE 通信 (125kHz) 的干擾。

多模式的 PWM 控制技術提升了線性調整率和負載調整率的同時，可實現全負載范圍內消除噪音與優(yōu)秀的待機損耗。

圖 10. 線性調整率與負載調整率

表 6. 非隔離轉換器方案選型表

電池包高壓 DC-DC 方案

方案 1

KP52100X

電動兩輪車的鋰電目前普遍在 10 串 以上 (≥36V)，外加電池驅動電機時，輸出線普遍存在高壓毛刺。所以，電池包內部的系統(tǒng)供電需要較高耐壓的 DC-DC 方案。

KP52100X 是一款最高支持 100V 輸入的同步降壓轉換器。

圖 11.KP52100X 典型應用電路

憑借集成的高壓側和低壓側 MOSFET，KP52100X 可提供高達 1A 的輸出電流和 3A 的峰值電流限制。KP52100X 采用恒定導通時間 COT 控制架構,可以實現出色的負載和線路瞬態(tài)響應。

圖 12. From 0A to 0.5A，0.16A/μs

圖 13.From 0A to 1A，0.16A/μs

KP52100X 在省電模式 (PSM) 運行時僅有 90μA 靜態(tài)電流和 3μA 的關斷電流，可實現優(yōu)秀的輕載效率。

外圍可調的最大工作頻率 (100kHz 至 1.2MHz)，為效率優(yōu)化和豐富的外圍設計提供可能。可調的最小導通時間 (50ns) 支持芯片在高輸入時依舊可支持低輸出，使其成為高電池數電池組應用的絕佳選擇。

KP52100X 同時具有 Powergood 指示器，可直觀反映輸出電壓是否建立成功。PGOOD 信號可以指導后級電源的啟動時間，同時實現故障保護和輸出監(jiān)控。

表 7. DC-DC 選型表

今天先介紹以上電動自行車中的電源方案。必易微在電源領域深耕多年，產品與應用積累豐富。歡迎大家咨詢交流。

必易微近年在電機驅動、BMS 與信號鏈等領域持續(xù)努力擴充產品，下一篇我們將進一步介紹必易微此類產品在電動車應用中的解決方案，敬請期待。

樣品及資料獲取

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深圳市必易微電子股份有限公司（股票代碼：688045）是一家高性能模擬及數模混合集成電路供應商，主營產品包括 AC-DC、DC-DC、驅動 IC、線性穩(wěn)壓、電池管理、充電管理、放大器、數模轉換器、傳感器等，為消費電子、工業(yè)控制、網絡通訊、數據中心、汽車電子等領域客戶提供一站式芯片解決方案和系統(tǒng)集成。

審核編輯：湯梓紅