一、引言
在电动摩托车锂电充电器市场,高效率和智能化已成为核心需求。屹晶微电子推出的EG1155DM2半桥数字电源方案(72V/10A/880W)凭借数字控制、参数可编程设置、模块化设计和丰富的保护功能,成为工程师关注的焦点。本文将从硬件设计、关键性能、功能测试等维度展开测试,为电子工程师提供实战参考。同时开源DEMO全部文档资料(详细的PCB、原理图、上位机、BOM清单、变压器参数等),拿来即用。
二样机介绍
1.公布参数
- 输入电压:AC 180~260V
- 输出电压:DC 50~88.2V(默认恒压88.2V)
- 输出电流:10A(恒流)
- 效率:≥92%(满载)
- 保护功能:过压/欠压、短路、反接、过温、定时保护
- 通信接口:支持UART,兼容“EG1155调试助手”用户可编程充电参数设置界面
EG1155调试助手——充电管理
EG1155调试助手——电源设计
EG1155调试助手——校准设置
EG1155调试助手——控制台
2.原理图
图片清晰度问题,请在文末获取。
三、测试项目与数据
1.转换效率测试
| 测试方法:
使用仪器助手功率采集器,交流输入端和充电器输出端,分别接一个采集电流电压数据,从电池电压35V开始到84V,记录转换效率变化。
| 测试结果:
充电设置电流2A,输出电压30V-84V,转换效率范围,83.27%-89.84%;充电设置电路10A,输出电压30V-84V,转换效率范围,86.06%-91.97%。
充电参数设置
实测数据
仪器助手采集数据
| 测试结论:
EG1155DM2 半桥数字电源方案在 30V~84V 宽电压范围内均表现出色,尤其在大电流(10A)充电时效率逼近 92%,验证了其高性价比与高能效的设计优势,是智能充电器开发的理想选择。
2.充电过压保护测试
| 测试方法:
设置85V充电过压保护值,使用仪器助手功率计,记录过压保护触发是否有效。
| 测试结果:
电池电压到85V时,过压保护触发,输出关闭,电池电压下降到84.9V时,充电恢复。
充电参数设置
实测数据
仪器助手采集数据
| 测试结论:保护功能正常,EG1155DM2的过压保护功能响应迅速、动作精准,能有效保障充电安全。
3.涓流充电策略验证测试
| 测试方法:
通过“EG1155调试助手”设置四段式充电电流,记录充电电流跳转情况。
- 第一段:80V≤/10A
- 第二段:82V≤/8A
- 第三段:84V≤/5A
- 第四段:85V≤/2A
| 测试结果:
各阶段电流切换有效,与设置参数相符。
充电参数设置
实测数据
仪器助手采集数据
| 测试结论:
充电策略灵活,适配铅酸/锂电池,参数可通过上位机用户自编程。
4.满载温度测试
| 测试方法:
电池74V/10A电流,满载30分钟,记录各功率部件散热片的温度变化。
| 测试结果:
- 前级整流桥及半桥MOS:散热片温度 53℃
- 变压器:温度 52.3℃
- 后级整流二极管:散热片温度 50.1℃
- 后级输出电感:温度 47.8℃
充电参数设置
实测数据
仪器助手采集数据
| 测试结论:
各关键功率器件温度均在50℃~53℃范围内,无过热风险,最高温度(53℃)远低于一般功率器件安全阈值(通常>85℃需告警),系统散热设计满足长期满载运行需求。稳定性良好,30分钟内温度变化平稳,无异常波动,说明热管理方案有效。
5.通信与调试体验测试
| 测试方法:
通过UART连接“EG1155调试助手”,读写参数、升级固件。
| 测试结果:
通讯稳定,支持实时监控电压/电流/温度;参数导出/导入功能方便批量生产校准。
通讯与调试体验实测
| 测试结论:
降低开发门槛,无需软件工程师介入即可完成配置。
6.电池反接保护测试
| 测试方法:
在充电器输出端,故意把电池正负极接反,记录查看充电器的保护反应。恢复正常后记录充电器是否进入正常工作。
| 测试结果:
电池接反情况下充电器输出截止,充电器里面的继电器断开,未出现充电器损坏。恢复正常后,充电器正常工作。
电池反接保护实测
| 测试结论:
保护功能有效,充电器在电池反接时能快速切断输出,避免短路或器件损坏。系统可靠性高,恢复后无异常,证明保护机制设计合理,不影响后续正常充电。
7.输出短路保护测试
| 测试方法:
在满载充电功率的情况下,模拟电池突然短路,记录充电器是否保护,记录短路后的输入功率变化,恢复正常后,充电器是否正常工作无损坏。
| 测试结果:
满载充电功率810W左右的时候,电池端模拟短路,充电器快速关断了输出,保护有效,恢复正常后,充电器恢复正常充电,没有器件损坏。短路后的输入功率和正常的待机输入功率相近,短路中输入功率没有明显加大。
实测数据
输出短路保护实测
| 测试结论:
保护功能有效,充电器快速关闭输出通路,避免设备损坏。短路后无累积损伤,可安全复用,符合工业级可靠性标准。
方案亮点
- 功能扩展:开源串口协议可支持多种显示屏定制和485/CAN通信功能定制,以满足日益丰富的电摩充电器制造商需求。
- 全开源设计:提供可直接量产的完整工程文件(PCB/原理图/BOM/变压器参数),工程师可快速实现"设计即生产"。
- 数字智能控制:集成3p3z数字算法,支持多段式充电策略和参数远程调试,满足智能充电场景需求。
- 高效能:转换效率高达92%,效率指标优越。
- 强健保护机制:过压保护,过温保护,欠压保护,短路保护,可编程充电电流超时保护。
- 模块化架构:控制板+功率底板分离设计,支持灵活定制,已成功应用于电动摩托车/储能系统等多个领域。
四改进建议1.增加主动式PFC拓扑
- 建议采用Boost PFC架构
2.关键参数设计建议
- 输入电压范围:90-264VAC(满足全球通用)
- 功率因数:>0.95(满载时)
- 输出母线电压:400VDC(适配现有半桥架构)
3.改进后优势
- 合规性提升:完全符合IEC 61000-3-2等国际谐波标准,满足全球主要市场的安规认证要求(CE/UL/PSE等)。
- 性能优化:功率因数提升至0.95以上(原方案约0.4-0.7),整机效率提高2-3%(预计峰值效率达94%+),输入电压范围扩展至90-264VAC(原方案180-260VAC)。
- 系统可靠性增强:降低输入电流谐波,减少对电网污染,稳定的直流母线电压(400V±5%),改善EMI性能,通过更严格的电磁兼容测试。
五、测试仪器
本次测试过程中所使用的测试仪器如下:
艾德克斯直流电源
IT6533C是一款高性能,0-120V,6kW,直流大功率电源。该系列电源以其高分辨率、高精度和低噪音的特点,广泛应用于各种工业和实验室环境。IT6533C特别适用于需要稳定和精确直流电源的场景,如电子设备测试、研发实验室、生产线测试等。
艾德克斯负载机
IT8904A是一款高性能直流可编程电子负载,支持4kW功率和八种工作模式,具备高精度测量、动态测试、OCP/OPP保护测试及电池放电功能,适用于电源、充电桩等测试场景,并可通过并机扩展功率,提供RS232、USB、LAN等多种通信接口。
仪器助手功率采集器/温度采集器
这是一款仪器助手推出的功率采集器/温度采集器,用于采集直流和交流电压、电流、功率、PF值、频率、温度,还有无线通讯功能,可以和电脑进行连接,电脑端软件能帮助工程师实现各种测试数据分析,温度曲线、转换效率、充放电曲线,电流曲线,功率曲线,电压曲线等功能,是电子工程师的理想测试工具。
六、开源资料
本DEMO所含全部技术资料(包括原理图、BOM清单、PCB Layout、上位机、芯片应用手册等)已开源,这些开源资料能帮助广大工程师朋友快速上手,大幅缩短开发周期。如果您需要可以和我们联系。
本文测试过程中用到的InstruHelper仪器助手测试工具,如有需要的工程师请联系星球测评客服专员--沛沛,数量有限,先到先得。
屹晶微原厂销售联系方式