引言:铅酸电池充电技术的革新需求
随着电动车市场迅猛发展,铅酸电池作为核心动力源,其充电效率与寿命直接影响用户体验。传统充电方案存在温升高、效率低、保护功能弱等问题。本文深度解析基于CXAC85261+CXLB73136双芯片的48V20AH三段式智能充电器方案,通过技术创新实现高效、安全、长寿命的充电管理。
1.高性能双芯片架构
a,前级CXAC85261:电流模式PWM控制器,替代传统UC3842,集成斜坡补偿、光耦开路保护、轻载降频功能,外围电路简化30%。
b.后级CXLB73136:铅酸电池专用管理芯片,内置恒压/恒流/浮充模块,支持双色LED指示与风扇智能启停。
2.关键电气参数
前级采用高性能电流模式 PWM 控制芯片 CXAC85261
后级采用铅酸电池充电管理芯片 CXLB73136
输入电压:AC 85-265 Vrms
恒流输出:DC 3A±0.1A
恒压输出:59V±0.5V
浮充电压:55.5V±0.5V
转灯电流:0.65A±0.05A
输出短路保护:输出短路时自动关断,恢复后自启动。
过流保护:充电器输出恒流限制,能避免充电电流大于恒流值。
过温保护:NTC监测温度>110℃关断,<70℃恢复。
防反接保护:电池反接时锁定输出,避免损坏。
12V 风扇接口
充电 LED 双色指示灯
单层 PCB 尺寸:70mm*110mm,元器件高度 39mm
3.方案技术参数
3.1).主要参数
4.方案原理说明
4.1)工作原理概述
本方案主控芯片使用高性能电流模式 PWM 控制器 CXAC85261,相较于传统 UC3842 方案性价
比有很大提升,主 要 集中了以下优点:外围器件数量明显减少;外置 NTC 温度保护功能;光耦
开路保护;轻载降频及打嗝模式;内置斜坡补偿;低静态电流等。三段式充电管理芯片使用
CXLB73136,内部集成了恒压、恒流、转灯控制模块以及双灯 LED 充电指示和风扇驱动电路。
方案原理框图如图 5-1 所示,主电路采用反激式拓扑,CXAC85261 控制初级 MOS 管 Q1 导通
与关断,输入电容 Cin 储存的能量通过主变压器 T1 传输到次级并经输出二极管 D1 与输出电容
Cout 整流滤波后得到直流输出电压。CXLB73136 采样输出电压与输出电流,由内部误差放大器将
反馈信号通过光耦传送给 CXAC85261 实现恒流恒压浮充的三段式充电管理控制。Rs1 为初级侧 MOS
管的峰值电流采样电阻,Rs2 为输出电流采样电阻。
4.2)三段式充电管理
铅酸电池三段式充电曲线如图 5-2 所示,当电池电压较低时,充电器进入恒流充电阶段,
LED 指示灯为红灯,表示进行恒流充电中,散热风扇自动开启,随着充电过程的进行,电池电
压开始逐渐升高,充电电流开始慢慢减小,充电器进入恒压充电阶段,输出电压保持恒定,LED
指示灯仍为红灯,表示充电仍在进行中。当充电电流减小到浮充转换电流时,充电器进入浮充
充电阶段,此阶段是降低输出电压进行长时间小电流充电,LED 指示灯为绿灯,散热风扇自动
关闭,进入浮充状态。
4.3)三段式充电:科学延长电池寿命
a.恒流阶段(红灯):电池电压较低时,以3A大电流快速补电,风扇强制散热。
b.恒压阶段(红灯):电压升至59V时进入稳压模式,电流逐步下降。
c.浮充阶段(绿灯):电流降至0.65A时切换至55.5V涓流充电,风扇关闭,避免过充。
a.初级MOS管(Q1)由CXAC85261驱动,通过变压器T1传输能量。
b.次级由CXLB73136实时采样电压/电流,经光耦反馈至前级实现闭环控制(图5-1)。
3).核心采样电阻:
a.Rs1(初级):峰值电流检测,过流保护阈值设定。
b.Rs2(次级):输出电流精度控制±0.1A。
5.关键器件选型与设计优化
5.1)功率器件选型
a.MOS管Q3:FQP8N60(8A/600V),确保反激拓扑高效转换。
b.输出二极管D6:FCU20A40(20A/400V快恢复管),降低导通损耗。
5.2)变压器定制工艺(PQ3235磁芯)
绕组 |
线径/匝数 |
工艺要求 |
---|---|---|
初级Np1 |
Φ0.4mm×3P/16T |
密绕一层 |
次级Ns |
Φ0.4mm×5P/18T |
双层密绕+玛拉胶带绝缘 |
风扇绕组 |
Φ0.4mm×1P/4T |
等间距疏绕 |
5.3)PCB布局优化
a.单面板尺寸70×110mm,元件高度≤39mm,紧凑适应狭小空间。
b.初级/次级分区布线,减少EMI干扰(图8-3)。
6.实测性能与行业优势对比
6.1)效率与温升测试
条件 | 结果 |
---|---|
输入AC220V/输出3A | 效率89.4% |
满载工作温度 | <50℃(环境25℃) |
静态功耗(空载) | ≤2W |
6.2)纹波控制:58V/3A输出时纹波<120mV(图9-1),优于行业标准20%。
6.3)对比传统方案
a.体积缩小40%:单层PCB设计 vs 传统双层板。
b.成本降低:CXAC85261集成保护功能,减少外围器件15个。
7、应用场景与维护建议
7.1)适用领域
a.电动自行车/摩托车48V铅酸电池组。
b.太阳能储能系统备用电池维护充电。
7.2)用户操作指南
a.指示灯状态:红灯充电中,绿灯浮充/充满。
b.风扇逻辑:恒流阶段启动,浮充阶段关闭,降低噪音能耗。
c.故障处理:持续红灯可能是电池老化或温度超标,建议检查NTC探头(RT2)。
8.方案典型波形
稳态工作
测试条件:输入 AC 220V/50Hz,输出 58V3A
Vds:MOS 管 DS 极电压,Vgs:MOS 管 GS 极电压
空载工作
测试条件:输入 AC 220V/50Hz,输出 58V0A
Vds:MOS 管 DS 极电压,Vgs:MOS 管 GS 极电压
9.方案原理图
10.方案 PCB 图
11.变压器图纸
备注:
1.) “●”表示起绕端,也为同名端标志,绕线方向保持一致,不允许交叉;
2.) “▃”表示引脚套管,套管需套入 2mm 以上,未标示引脚做剪脚处理。
3.) 各层绕组采用密绕方式排满一层;
4.) 绕组之间的单根细实线表示 1T 玛拉胶带。
12.方案元器件bom明细



结语:技术赋能绿色出行
CXAC85261+CXLB73136方案通过三段式智能充电、多重保护和紧凑设计,重新定义铅酸电池充电体验。其89%的高效转换率显著降低能耗,而防反接、过温保护等功能则大幅提升安全性,为电动车行业提供可靠动力保障。
数据来源:方案实测报告(输入AC220V/50Hz,环境温度25℃)