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电动车的工作原理与维修以及电路原理分析

2017-07-20
类别:行业趋势
eye 394
文章创建人 拍明
      电动车充电器原理及维修;常用电动车充电器根据电路结构可大致分为两种;通电开始时,C11上有300v左右电压;充电器常见的故障有三大类;低压故障大部分是充电器与电池正负极接反,导致R2;高低压电路均有故障时,通电前应首先全面检测所有的;C10(63V,470UF);还有一部分充电器也具有防反接,防短路的功能,其原;220V交流电经D1-D4整流,C5滤波得到3

电动车充电器原理及维修

常用电动车充电器根据电路结构可大致分为两种。第一种是以uc3842驱动场效应管的单管开关电源,配合LM358双运放来实现三阶段充电方式。220v交流电经T0双向滤波抑制干扰,D1整流为脉动直流,再经C11滤波形成稳定的300V左右的直流电。U1 TL3842脉宽调制集成电路。其5脚为电源负极,7脚为电源正极,6脚为脉冲输出直接驱动场效应管Q1(K1358) 3脚为最大电流限制,调整R25(2.5欧姆)的阻值可以调整充电器的最大电流。2脚为电压反馈,可以调节充电器的输出电压。4脚外接振荡电阻R1,和振荡电容C1T1为高频脉冲变压器,其作用有三个。第一是把高压脉冲将压为低压脉冲。第二是起到隔离高压的作用,以防触电。第三是为uc3842提供工作电源。D4为高频整流管(16A60V)C10为低压滤波电容,D512V稳压二极管U3(TL431)为精密基准电压源,配合U2(光耦合器4N35) 起到自动调节充电器电压的作用。调整w2(微调电阻)可以细调充电器的电压。D10是电源指示灯。D6为充电指示灯。 R27是电流取样电阻(0.1欧姆,5w)改变W1的阻值 可以调整充电器转浮充的拐点电流(200-300 mA)

通电开始时,C11上有300v左右电压。此电压一路经T1加载到Q1。第二路经R5,C8,C3, 达到U1的第7脚。强迫U1启动。U16脚输出方波脉冲,Q1工作,电流经R25到地。同时T1副线圈产生感应电压,经D3,R12U1提供可靠电源。T1输出线圈的电压经D4,C10整流滤波得到稳定的电压。此电压一路经D7(D7起到防止电池的电流倒灌给充电器的作用)给电池充电。第二路经R14,D5,C9, LM358(运算放大器1脚为电源地,8脚为电源正)及其外围电路提供12V工作电源。D9LM358提供基准电压,经R26,R4分压达到LM358的第二脚和第5脚。正常充电时,R27上端有0.15-0.18V左右电压,此电压经R17加到LM358第三脚,从1脚送出高电压。此电压一路经R18,强迫Q2导通,D6(红灯)点亮,第二路注入LM3586脚,7脚输出低电压,迫使Q3关断,D10(绿灯)熄灭,充电器进入恒流充电阶段。当电池电压上升到44.2V左右时,充电器进入恒压充电阶段,输出电压维持在44.2V左右,充电器进入恒压充电阶段,电流逐渐减小。当充电电流减小到200mA—300mA时,R27上端的电压下降,LM3583脚电压低于2脚,1脚输出低电压,Q2关断,D6熄灭。同时7脚输出高电压,此电压一路使Q3导通,D10点亮。另一路经D8W1到达反馈电路,使电压降低。充电器进入涓流充电阶段。1-2小时后充电结束。

充电器常见的故障有三大类。1:高压故障 2;低压故障 3:高压,低压均有故障。高压故障的主要现象是指示灯不亮,其特征有保险丝熔断,整流二极管D1击穿,电容C11鼓包或炸裂。Q1击穿,R25开路。U17脚对地短路。R5开路,U1无启动电压。更换以上元件即可修复。若U17脚有11V以上电压,8脚有5V电压,说明U1基本正常。应重点检测Q1T1的引脚是否有虚焊。若连续击穿Q1,且Q1不发烫,一般是D2,C4失效,若是Q1击穿且发烫,一般是低压部分有漏电或短路,过大或UC38426脚输出脉冲波形不正常,Q1的开关损耗和发热量大增,导致Q1过热烧毁。高压故障的其他现象有指示灯闪烁,输出电压偏低且不稳定,一般是T1的引脚有虚焊,或者D3,R12开路,TL3842及其外围电路无工作电源。另有一种罕见的高压故障是输出电压偏高到120V以上,一般是U2失效,R13开路所致或U3击穿使U12脚电压拉低,6脚送出超宽脉冲。此时不能长时间通电,否则将严重烧毁低压电路。

低压故障大部分是充电器与电池正负极接反,导致R27烧断,LM358击穿。其现象是红灯一直亮,绿灯不亮,输出电压低,或者输出电压接近0V,更换以上元件即可修复。另外W2因抖动,输出电压漂移,若输出电压偏高,电池会过充,严重失水,发烫,最终导致热失控,充爆电池。若输出电压偏低,会导致电池欠充。

高低压电路均有故障时,通电前应首先全面检测所有的二极管,三极管,光耦合器4N35,场效应管,电解电容,集成电路,R25,R5,R12,R27,尤其是D4(16A60V,快恢复二极管)

C10(63V,470UF)。避免盲目通电使故障范围进一步扩大。有一部分充电器输出端具有防反接,防短路等特殊功能。其实就是输出端多加一个继电器,在反接,短路的情况下继电器不工作,充电器无电压输出。

还有一部分充电器也具有防反接,防短路的功能,其原理与前面介绍的不同,其低压电路的启动电压由被充电池提供,且接有一个二极管(防反接)。待电源正常启动后,就由充电器提供低压工作电源。这种充电器的控制芯片一般是以TL494为核心,推动213007高压三极管。配合LM324(4运算放大器),实现三阶段充电。

220V交流电经D1-D4整流,C5滤波得到300V左右直流电。此电压给C4充电,经TF1高压绕组,TF2主绕组,V2等形成启动电流。TF2反馈绕组产生感应电压,使V1V2轮流导通。因此在TF1低压供电绕组产生电压,经D9,D10整流,C8滤波,给TL494,LM324,V3,V4等供电。此时输出电压较低。TL494启动后其8脚,11脚轮流输出脉冲,推动V3,V4,经TF2反馈绕组激励V1,V2。使V1,V2,由自激状态转入受控状态。TF2输出绕组电压上升,此电压经R29,R26,R27分压后反馈给TL4941(电压反馈)使输出电压稳定在41.2V上。R30是电流取样电阻,充电时R30产生压降。此电压经R11,R12反馈给TL49415(电流反馈)使充电电流恒定在1.8A左右。另外充电电流在D20上产生压降,经R42到达LM3243脚。使2脚输出高电压点亮充电灯,同时7脚输出低电压,浮充灯熄灭。充电器进入恒流充电阶段。而且7脚低电压拉低D19阳极的电压。使TL4941脚电压降低,这将导致充电器最高输出电压达到44.8V。当电池电压上升至44.8V时,进入恒压阶段。

当充电电流降低到0.3A—0.4ALM3243脚电压降低,1脚输出低电压,充电灯熄灭。同时7脚输出高电压,浮充灯点亮。而且7脚高电压抬高D19阳极的电压。使TL4941脚电压上升,这将导致充电器输出电压降低到41.2V上。充电器进入浮充。

电动车充电器原理及维修

常用电动车充电器根据电路结构可大致分为两种。第一种是以uc3842驱动场效应管的单管开关电源,配合LM358双运放来实现三阶段充电方式。其电原理图和元件参数见(图表1)220v交流电经T0双向滤波抑制干扰,D1整流为脉动直流,再经C11滤波形成稳定的300V左右的直流电。U1 TL3842脉宽调制集成电路。其5脚为电源负极,7脚为电源正极,6脚为脉冲输出直接驱动场效应管Q1(K1358) 3脚为最大电流限制,调整R25(2.5欧姆)的阻值 ipb可以调整充电器的最大电流。2脚为电压反馈,可以调节充电器的输出电压。4脚外接振荡电阻R1,和振荡电容C1T1为高频脉冲变压器,其作用有三个。第一是把高压脉冲将压为低压脉冲。第二是起到隔离高压的作用,以防触电。第三是为uc3842提供工作电源。D4为高频整流管(16A60V)C10为低压滤波电容,D512V稳压二极管, U3(TL431)为精密基准电压源,配合U2(光耦合器4N35) 起到自动调节充电器电压的作用。调整w2(微调电阻)可以细调充电器的电压。D10是电源指示灯。D6为充电指示灯。 R27是电流取样电阻(0.1欧姆,5w)改变W1的阻值可以调整充电器转浮充的拐点电流(200-300 mA)。通电开始时,C11上有300v左右电压。此电压一路经T1加载到Q1。第二路经R5,C8,C3, 达到U1的第7脚。强迫U1启动。U16脚输出方波脉冲,Q1工作,电流经R25到地。同时T1副线圈产生感应电压,经D3,R12U1提供可靠电源。T1输出线圈的电压经D4,C10整流滤波得到稳定的电压。此电压一路经D7(D7起到防止电池的电流倒灌给充电器的作用)给电池充电。第二路经R14,D5,C9, LM358(双运算放大器,1脚为电源地,8脚为电源正)及其外围电路提供12V工作电源。D9LM358提供基准电压,经R26,R4分压达到LM358的第二脚和第5脚。正常充电时,R27上端有0.15-0.18V左右电压,此电压经R17加到LM358第三脚,从1脚送出高电压。此电压一路经R18,强迫Q2导通,D6(红灯)点亮,第二路注入LM3586脚,7脚输出低电压,迫使Q3关断,D10(绿灯)熄灭,充电器进入

恒流充电阶段。当电池电压上升到44.2V左右时,充电器进入恒压充电阶段,输出电压维持在44.2V左右,充电器进入恒压充电阶段,电流逐渐减小。当充电电流减小到200mA—300mA时,R27上端的电压下降,LM3583脚电压低于2脚,1脚输出低电压,Q2关断,D6熄灭。同时7脚输出高电压,此电压一路使Q3导通,D10点亮。另一路经D8W1到达反馈电路,使电压降低。充电器进入涓流充电阶段。1-2小时后充电结束。充电器常见的故障有三大类: 1:高压故障2:低压故障3:高压,低压均有故障。高压故障的主要现象是指示灯不亮,其特征有保险丝熔断,整流二极管D1击穿,电容C11鼓包或炸裂。Q1击穿,R25开路。U17脚对地短路。R5开路,U1无启动电压。更换以上元件即可修复。若U17脚有11V以上电压,8脚有5V电压,说明U1基本正常。应重点检测Q1T1的引脚是否有虚焊。若连续击穿Q1,且Q1不发烫,一般是D2,C4失效,若是Q1击穿且发烫,一般是低压部分有漏电或短路,过大或UC38426脚输出脉冲波形不正常,Q1的开关损耗和发热量大增,导致Q1过热烧毁。高压故障的其他现象有指示灯闪烁,输出电压偏低且不稳定,一般是T1的引脚有虚焊,或者D3,R12开路,TL3842及其外围电路无工作电源。另有一种罕见的高压故障是输出电压偏高到120V以上,一般是U2失效,R13开路所致或U3击穿使U12脚电压拉低,6脚送出超宽脉冲。此时不能长时间通电,否则将严重烧毁低压电路。低压故障大部分是充电器与电池正负极接反,导致R27烧断,LM358击穿。其现象是红灯一直亮,绿灯不亮,输出电压低,或者输出电压接近0V,更换以上元件即可修复。另外W2因抖动,输出电压漂移,若输出电压偏高,电池会过充,严重失水,发烫,最终导致热失控,充爆电池。若输出电压偏低,会导致电池欠充。高低压电路均有故障时,通电前应首先全面检测所有的二极管,三极管,光耦合器4N35,场效应管,电解电容,集成电路,R25,R5,R12,R27,尤其是D4(16A60V,快恢复二极管)C10(63V,470UF)。避免盲目通电使故障范围进一步扩大。有一部分充电器输出端具有防反接,防短路等特殊功能。其实就是输出端多加一个继电器,在反接,短路的情况下继电器不工作,充电器无电压输出。还有一部分充电器也具有防反接,防短路的功能,其原理与前面介绍的不同,其低压电 字路的启动电压由被充电池提供,且接有一个二极管(防反接)。待电源正常启动后,就由充电器提供低压工作电源。

这种充电器的控制芯片一般是以TL494为核心,推动213007高压三极管。配合LM324(4运算放大器),实现三阶段充电。220V交流电经D1-D4整流,C5滤波得到300V左右直流电。此电压给C4充电,经TF1高压绕组,TF2主绕组,V2等形成启动电流。TF2反馈绕组产生感应电压,使V1V2轮流导通。因此在TF1低压供电绕组产生电压,经D9,D10整流,C8滤波,给TL494,LM324,V3,V4等供电。此时输出电压较低。TL494启动后其8脚,11脚轮流输出脉冲,推动V3,V4,经TF2反馈绕组激励V1,V2。使V1,V2,由自激状态转入受控状态。TF2输出绕组电压上升,此电压经R29,R26,R27分压后反馈给TL4941(电压反馈)使输出电压稳定在41.2V上。R30是电流取样电阻,充电时R30产生压降。此电压经R11,R12反馈给TL49415(电流反馈)使充电电流恒定在1.8A左右。另外充电电流在D20上产生压降,经R42到达LM3243脚。使2脚输出高电压点亮充电灯,同时7脚输出低电压,浮充灯熄灭。充电器进入恒流充电阶段。而且7脚低电压拉低D19阳极的电压。使TL4941脚电压降低,这将导致充电器最高输出电压达到44.8V。当电池电压上升至44.8V时,进入恒压阶段。当充电电流降低到0.3A—0.4ALM3243脚电压降低,1脚输出低电压,充电灯熄灭。同时7脚输出高电压,浮充灯点亮。而且7脚高电压抬高D19阳极的电压。使TL4941脚电压上升,这将导致充电器输出电压降低到41.2V上。充电器进入浮充。

充电器的有关知识

充电器的分类:用有、无工频(50赫兹)变压器区分,可分为两大类。货运三轮充

电器一般使用带工频变压器的充电机,体积大、重量大,费电,但是可靠,便宜;电动自行车和电摩则使用所谓开关电源式充电器,省电,效率高,但是易坏。

开关电源式充电器的正确操作是:充电时,先插电池,后加市电;充足后,先切断市电,后拔电池插头。如果在充电时先拔电池插头,特别是充电电流大(红灯)时,非常容易损坏充电器。

常用的开关电源式充电器又分半桥式和单激式两大类,单激类又分为正激式和反激式两类。半桥式成本高,性能好,常用于带负脉冲的充电器;单激式成本低,市场占有率高。 关于负脉冲充电器

铅酸电池已经有100多年的历史了,开始全球普遍沿引老的观点和操作规程:充、放电率为0.1C(C是电池容量)寿命较长。美国人麦斯先生为解决快速充电问题,1967年向全世界公布了他的研究成果,用大于1C率脉冲电流充电,充电间歇时对电池放电。放电有利于消除极化、降低电解液温度、提高极板接受电荷的能力。

我国一些科技工作者在1969年前后,根据麦斯先生的三定律制作成功了多种品牌的快速充电机。充电循环过程是:大电流脉冲充电切断充电通路对电池短暂放电停止放电接通充电通路大电流脉冲充电??

2000年前后,有人将这一原理用到了电动车充电器中,充电过程中,不切断充电通路,用小电阻将电池短路瞬间,进行放电。短路时由于不切断充电通路,在充电通路中串连了电感。一般在1秒内短路3-5毫秒(1=1000毫秒),由于电感里的电流不能跳变,短路时间短促,可以保护充电器的电源转换部分。如果把充电电流方向叫正,放电自然为负了,电动车业就出现了名词负脉冲充电器,而且称可以延长电池寿命等等。

关于三段式充电器

近几年,电动车普遍使用了所谓三段式充电器,第一个阶段叫恒流阶段,第二个阶段叫恒压阶段,第三个阶段叫涓流阶段。从电子技术角度针对电池而言:第一个阶段叫充电限流阶段,第二个阶段叫高恒压阶段,第三个阶段叫低恒压阶段比较贴切。第二阶段和第三阶段转换时,面板指示灯相应变换,大多数充电器第一、二阶段是红灯,第三阶段变绿灯。第二阶段和第三阶段的相互转换是由充电电流决定的,大于某电流进入第一第二阶段,小于某电流进入第三阶段。这个电流叫转换电流,也叫转折电流。

字串2

早期充电器,包括名牌车配套的充电器,虽然也变灯,但实际是恒压限流充电器,并不是三阶段充电器。一般这类就一个稳定电压值,44.2V左右,对当时的高比重硫酸的电池还凑合。

关于三段式充电器的三个关键参数

第一个重要参数是涓流阶段的低恒压值,第二个重要参数是第二阶段的高恒压值,第三个重要参数是转换电流。这三个重要参数与电池数目有关,与电池的容量Ah有关,与温度有关,与电池种类有关。为了方便大家记忆,下面以最常见的电动自行车(三块12V串联的10Ah电池)所用的三段式充电器为例简单介绍一下:

首先讨论涓流阶段的低恒压值,参考电压为42.5V左右。此值高将使电池失水,容易使电池发热变形;此值低不利于电池充足电。此值在南方要低于41.5V;胶体电池要低于41.5V,如在南方还要低一点儿。这个参数是相对严格的,不可以大于参考值。

其次讨论第二阶段的高恒压值,参考电压为44.5V左右。此值高有利于快速充足电,但是容易使电池失水,充电后期电流下不来,结果使电池发热变形;此值低不利于电池快速充足电,有利于向涓流阶段转换。这个值虽然没有第一个值那样严格,但是也不要过高。 最后讨论转换电流,参考电流为300毫安左右。此值高有利于电池寿命,不容易发热变形,但

不利于电池快速充足电;此值低(对外行)有利于充足电,但是由于较长时间高电压充电,容易使电池失水,使电池发热变形。特别个别电池出现问题时,充电电流降不到转折电流以下时,会连累好电池也被充坏。给出的参考值有一定范围,正负50毫安甚至100毫安都是允许的,但是不允许小于200毫安。

目前,市场上出现了很多高恒压值为46.5V、低恒压值为41.5V、转折电流大于500毫安的反激式廉价充电器。

如果是四块12V电池的充电器即48V充电器,前两个参数为前述电压参考值除以三乘以四。高恒压值为59.5V左右、低恒压值为56.5V左右。

电池如果比10Ah大,将第三个参数电流值适当增大,例如17Ah电池可大到500毫安。 买新充电器要检查三段式充电器的三个重要参数,用户一般可以自己测得第三阶段的低恒压值。方法是,不接电池,给充电器加市电,用数字万用表200V直流电压档测充电器的输出电压。另两个参数高恒压值和转折电流一般需要专用工具才能测得。

再补充一些正确的充电方法:1,变绿灯后再接着充2-3小时。2,原则是浅放()勤充(),就是骑行不足够远,也要及时充电,避免放光再充电。3,长期不骑,要定期(2-3个月)充电一次。4,长期浅放的电池,3个月左右,作一次深放电,就是所谓放光再充电,有利于电池深部的长期不动的物质的活化。放光的意思是,骑到控制器电池欠压保护动作为止。

需要提醒客户几点:1,一般新电池投入使用8-10个月后,要对电池进行检查和维护。2,一般名牌车配套的充电器是经过筛选的,通常不用测试,但是单独到市场上采购的非配套充电器,一定要进行前述三个参数的测试。3,有一种不带工频变压器的可控硅充电机,直接整流市电为电池充电,电流可到30A,电压12V-80V可调,未彻底切断市电前,千万不要摸电池,货运三轮使用这类充电机的客户特别要注意安全。

充电器、控制器概述

充电器是电动自行车四大核心部件之一,充电器的好坏严重影响着蓄电池的使用寿命。充电器主要由整流滤波、高压开关、电压交换、恒压及电控制等几个部分组成。其中整流滤波电路的用途是将交流220V电压转变为支流300V左右的电压,通过高压开关电路及电压交换,产生充电时所需的低压直流电压,再由充电控制电路控制后对电池充电,采用这种方式的充电器具有体积小、重量轻、效率高等优点。电动车控制器的实现方式与组成部分:目前电动自行车用控制器,不管有刷无刷,普遍采用PWM调速方式。控制器内部必须要有PWM发生器电路,还要有电源电路,功率器件,功率器件驱动电器,控制器件驱动电路,控制部件(转把、闸把、电机霍耳等)信号采集单元与处理电路,过流与欠压等保护电路。 充电器的使用和保养

充电器的正确使用,不仅影响到充电器自身的可靠性和使用寿命,而且还会影响到电池的寿命。使用充电器对蓄电池充电时,请先插上充电器的输出插头,后插输入插头。充电时,充电器的电源指示灯显示红色,充电指示灯也显示为红色。充满后,充电指示灯为绿色。停止充电时,请先拨下充电器的输入插头,后拨充电器的输出插头。通常情况下,对电池的过度放电和过度充电是有害的。因此,要勤充电,不要过放充电。

电池的使用寿命与其放电深度有很大关系。铅酸蓄电池尤其怕亏电放量。亏电电池放置3-7天,将有可能永久损坏。因此,蓄电池使用过后请尽快充电。对于长期不使用的电池,应每隔15天左右对电池充电一次,以补偿电池存放时的自放电电量的损失。

充电器在使用过程中需防潮、防湿,并放置在通风良好的地方。充电器工作时有一定的温升,请注意散热,通常充电时间在7-8小时,视电池的使用状态而不同。充电器属于较精密的电子设备,因此,在使用中要注意防振动。尽量不要随车携带,如确要携带,应将充电器用减振材料包装好后放置于车上工具箱内,并应注意防雨、防潮。

充电器的故障与检修;1、输出电压正常,但充电电流很小遇到这种情况时,;2、严重发热,甚至有外壳烧化变形现象这主要是部分;3、充电时电源指示灯亮,充电指示灯橙色;4、电源指示灯不亮,充电指示灯不亮,充电指示灯也;5、发热量在,且伴有异常响声,充不进电故障原因是;6、输出部分铜箔烧断打开充电器后现充电器输出部分;7、工作时有异常响声,电源指示灯与充电指示灯暗且;

充电器的故障与检修

1、输出电压正常,但充电电流很小遇到这种情况时,应该检查电压元器件是否有接触不良或损坏,如果一切正常,那么要更换充电器来排除故障。

2、严重发热,甚至有外壳烧化变形现象这主要是部分用户经常随车携带造成部分元器件松动引起的故障。主要表现为:电压工作状态不正常,热量很大,严重时充电器外壳变形,电路板烧焦,导致电压损坏。可将虚焊处重新焊接好。如仍不能排除故障,则需检查是否有元器件开路。

3、充电时电源指示灯亮,充电指示灯橙色。首先请检查一下充电器输出插头与电池盒的充电插头有没有插紧。如确定没有问题,可检查一下电池盒上面的保险丝是否开路或保险丝座有松动接触不良现象。另外,有的车型要把电池锁打开后才能充电。如果以上故障均排除,考虑一下充电器输出线是否开路,可用万用表电压档(200V)测量一下充电器的空载输出电压,应为41-44V(36V电池因充电器不同有所不同),如果没有的话,可能是充电器输出线开路,并将充电器打开,换一根输出线,即可排除故障。注意:在更换充电器的输出线时,一定要注意原机的正负不要接反。

4、电源指示灯不亮,充电指示灯不亮,充电指示灯也不亮检查充电器输入电源插头是否连接好,可将充电器输入插头插至正常的电源插座中,若情况依旧,将充电品外壳打打开,观察一下机内保险丝连接是否完好,有无断路,如没有断路,现检查电源输入线是还良好,在排除电源输入线的故障后,应检查一下电路板上高压区附近的元器件是否有虚焊现象。另外,开路也会引直上述故障,如机内保险丝已断,则千万不要更换在安培的保险丝(充电器的保险丝管一般为2A),应重点检查其元件有无损坏,如有损坏,可用同类型的更换。

5、发热量在,且伴有异常响声,充不进电故障原因是输出级消振阻容损坏所致。另外,元器件的开路或虚焊也会引起上述故障。

6、输出部分铜箔烧断 打开充电器后现充电器输出部分铜箔烧断,这通常是将是池正负极反接的结果,由此而引起的故障将会导致充电器许多元器件损坏。如果充电器保险丝没有坏,则通常更换元器件后将断铜箔连上即可恢复正常。如果充电器的保险丝已断,则故障较严重,有可能要逐一检查并更换各损坏元器件。

7、工作时有异常响声,电源指示灯与充电指示灯暗且闪烁故障原因原因是元器件损坏,可更换损坏元器件,并使充电器输出电压在正常工作范围内。

8、输出电压很高输出电压很高(在于50V),其故障原因是某元器件短路或开路,具本判断时可测量集成电路的脚电压。注:更换后,应重新用万用表测量车此时的充电器输出电压,正常值应为41-44V之间,如果有偏差,须调整元器件,使充电器输出电压保持正常。根据电动自行车铅酸蓄电池的特点,当其为36V/12AH时,采用限压恒流充电方式,初始充电电流最大不宜超过3A。也就是说,充电器输出最大达到43V/3A/129W,已经可满足。在充电过程中,充电电流还将逐渐降低。以目前开关电源技术和开关管生产水平而言,单端开关稳压器输出功率的极限值已提高到180W,甚至更大。输出功率为150W以下的单端它激式开关稳压器,其可靠性已达到极高的程度。MOS FET开关管的应用,成功地解决了开关管二次击穿的难题,使开关电源的可靠性更上一层楼。

目前,应用最广的、也是最早的可直接驱动MOS FET开关管的单端驱动器为MC3842MC3842在稳定输出电压的同时,还具有负载电流控制功能,因而常称其为电流控制型开关电源驱动器,无疑用于充电器此功能具有独特的优势,只用极少的外围元件即可实现恒压输出,同时还能控制充电电流。尤其是MC3842可直接驱动MOS FET管的特点,可以使充电器的可靠性大幅提高。由于MC3842的应用极广,本文只介绍其特点 MC3842为双列8脚单端输出的它激式开关电源驱动集成电路,其内部功能包括:基准电压稳压器、误差放大器、脉冲宽度比较器、锁存器、振荡器、脉宽调制器(PWM)、脉冲输出驱动级等等。MC3842

同类产品较多,其中可互换的有UC3842IR3842NSG3842CM3842(国产)LM3842等。MC3842内部方框图见图1。其特点如下单端PWM脉冲输出,输出驱动电流为200mA,峰值电流可达1A。 启动电压大于16V,启动电流仅1mA即可进入工作状态。进入工作状态后,工作电压在1034V之间,负载电流为15mA。超过正常工作电压,开关电源进入欠电压或过电压保护状态,此时集成电路无驱动脉冲输出。内设5V/50mA基准电压源,经2:1分压作为取样基准电压。输出的驱动脉冲既可驱动双极型晶体管,也可驱动MOS场效应管。若驱动双极型晶体管,宜在开关管的基极接入RC截止加速电路,同时将振荡器的频率限制在40kHz以下。若驱动MOS场效应管,振荡频率由外接RC电路设定,工作频率最高可达500kHz。内设过流保护输入(3)和误差放大输入(1)两个脉冲调制(PWM)控制端。误差放大器输入端构成主脉宽调制(PWM)控制系统,过流检测输入可对脉冲进行逐个控制,直接控制每个周期的脉宽,使输出电压调整率达到0.01%/V。如果第3脚电压大于1V或第1脚电压小于1V,脉宽调制比较器输出高电平使锁存器复位,直到下一个脉冲到来时才重新置位。如果利用第13脚的电平关系,在外电路控制锁存器的开/闭,使锁存器每个周期只输出一次触发脉冲,无疑使电路的抗干扰性增强,开关管不会误触发,可靠性将得以提高。 内部振荡器的频率由第48脚外接电阻和电容器设定。同时,内部基准电压通过第4脚引入外同步。第48脚外接电阻、电容器构成定时电路,电容器的充/放电过程构成一个振荡周期。当电阻的设定值大于5kΩ时,电容器的充电时间远大于放电时间,其振荡频率可根据公式近似得出:f=1/Tc= 1/0.55RC=1.8/RC。由MC3842组成的输出功率可达120W的铅酸蓄电池充电器如图2所示。该充电器中只有开关频率部分为热地,MC3842组成的驱动控制系统和开关电源输出充电部分均为冷地,两种接地电路由输入、输出变压器进行隔离,变压器不仅结构简单,而且很容易实现初次级交流2000V的抗电强度。该充电器输出端电压设定为43V/1.8A,如有需要可将电流调定为3A,用于对容量较大的铅酸蓄电池充电(如用于对容量为30AH的蓄电池充电)。市电输入经桥式整流后,形成约300V直流电压,因而对此整流滤波电路的要求与通常有所不同。对蓄电池充电器来说,桥式整流的100Hz脉动电流没必要滤除干净,严格说100Hz的脉动电流对蓄电池充电不仅无害,反而有利,在一定程度上可起到脉冲充电的效果,使充电过程中蓄电池的化学反应有缓冲的机会,防止连续大电流充电形成的极板硫化现象。虽然1.8A的初始充电电流大于蓄电池额定容量C1/10,间歇的大电流也使蓄电池的温升得以缓解。因此,该滤波电路的C905选用47μF/400V的电解电容器,其作用不足以使整流器120W的负载中纹波滤除干净,而只降低整流电源的输出阻抗,以减小开关电路脉冲在供电电路中的损耗。C905的容量减小,使得该整流器在满负载时输出电压降低为280V左右。 U903MC3842的典型应用电路作为单端输出驱动器,其各引脚作用及外围元件选择原则如下(参见图1、图2)

1脚为内部误差放大器输出端。误差电压在IC内部经D1D2电平移位,R1R2分压后,送入电流控制比较器的反向输入端,控制PWM锁存器。当1脚为低电平时,锁存器复位,关闭驱动脉冲输出,直到下一个振荡周期开始才重新置位,恢复脉冲输出。外电路接入R913(10kΩ)C913 (0.1μF),用以校正放大器频率和相位特性。

2脚内部误差放大器反相输入端。充电器正常充电时,最高输出电压为43V。外电路由R934(16kΩ)VR902(470Ω)R904(1kΩ)分压后,得到2.5V的取样电压,与误差放大器同相输入端的2.5V基准电压比较,检出差值,通过输出脉冲占空比的控制使输出电压

限定在43V。在调整此电压时,可使充电器空载。调整VR902,可使正负输出端电压为43V

3脚为充电电流控制端。在第2脚设定的输出电压范围内,通过R902对充电电流进行控制,第3脚的动作阈值为1V,在R902压降1V以内,通过内部比较器控制输出电压变化,实现恒流充电。恒流值为1.8AR902选用0.56Ω/3W。在充电电压被限定为43V时,可通过输出电压调整充电电流为恒定的1.75A1.8A。蓄电池充满电,端电压≥43V,隔离

二极管D908截止,R902中无电流,第3脚电压为0V,恒流控制无效,由第2脚取样电压控制充电电压不超过43V。此时若充满电,在未断电的情况下,将形成43V电压的涓流充电,使蓄电池电压保持在43V。为了防止过充电, 36V铅酸蓄电池的此电压上限不宜使电池单元电压超过2.38V。该电路虽为蓄电池取样,实际上也限制了输出电压,如输出电压超过蓄电池电压0.6V,蓄电池电压也随之升高,送入电压取样电路使之降低,

4脚外接振荡器定时元件,CT2200pFRT27kΩR91110Ω。该例中考虑到高频磁芯购买困难,将频率设定为30kHz左右。R911用于外同步,该电路中可不用。 第5脚为共地端, 第6脚为驱动脉冲输出端。为了实现与市电隔离,由T902驱动开关管。T902可用5×5mm磁芯,初次级绕组各用0.21mm漆包线绕 20匝,绕组间用2×0.05mm聚脂薄膜绝缘。R909100ΩR90710kΩ。如果Q901内部栅源极无保护二极管,可在外电路并入一只 1015V稳压管。第7脚为供电端。为了省去独立供电电路,该电路中由蓄电池端电压降压供电,供电电压为18V。当待充蓄电池接入时,最低电压在32.4V35V之间,接入18V稳压管均可得到18V的稳定电压。滤波电容器C909100μF8脚为5V基准电压输出端,同时在IC内部经R3R4分压为2.5V,作为误差检测基准电压,充电器的脉冲变压器T901可用市售芯柱圆形、直径 12mm的磁芯(芯柱对接处已设有1mm的气隙)。初级绕组用0.64mm高强度漆包线绕82匝,次级绕组用0.64mm高强度漆包线双线并绕50匝。初次级之间需垫入3层聚脂薄膜。该充电器的控制驱动系统和次级充电系统均与市电隔离,且MC3842由待充蓄电池电压供电,无产生超压、过流的可能,而T901次级仅有的几只元器件,只要选择合格,击穿的可能性也几乎为零,因此其可靠性极高。此部分的二极管D911可选择共阴或共阳极,将肖特基二极管并联应用。D908可选用额定电流5A的普通二极管。次级整流电路滤波电容器选用220μF已足够,以使初始充电电流较大时具有一定的纹波,而起到脉冲充电的作用。

该充电器电路极为简单,然而可靠性却较高,其原因是:MC3842属逐周控制振荡器,在开关管的每个导通周期进行电压和电流的控制,一旦负载过流,D911漏电击穿;若蓄电池端子短路,第3脚电压必将高于1V,驱动脉冲将立即停止输出;若第2脚取样电压由于输出电压升高超过2.5V,则使第 1脚电压低于1V,驱动脉冲也将被关断。多年来,MC3942被广泛用于电脑显示器开关电源驱动器,无论任何情况下(其本身损坏或外围元件故障),都不会引起输出电压升高,只是无输出或输出电压降低,此特点使开关电源的负载电路极其安全。在该充电器中MC3842及其外电路都与市电输入部分无关,加之用蓄电池电压经降压、稳压后对其供电,使其故障率几乎为零。该充电器中唯一与市电输入有关的电路是T901初级和T902次级之间的开关一点反应都没有.但储能电容还有电,如果不及时在这里放电的话,还会让你心惊肉跳一下,很难受。首先确定13007是否好,测二个管子的中点电压是否是150V,是150V就是电容68UF/400V到大变压器电路之间有问题。不是150V就是二只240K启动电阻有一只坏了。大部分是后一种情况。如果是3842的电路一般是启动电阻变的无穷大,那两个2.2欧姆的电阻也要检查。

UC38xxTL494类似,内部含有振荡器(OSC),误差放大器、脉宽调制(PWM),参考电压产生等PWM专用芯片必备的内电路。还具有三个特点,图腾柱式输出电路,输出电流可达1A,可直接驱动功率开关VDMOS管:具有内部可调整的参考电源。可以进行欠压锁定;这个带锁定的PWM,可以进行逐个脉冲的电流限制,也叫逐周()限制。

13R18D5N5等组成启动和供电电路。加电瞬间。市电整流滤波后的平滑直流电通过R18UC3845⑦脚以启动供电,此时D5反偏截止。UC3845工作后,开关变压器各绕组有感应电压,副绕组电压经D4整流供N5进行稳压,D5导通,给UC3845提供稳定的工作电压,完成启动和供电。图中LM393是一个变形的施密特电压比较器,用作市电过压保护,当市电过压时,比较器翻转,脚呈低电平,D3导通将UC3845关闭。输出稳压的负反馈系统由光电耦合器、基准电源N6RV1R27R26R23等组成。稳压过程:输出电压由于某原因上升时,流经光电耦合器发光二极管电流增加,光强增加,光电耦合器光电三极管加剧导通。内阻减小,使UC3845脚电压升高,减小PWM占空比,拉低输出电压。反之,增大PWM占空比,使输出电压拉高,起到自动稳定输出电压的作用。

1)过流(过载)保护

开关管过流信号取自电阻R3R4。一旦开关管过流,UC3845脚电压超过1V,内部电路就会关闭输出,实现过流(也叫过载)保护。增大取样电阻,就是降低了起控电流的动作点,电源输出功率也相应减小。

2)过压保护

电源输出端的LM339四个电压比较器ABCD反相端电位均固定在+5VAB检测输出电压,当输出端电压较低时即充电初始阶段,A脚为低电平,低压灯LOW亮,B脚也为低电平,高压灯HI也亮;当充电电压升高时。A翻转,低压灯LOW熄灭,高压灯HI继续亮,当电池将充满时,电池电压升高,B翻转,脚为高电平,高压灯HI熄灭。同时,C(13)脚为高电平,D(14)脚也为高电平,N7导通,J1吸合,J1-1(常闭)断开将取样电阻R4接入,增大了电流取样电阻,开始起控使输出电流下降,进人浮充电阶段。N4W1R8R7构成12V稳压电源,为12V的继电器提供电源。

(3)天能TN-1智能负脉冲充电器

14是天能TN-1智能负脉冲充电器电路图。这个充电器主要部分是典型的半桥式两段充电器,和前面介绍的图12充电器基本一样。这里主要介绍负脉冲充电部分的工作原理。这部分电路由放电开关、负脉冲加载控制、脉冲振荡器三部分组成。

放电开关是三极管Q6Q6导通,其集电极和发射极将电瓶短路,电瓶放电。Q6截止,电瓶恢复充电。Q5Q6是直接耦合,俗称达林顿管。Q6受加载负脉冲控制和振荡器联合控制。加载负脉冲控制由IC3CD构成。D接成反相器(电路中,与非门两个输入并联看作一个非门),只有C的两个输入都为高电平时,脚为低电平,经D反相使Q6导通,给电瓶放电。C脚来自多谐振荡器的每秒1(脉宽3ms)正脉冲,C脚来自两阶段电流检测电路IC2脚,恒流充电时脚为高电平。此时,负脉冲才起作用。

脉冲振荡器由IC3AB以及C24C25、两只100kΩ电阻构成典型的多谐波振荡器,其充放电时间常数不同,高电平3ms,低电平1250ms。负脉冲充电,可提高充电接受能力,降低充电温度;国内还有可以消除硫化延长电瓶寿命的讲法。上述充电器在放电时,并没有断开充电电路。

2.具有工频变压器的电动自行车充电器

(1)快乐牌KLG智能充电机

快乐牌KLG智能充电机是一款货运三轮常用的大功率带环牛变压器的充电机。电路原理图见图15所示。

变压器T初级有一个抽头。次级有两个独立绕组。下边14V是辅助电源绕组。给控制电路供电;上边充电绕组有个抽头,供36V电瓶充电使用。上边是供48V电瓶(未用)。市电通过继电器常闭触点J-1接在初级抽头A上时,是恒流充电位置,输出43.2V;通过继电器常开触点接在初级上端B时,是涓流充电位置,输出37.5V43.2V

U3G2组成滞后型电瓶电压检测电路,电瓶电压通过电压取样电阻W2R2R3加到U3B脚,当电瓶电压升到43.2v时,U3B翻转,脚输出高电平,U3A翻转,其脚输出高电平,导致G2导通,使U3基准电位下降,产生滞迟闭锁效应。此时由于U3A脚输出高电平,G1导通,继电器J得电,继电器常开触点接在B点上,进入涓流充电位置,输出37.5V43.2V。调整W2可以改变切换电压。R6C6是积分电路,延时一分钟左右。

该充电器用于48V电瓶充电时,只需做两处改动:充电主绕组由抽头改接到上端;增大电压取样电阻上半部分。如有必要则更换电压表头。

(2)千鹤100Hz脉冲充电器

电路原理图见图16。工频变压器T1是降压变压器,D5D8组成桥式整流,输出的脉动直流不经滤波供电瓶充电。

上述脉动直流经D1R9DW2为控制电路供电。 充电开关SCRl是单向可控硅,它导通时为电瓶充电,由于供电电源是馒头形的100Hz脉动直流电,过零时关断,所以这个充电器为100Hz脉冲充电器,充电电流波形如图16中所示。

充电开关控制由DW3T1T2组成。在馒头形的100Hz脉动直流电的每个周期,V+电位上升到DW3反向击穿时,V+D4R20R21DW3使T2导通,进而使T1导通,V+T1D2使SCR1导通,在V+电位高于电瓶电压时,V+对电瓶充电。但是,如果将R20R21分压点接地,V+电位再高,DW3T2T1SCR1也不会导通。保护电路和充电停止就是利用将R20R21分压点电位拉低实现关闭充电输出。

电瓶电压限压检测由U1AR1W1R2组成。当电瓶电压上升到43.5V时,U1A翻转,它的脚对地导通,通过R17R20R21分压点电位拉低实现关闭充电输出。

充电电流限流检测由U1CR12R13组成,当充电电流超过限定值时,电流取样电阻R11左端电位降低到使U1C翻转,它的(14)脚对地导通,同样将R20R21分压点电位拉低实现关闭充电输出。

充电状态检测由U1BR10R13组成,当充电电流超过规定值时,电流取样电阻R11左端电位降低到U1B翻转,它的脚变为高电位,促使充电状态显示驱动U1D翻转,其(13)脚电位变高,充电灯LED2熄灭。在U1B脚电位变高时,也升高了U1A的基准电压,即升高了电瓶限压的门槛电压值,充电脉冲电流波形左边变窄,即使充电电流下降。

3.其他类型充电器简述

有一种半桥式充电器,也是以TLA94为核心,不同之处:

1.功率开关管不是NPN管而是VDMOS;

2.没有自激启动电路,靠被充电电瓶启动脉宽调制芯片TL494

显然,被充电电瓶没电或有故障时,充电器没法启动,并不是充电器本身有故障。

采用TOP226之类的充电器,电路虽然简洁,但TOP226本身和TVS配件目前较贵。

高频脉冲充电器,控制核心为单片机。这种充电器对已硫化电瓶有修复作用,还具有温度补偿功能,这种充电器价格比较贵。具有代表性的是36121充电器,内部有一块ABT6502芯片,由它测量电瓶电压和充电电流,控制充放电。充电主体部分是典型的半桥式充电器,充电的周期约513ms。所有的充电电流都是限流(2A)的。第一阶段是500ms充电,间隔1ms,放电3ms10ms测量。在达到电池规定的开路电压以后,进入第二阶段。在第二阶段,充电电流没有变化,但是通过充电的占空比逐渐减少来维持开路电压。形成伪恒压充电,该阶段的负脉冲放电依然存在。当占空比下降到规定值的时候,进入浮充状态。第三阶段,调整(进一步减少)脉冲占空比,使充电电压为设定的浮充电压。

三、其他四种控制器与充电器电路

17PIC16C58B单片机为PWM核心的控制器,同类产品有英克莱TC22418有刷控制器,小羚羊SPMBC有刷控制器等。

18是天津中科的PIM6401910KZX无刷控制器。其电路以PIC16C58单片机为核心,完成PWM控制和电极位置识别于一体,使电路更简洁。

电动自行车充电器

给电动车辆的铅酸电瓶、镍镉电瓶补充能源,要通过充电器进行。充电器的种类很多.一般以有无工频变压器区分可分为分两大类。大功率的普遍采用环牛工频变压器.虽然效率低,但是电流大(可到30A)、可靠。货运电动三轮无一例外地使用它,而30Ah以下的电瓶则大多采用开关电源技术,这样便提高了效率,甩掉了笨重的工频变压器。电动自行车充电器最大充电电流大多在2A左右。

1.采用开关电源技术的电动自行车充电器

(1)山东GD36充电器

电路原理图见图12所示。该充电器为半桥式充电器.主要性能指标为:输入电压:170-260V;输出电压:44 V(可调);最大充电电流:1.8A;浮充充电电流:200100mA

电动自行车充电器电路.jpg

部分电动自行车充电器电路详解

1)电路原理

本充电器电路主要由市电整流滤波、自激加他激半桥转换、PWM控制、电压控制、电流控制、输出整流滤波六部分组成。

整流滤波 市电220V/50Hz经二极管D1D4桥式整流、电容C5C7滤波,得到310V左右的直流电压,作为开关变换器的电源。

自激加他激半桥输出电路主要由Q1Q2B2B3等元件组成。

自激启动该电路的特点是自激启动,控制电路所需辅助电源由其本身提供,无需另设。自激振荡是利用磁心饱和特性产生的,具体过程为:接通电源,C5C6上的150V电压经R5R7R9R10给开关管Q1Q2提供基极偏压。设Q1TR5偏压而微导通,则推动变压器B2②-④绕组感应出极性是脚正、脚负的电压,于是①-②绕组感应出脚正、脚负电压加到Q1的发射极,加速Q1的导通。这是一个十分强烈的正反馈过程,Q1迅速饱和导通。与此同时,③-⑤绕组感应出脚正、脚负的电压,使Q2截止。

Q1饱和导通后,150电压给B3①-②主绕组充电储能,线圈中的电流和由它产生的磁感应强度随时间线性增加。但当磁感应强度增大到饱和点Bm时,电感量迅速减小,Q1的集电极电流急剧增加,增加的速率远大于其基极电流的增加,Vce升高,于是Q1退出饱和进入放大区,推动变压器B2②-④①-②③-⑤绕组感应电压将反向。这又是一个强烈的正反馈过程,结果是Q1截止、Q2饱和导通。此后,这种过程重复进行而形成振荡。

工作原理如下:

他激振荡:自激振荡过程中,B3的次级输出电压经D9D10全波整流、C19滤波,建立起PWM控制电路芯片TL494所需的工作电源。TL494开始工作,由Q3Q4输出相位差为180°PWM脉冲,经B2⑥-⑦⑦-⑧绕组感应至①-②③-⑤绕组。于是Q1Q2便由自激转为在他激PWM脉冲驱动下轮流导通。B3的次级⑨-⑦⑨-⑧绕组输出电压经D15全波整流、C21滤波得到+44V电压给蓄电池充电。

D6D7是两只钳位二极管.保护开关管Q1Q2。保护机理是泄放B3初级的反激能量和漏感储能,消除反峰电压。当Q1由导通变为截止而Q2又尚未导通时,D7导通,把反激能量再生给C6充电;Q2由导通变为截止而Q1又尚未导通时,D6导通,把反激能量再生给C5充电。这样,一方面消除了反峰电压,另一方面因反激能量回送电源而极大地提高了电源的效率。

PWM控制以TL494为核心组成。C12R19与内部电路形成振荡,当这两只阻容元件参数为图标数值时,振荡频率约为50kHz(13)脚接+5V,脉冲输出方式被设置为推挽输出。(11)脚输出的推挽调宽脉冲,经驱动电路放大后送半桥输出级,控制Q1Q2轮流导通。

R20R24分压值设定死区控制端脚的电位,限定最大导通占空比小于45%C18是缓启动电容,接通电源后,C18两端电压为零,脚的电位近似为+5V,输出脉冲占空比为零。随着C18的充电,脚电压逐渐降低,导通占空比逐渐增大,输出电压逐渐受控。

电压、电流控制:R26R27是电压负反馈取样电阻,R26R27分压,对输出电压进行取样,加到TL494脚进行电压控制。R3是电流取样电阻,取样电压经R13加到TL494(15)脚进行电流控制。电流控制的实质也是控制输出电压。

推挽驱动:由Q3Q4B2等元件组成。这是一种典型的变压器推挽式功率放大电路。D11D14的作用与D5D7相似,保护Q3Q4,把B2初级的反激能量回送电源。

充电状态指示主要由运放LM358LED1LED2等元件组成。当充电电流较大时,电流取样电阻R3上端电压大大低于地电位,LM358脚电位低于脚电位,脚输出高电平,电池充电指示灯LED1点亮;当充电电流较小(小于200mA)时,+5VR36R30R3分压,R3上端电压略高于地电位,LM358②脚电位高于脚,脚输出低电平,电池充电指示灯LEDl熄灭,脚输出高电平.在充满后指示灯LED2点亮。充电过程中的某一期间存在LEDlLED2同时点亮的过渡状态。

2)调试

输出电压开路输出电压为44V,改变R26R27可校准此值。夏天电压应比44V1V,如果是胶体电池电压还要低,否则可能会充鼓包。

输出电流短路时输出电流为1.8A,改变R13可校准此值。

状态指示调试当充电电流为200mA时,蓄电池充满指示灯LED2应开始点亮。改变R30可校准该状态。

3)小结

很多半桥式充电器,以TL494为核心,结构十分类似,TL494内部包含了振荡、锯齿波形成、PWM、运放等基本单元电路,稳压和限流反馈都加到运放端。另以一块比较器集成电路为辅助,进行电流分段控制,这些集成电路工作需要电源、通电起始、启动电路工作为它们供电,然后由辅助电源逐步建立稳定的电源,为这些集成电路工作提供能量。

这些充电器有些故障类同,例如空载有较低输出电压,带负载输出消失。多数是TL494损坏,或者供电电路有故障。空载有输出说明自激正常,但是没有建立起正常的控制系统,带负载自激条件被破坏停振,输出电压消失。

对于空载无任何输出的半桥式充电器,在保险管损坏的情况下,首先怀疑两只开关管是否击穿,在更换NPN管的同时,检查2.2Ω等周边元件是否损坏。更换零件后通电检查,仍然空载,但要在市电输入端串联一只普通的100W白炽灯泡,当开机时,白炽灯泡闪亮一下变暗,同时半桥式充电器各种发光管正常发光,说明基本修好了,可以进行其他项目了;如果白炽灯泡常亮不变暗,说明充电器有其他故障。

有一类开关管的损坏原因是TL494完好,正向通道往后直到开关管正常。但是稳压反馈系统有问题。TL494输出到开关管的脉冲占空比失控(增加),造成开关管的损坏。因此,最好在换开关管后,用稳压电源给集成电路供电,模拟改变稳压反馈系统反馈电压,用示波器观察占空比是否相应变化。

维修充电器安全问题很重要,一定要搞清楚电路中哪里带市电,哪里不带市电再下手,不要带电触摸内部线路和零件。用万用表测试时,要拔掉蓄电池和市电插头,对电容放电后再进行,对滤波电容放电可用普通白炽灯泡进行。

充电器的调整很重要,直接影响电池使用寿命。以12V电池为例,浮充电压13.5V~13.9V可长期进行,一般输出电压不要超过14.2V,否则易使电池失水。需要提醒的是:在控制充电压时胶体电池电压应低一些;夏天电压应低一些,降低幅度为每格(12V电池为6)℃4mV。维修充电器,关键是找到电压负反馈的电压取样电阻。熟练掌握减小取样电阻上半部分电阻值,输出电压降低;增大取样电阻上半部分电阻值,输出电压升高。或者反过来,减小取样电阻下半部分电阻值,输出电压升高;增大取样电阻下半部分电阻值,输出电压降低的方法。其次是找到充电电流取样电阻,以及电流检测比较器,掌握改变各阶段充电电流的方法。

参考地电位,在分析电流检测比较器电路时十分重要。这是因为充电器电流检测比较器的集成电路是单电源供电,比较器的一端接地,比较器的另一端接取样电阻,而取样电阻上的电压一般为负电压。

(2)石家庄某公司单激式充电器

充电器的原理图见图13。单激式充电器启动电路和半桥式不同,一般直接取自市电整流滤波后的平滑直流电,集成电路也以UC3842UC3845UC3844N为主,也有采用电路更加简洁的三端开关式TOP226集成块,UC38xx是电流控制PWM单输出专用芯片。广泛用于电脑显示器电源、电动车充电器等电源类产品。

部分电动自行车充电器电路详解

UC38xxTL494类似,内部含有振荡器(OSC),误差放大器、脉宽调制(PWM),参考电压产生等PWM专用芯片必备的内电路。还具有三个特点,图腾柱式输出电路,输出电流可达1A,可直接驱动功率开关VDMOS管:具有内部可调整的参考电源。可以进行欠压锁定;这个带锁定的PWM,可以进行逐个脉冲的电流限制,也叫逐周()限制。

13R18D5N5等组成启动和供电电路。加电瞬间。市电整流滤波后的平滑直流电通过R18UC3845⑦脚以启动供电,此时D5反偏截止。UC3845工作后,开关变压器各绕组有感应电压,副绕组电压经D4整流供N5进行稳压,D5导通,给UC3845提供稳定的工作电压,完成启动和供电。图中LM393是一个变形的施密特电压比较器,用作市电过压保护,当市电过压时,比较器翻转,脚呈低电平,D3导通将UC3845关闭。输出稳压的负反馈系统由光电耦合器、基准电源N6RV1R27R26R23等组成。稳压过程:输出电压由于某原因上升时,流经光电耦合器发光二极管电流增加,光强增加,光电耦合器光电三极管加剧导通。内阻减小,使UC3845脚电压升高,减小PWM占空比,拉低输出电压。反之,增大PWM占空比,使输出电压拉高,起到自动稳定输出电压的作用。

1)过流(过载)保护

开关管过流信号取自电阻R3R4。一旦开关管过流,UC3845脚电压超过1V,内部电路就会关闭输出,实现过流(也叫过载)保护。增大取样电阻,就是降低了起控电流的动作点,电源输出功率也相应减小。

2)过压保护

电源输出端的LM339四个电压比较器ABCD反相端电位均固定在+5VAB检测输出电压,当输出端电压较低时即充电初始阶段,A脚为低电平,低压灯LOW亮,B脚也为低电平,高压灯HI也亮;当充电电压升高时。A翻转,低压灯LOW熄灭,高压灯HI继续亮,当电池将充满时,电池电压升高,B翻转,脚为高电平,高压灯HI熄灭。同时,C(13)脚为高电平,D(14)脚也为高电平,N7导通,J1吸合,J1-1(常闭)断开将取样电阻R4接入,增大了电流取样电阻,开始起控使输出电流下降,进人浮充电阶段。N4W1R8R7构成12V稳压电源,为12V的继电器提供电源。

(3)天能TN-1智能负脉冲充电器

14是天能TN-1智能负脉冲充电器电路图。这个充电器主要部分是典型的半桥式两段充电器,和前面介绍的图12充电器基本一样。这里主要介绍负脉冲充电部分的工作原理。这部分电路由放电开关、负脉冲加载控制、脉冲振荡器三部分组成。

部分电动自行车充电器电路详解

放电开关是三极管Q6Q6导通,其集电极和发射极将电瓶短路,电瓶放电。Q6截止,电瓶恢复充电。Q5Q6是直接耦合,俗称达林顿管。Q6受加载负脉冲控制和振荡器联合控制。加载负脉冲控制由IC3CD构成。D接成反相器(电路中,与非门两个输入并联看作一个非门),只有C的两个输入都为高电平时,脚为低电平,经D反相使Q6导通,给电瓶放电。C脚来自多谐振荡器的每秒1(脉宽3ms)正脉冲,C脚来自两阶段电流检测电路IC2脚,恒流充电时脚为高电平。此时,负脉冲才起作用。

脉冲振荡器由IC3AB以及C24C25、两只100kΩ电阻构成典型的多谐波振荡器,其充放电时间常数不同,高电平3ms,低电平1250ms。负脉冲充电,可提高充电接受能力,降低充电温度;国内还有可以消除硫化延长电瓶寿命的讲法。上述充电器在放电时,并没有断开充电电路。

2.具有工频变压器的电动自行车充电器

(1)快乐牌KLG智能充电机

快乐牌KLG智能充电机是一款货运三轮常用的大功率带环牛变压器的充电机。电路原理图见图15所示。

部分电动自行车充电器电路详解

变压器T初级有一个抽头.次级有两个独立绕组.下边14V是辅助电源绕组.给控制电路供电;上边充电绕组有个抽头,供36V电瓶充电使用.上边是供48V电瓶(未用)。市电通过继电器常闭触点J-1接在初级抽头A上时,是恒流充电位置,输出43.2V;通过继电器常开触点接在初级上端B时,是涓流充电位置,输出37.5V43.2V

U3G2组成滞后型电瓶电压检测电路,电瓶电压通过电压取样电阻W2R2R3加到U3B脚,当电瓶电压升到43.2v时,U3B翻转,脚输出高电平,U3A翻转,其脚输出高电平,导致G2导通,使U3基准电位下降,产生滞迟闭锁效应。此时由于U3A脚输出高电平,G1导通,继电器J得电,继电器常开触点接在B点上,进入涓流充电位置,输出37.5V43.2V。调整W2可以改变切换电压。R6C6是积分电路,延时一分钟左右。

该充电器用于48V电瓶充电时,只需做两处改动:充电主绕组由抽头改接到上端;增大电压取样电阻上半部分。如有必要则更换电压表头。


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