电动自行车充电器电路图 72v电动车充电器电路图

电动自行车佳腾充电器电路图





电动自行车充电器-杭州伊普



电动自行车充电器电路图-小飞哥



小羚羊SMA-36C3A电动自行车充电器电路图















科斯达电动车充电器



多功能充电器





电动车充电器原理及维修

参考链接:http://www.picavr.com/news/2008-06/6170.htm



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 为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C1。T1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,D5为12V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。U1的6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,R12给U1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, 为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。D9为LM358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LM358的6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,LM358的3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D8,W1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。U1的7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U1的7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Q1和T1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UC3842的6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U1的2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。
电动自行车充电器电路图 72v电动车充电器电路图

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2只13007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V1,V2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TL494的1脚(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TL494的15脚(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LM324的3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TL494的1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—0.4A时LM324的3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TL494的1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。

电动自行车电池快速充电器电路

时间:2012-09-17 20:56:30





自制实用电动自行车电瓶(蓄电池)快速充电器

一、充电电路原理:

AC220V市电经变压器T1降压,经D1-D4全波整流后,供给充电电路工作。当输出端按正确极性接入设定的被充电瓶后,若整流输出脉动电压的每个半波峰值超过电瓶的输出电压,则可控硅SCR经Q的集电极电流触发导通,电流经可控硅给电瓶充电。脉动电压接近电瓶电压时,可控硅关断,停止充电。调节R4,可调节晶体管Q的导通电压,一般可将R4由大到小调整到Q导通能触发可控硅(导通)即可。图中发光管D5用作电源指示,而D6用作充电指示。



二、充电电路特点简介:

1.输出电压设定好后(例如36V),若被充电瓶极板脱落断开,造成某组电池不通,或出现短路,则电瓶端电压即降低或为零,这时充电器将无输出电流。

2.若被充电瓶电压偏离设定电压,如设定电压为36V,误接24V、12V、6V电瓶等,充电器也无输出电流,若设定为24V误接为36V电瓶,由于充电器输出电压低于电瓶电压,因而也不能向电瓶充电。

3.充电器两输出端若短路时,由于充电器中可控硅SCR的触发电路不能工作,因而可控硅不导通,输出电流为零。

4.若使用时误将电瓶正负极接反,则可控硅触发电路反向截止,无触发信号,可控硅不导通,输出电流为零。

5.采用脉冲充电,有利于延长电瓶寿命。由于低压交流电经全波整流后是脉动直流,只有当其波峰电压大于电瓶电压时,可控硅才会导通,而当脉动直流电压处于波谷区时,可控硅反偏截止,停止向电瓶充电,因而流过电瓶的是脉动直流电。

6.快速充电,充满自停。由于刚开始充电时电瓶两端电压较低,因而充电电流较大。当电瓶即将充足时(36V电瓶端电压可达44V),由于充电电压越来越接近脉动直流输出电压的波峰值,则充电电流也会越来越小,自动变为涓流充电。当电瓶两端电压被充到整流输出的波峰最大值时,充电过程停止。经试验,三节电动车蓄电池36V(12V/12Ah三节串联),用该充电器只需几个小时即可充满。

7. 电路简单、易于制作,几乎不用维护及维修。

三、元件选择与制作:

电源变压器可用BK200型控制变压器,输出电压用36V挡,亦可用4090型200V环形变压器,选次级电压为22Vx2或20V×2挡串联使用。笔者使用的4090型环变,其次级电压为24Vx2、12Vx2、0-6-23V三组,若将其24Vx2挡串联(48V),则输出电压太高,充电电流过大(给 36V电动车蓄电池充电时,串上电流表测量平均充电电流约为1.5-1.8A,此为平均值,这时的峰值电流可达5-7A以上),为降低变压器输出电压,将其余的12V×2和O-6V两组线圈顺向串接于初级线圈中,使次级输出电压降低为空载40V,满载(平均充电电流为1.2A时)为36V,可满足使用。由于4090型环形变压器市售价格仅为23元左右.可以降低制作成本。爱好者也可自行绕制变压器。

另外,电路中整流全桥D1-D4可选用8-10A方形全桥,中间有一圆形安装孔,可安装在铝板上以便散热。可控硅可用1OA/100V金封单向可控硅,将其同整流桥用螺母固定在同一散热铝板上。触发三极管Q的参数为Vceo≥60V,IM=1A,可选用2SB536、B564、B1008、B1015或 2SA684、A720等管子。R6用作限流保护作用,若变压器次级输出电压合适,充电电流(平均值)不超过1.5A,该电阻亦可省去不用。

该充电器若用于其他电压的蓄电池充电(如24V、12V等),则可选取变压器的次级输出电压分别为22V-26V、12V-14V等类型,同时适当减小R2和R5的阻值,也可用波段开关分别控制次级交流电压和阻值转换,使该充电器有更大的使用范围。

电动自行车充电器 http://www.sydzdiy.com/article/power/0593022041976861_81058.html

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:200~100mA。



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D1~D4桥式整流、电容C5~C7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Q1、Q2、B2、B3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,C5、C6上的150V电压经R5、R7、R9、R10给开关管Q1、Q2提供基极偏压。设Q1由TR5偏压而微导通,则推动变压器B2的②-④绕组感应出极性是②脚正、④脚负的电压,于是①-②绕组感应出①脚正、②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③脚正、⑤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B2的②-④、①-②、③-⑤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D9、D10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Q3、Q4输出相位差为180°的PWM脉冲,经B2⑥-⑦、⑦-⑧绕组感应至①-②或③-⑤绕组。于是Q1、Q2便由自激转为在他激PWM脉冲驱动下轮流导通。B3的次级⑨-⑦、⑨-⑧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。

D6、D7是两只钳位二极管.保护开关管Q1、Q2。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;当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。C12、R19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。⑧、(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Q1、Q2轮流导通。

R20、R24分压值设定死区控制端④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,C18两端电压为零,④脚的电位近似为+5V,输出脉冲占空比为零。随着C18的充电,④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:R26和R27是电压负反馈取样电阻,R26与R27分压,对输出电压进行取样,加到TL494的①脚进行电压控制。R3是电流取样电阻,取样电压经R13加到TL494的(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Q3、Q4、B2等元件组成。这是一种典型的变压器推挽式功率放大电路。D11、D14的作用与D5、D7相似,保护Q3、Q4,把B2初级的反激能量回送电源。

充电状态指示主要由运放LM358、LED1、LED2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的②脚电位低于③脚电位,①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,+5V经R36、R30、R3分压,R3上端电压略高于地电位,LM358②脚电位高于③脚,①脚输出低电平,电池充电指示灯LEDl熄灭,⑦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LEDl、LED2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R26或R27可校准此值。夏天电压应比44V低1V,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格)每℃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UC3842、UC3845和UC3844N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。



UC38xx和TL494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(期)限制。

图13中R18、D5、N5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R18给UC3845⑦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,①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N6、RV1、R27、R26、R23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的②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R3、R4。一旦开关管过流,UC3845的③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A、B、C、D反相端电位均固定在+5V。A和B检测输出电压,当输出端电压较低时即充电初始阶段,A的②脚为低电平,低压灯LOW亮,B的①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,①脚为高电平,高压灯HI熄灭。同时,C的(13)脚为高电平,D的(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。N4、W1、R8、R7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

图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Q6、Q6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。Q5和Q6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IC3的C和D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,③脚为低电平,经D反相使Q6导通,给电瓶放电。C的②脚来自多谐振荡器的每秒1个(脉宽3ms)正脉冲,C的①脚来自两阶段电流检测电路IC2的①脚,恒流充电时①脚为高电平。此时,负脉冲才起作用。

脉冲振荡器由IC3的A和B以及C24、C25、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37.5V~43.2V。

U3、G2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W2、R2和R3加到U3B的⑤脚,当电瓶电压升到43.2v时,U3B翻转,⑦脚输出高电平,U3A翻转,其①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的①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37.5V~43.2V。调整W2可以改变切换电压。R6、C6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,D5~D8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D1、R9、DW2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DW3、T1、T2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+经D4、R20、R21、DW3使T2导通,进而使T1导通,V+经T1、D2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R20和R21分压点接地,V+电位再高,DW3、T2、T1、SCR1也不会导通。保护电路和充电停止就是利用将R20和R21分压点电位拉低实现关闭充电输出。

电瓶电压限压检测由U1A、R1、W1、R2组成。当电瓶电压上升到43.5V时,U1A翻转,它的②脚对地导通,通过R17将R20和R21分压点电位拉低实现关闭充电输出。

充电电流限流检测由U1C、R12、R13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R20和R21分压点电位拉低实现关闭充电输出。

充电状态检测由U1B、R10、R13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①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的①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管;

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3ms,10ms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

图17由PIC16C58B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。



图18是天津中科的PIM6401,9,10KZX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。



图19为以LM324四运放为PWM核心的控制器,其原理类同于LM393构成的控制器。



图20为河北KGC36018智能充电器,是一款以SG3524为核心的充电器电路。



电瓶车充电器电路图

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MC3842。MC3842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的同类产品较多,其中可互换的有UC3842、IR3842N、SG3842、CM3842(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10~34V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(第3脚)和误差放大输入(第1脚)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1、3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4、8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4、8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C的1/10,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。

U903按MC3842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)。





第1脚为内部误差放大器输出端。误差电压在IC内部经D1、D2电平移位,R1、R2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。

第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。

第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1.8A,R902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1.75A~1.8A。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。

第4脚外接振荡器定时元件,CT为2200pF,RT为27kΩ,R911为10Ω。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。R909为100Ω,R907为10kΩ。如果Q901内部栅源极无保护二极管,可在外电路并入一只10~15V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32.4V~35V之间,接入18V稳压管均可得到18V的稳定电压。滤波电容器C909为100μF。

第8脚为5V基准电压输出端,同时在IC内部经R3、R4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次级之间的开关电路,常见开关管损坏的原因无非两方面:一是采用双极型开关管时,由于温度升高导致热击穿。这点对Q901的负温度系数特性来说是不存在的,场效应管的漏源极导通的电阻特性本身具有平衡其导通电流的能力。此外,由于开关管的反压过高,当开关管截止时,反向脉冲的尖峰极易击穿开关管。为此,该电路中通过减小C905的容量,以在开关管导通的大电流状态下适当降低整流电压。二是采用中心柱为圆型的铁氧体磁芯,其漏感相对小于矩形截面磁芯,而且气隙预留于中心柱,而不在两侧旁柱上,进一步减小了漏感。在此条件下选用VDS较高的开关管是比较安全的。图2中Q901为2SK1539,其VDS为900V,IDS为10A,功率为150W。也可以用规格近似的其它型号MOS FET管代用。如果担心尖峰脉冲击穿开关管,可以在T901的初级接入通常的C、D、R吸收回路。由于该充电器的初始充电电流、最高充电电压设计均在较低值,且充满电后涓流充电电流极小,基本可以认为是定时充电。如一只12A时的铅酸蓄电池,7小时即可充满电,且充满电后,是否断电对蓄电池、充电器影响均极小。试用中,晚上8点接入电源充电,第二天早7点断电,手摸蓄电池、充电器的外壳温度均未超过室温。

  

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