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讲解几款电动车充电器的电路解析
来源:21IC     2012-3-12 15:06:34
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[提要] 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。正文介绍部分电动自行车充电器电路解析。

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。


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关键词:维修 充电器 
我来说两句( ) | | 责任编辑:宫贤龙
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