詳解常見三種電動(dòng)車充電器電路圖及結(jié)構(gòu)和工作原理 KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2018-04-24
充電器是電動(dòng)自行車的附件，是給蓄電池補(bǔ)充電能的裝置。它可以滿足電動(dòng)自行車用電的需要，并對蓄電池產(chǎn)生保護(hù)，有效的延長蓄電池的使用壽命。
電動(dòng)自行車的充電器一般采用開關(guān)電源充電器，分為二階段充電模式和三階段充電模式兩種。
二階段充電模式即恒壓充電，它是將充電過程分為恒流、恒壓兩個(gè)充電階段，充電電流隨蓄電池電壓上升而逐漸減少。當(dāng)蓄電池電量上升到一定程度時(shí)，再轉(zhuǎn)為恒壓充電，使蓄電池內(nèi)的電壓緩慢上升，當(dāng)蓄電池的電壓達(dá)到充電器的充電終止電壓（不同的充電方式，電壓不一樣，多段式充電方式的終止電壓一般為41.4V，恒壓式充電方式一般為43.8~44.4V）時(shí)，再轉(zhuǎn)為涓流充電，即浮充，這樣可以有效的保護(hù)蓄電池，延長蓄電池的使用壽命。電動(dòng)車普遍采用三階段式充電。
電動(dòng)自行車充電器是從電動(dòng)自行車中獨(dú)立出來的。充電器是給蓄電池補(bǔ)充電能的裝置。充電器的好壞對蓄電池的使用壽命及電動(dòng)自行車的正常行駛有著直接的影響。電動(dòng)自行車使用的蓄電池有多種類型，各種類型的充電方式不盡相同，但工作原理大同小異。
充電器充電就是在蓄電池放電后，按與放電電流相反的方向用直流電通過蓄電池，使電能在蓄電池內(nèi)轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來，恢復(fù)其工作能力，這個(gè)過程叫做蓄電池充電。蓄電池的充電方式有恒流充電和恒壓充電兩種方式。蓄電池的充電電壓必須高于蓄電池的總電動(dòng)勢。其充電方法是：將蓄電池負(fù)極與電源負(fù)極相連，蓄電池正極與電源正極相連。
充電器主要由塑料外殼、輸出插頭、輸入插頭等組成。充電器上有指示燈，同時(shí)作為電源指示和充電指示使用，使用時(shí)先插上充電的輸出插頭，再插上輸入插頭即可進(jìn)行充電。蓄電池的充電并不是隨意接上電源就能充的，如交流電不變成直流電不能充，電壓和電流的大小不適當(dāng)不能充，不能過充電等，這些都需要充電器來完成。
充電器的結(jié)構(gòu)形式有兩種：一種是變壓器式普通充電器，另一種是開關(guān)電源式充電器，兩種充電器各具有不同的特點(diǎn)。目前的電動(dòng)自行車一般采用開關(guān)電源式充電器，其內(nèi)部主要由開關(guān)變壓器、晶體管、控制集成電路等構(gòu)成。采用開關(guān)電源技術(shù)的充電器，其適用范圍廣，既適合鉛酸蓄電池充電，又適合鋰蓄電池充電，且具有輸入電壓范圍寬（交流100~240V）、輸出過電壓保護(hù)、只能防反接、可長時(shí)間短路、采用智能三段式充電等特點(diǎn)。
第一種：下圖為充電器的電路原理圖，主要由整流濾波、高壓開關(guān)、電壓變換、恒流、恒壓及充電控制等幾部分組成。其基本原理是充電器將輸入的220V市電電壓經(jīng)整流濾波后轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?00V左右的電壓，通過開關(guān)管的接通和關(guān)斷，使300V直流電壓變成受控制的交流電壓，交流電壓通過開關(guān)變壓器耦合后在其二次側(cè)產(chǎn)生低壓交流電，低壓交流電再通過二極管整流后輸出直流充電電壓。
開關(guān)管受電源厚模塊的控制，4N35光耦合器將二次電壓波動(dòng)信號(hào)反饋給電源厚模塊，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。使用開關(guān)電源作為充電器的好處是能有效的根據(jù)負(fù)載的大小控制輸出，保護(hù)負(fù)載并節(jié)約能源。
第二種：圖1：以3842驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管的單管開關(guān)電源，配合358雙運(yùn)放來實(shí)現(xiàn)三階段充電方式。其電原理圖和元件參數(shù)見 圖表2
圖表2
工作原理：220v交流電經(jīng)T0雙向?yàn)V波抑制干擾，D1整流為脈動(dòng)直流，再經(jīng)C11濾波形成穩(wěn)定的300V左右的直流電。U1 為3842脈寬調(diào)制集成電路。其5腳為電源負(fù)極，7腳為電源正極，6腳為脈沖輸出直接驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管Q1(K1358) 3腳為最大電流限制，調(diào)整R25(2.5歐姆)的阻值可以調(diào)整充電器的最大電流。2腳為電壓反饋，可以調(diào)節(jié)充電器的輸出電壓。4腳外接振蕩電阻R1,和振蕩電容C1。T1為高頻脈沖變壓器，其作用有三個(gè)。
第一是把高壓脈沖將壓為低壓脈沖。
第二是起到隔離高壓的作用，以防觸電。
第三是為uc3842提供工作電源。
D4為高頻整流管（16A60V）C10為低壓濾波電容,D5為12V穩(wěn)壓二極管， U3(431)為精密基準(zhǔn)電壓源，配合U2(光耦合器4N35) 起到自動(dòng)調(diào)節(jié)充電器電壓的作用。調(diào)整w2(微調(diào)電阻)可以細(xì)調(diào)充電器的電壓。D10是電源指示燈。D6為充電指示燈。 R27是電流取樣電阻（0.1歐姆，5w）改變W1的阻值可以調(diào)整充電器轉(zhuǎn)浮充的拐點(diǎn)電流（200－300 mA）通電開始時(shí)，C11上有300v左右電壓。此電壓一路經(jīng)T1加載到Q1。第二路經(jīng)R5,C8,C3, 達(dá)到U1的第7腳。強(qiáng)迫U1啟動(dòng)。U1的6腳輸出方波脈沖，Q1工作，電流經(jīng)R25到地。同時(shí)T1副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓，經(jīng)D3,R12給U1提供可靠電源。T1輸出線圈的電壓經(jīng)D4,C10整流濾波得到穩(wěn)定的電壓。此電壓一路經(jīng)D7（D7起到防止電池的電流倒灌給充電器的作用）給電池充電。第二路經(jīng)R14,D5,C9, 為LM358(雙運(yùn)算放大器，1腳為電源地，8腳為電源正)及其外圍電路提供12V工作電源。D9為LM358提供基準(zhǔn)電壓，經(jīng)R26,R4分壓達(dá)到LM358的第二腳和第5腳。正常充電時(shí)，R27上端有0.15－0.18V左右電壓，此電壓經(jīng)R17加到LM358第三腳，從1腳送出高電壓。此電壓一路經(jīng)R18,強(qiáng)迫Q2導(dǎo)通，D6（紅燈）點(diǎn)亮，第二路注入LM358的6腳，7腳輸出低電壓，迫使Q3關(guān)斷，D10(綠燈)熄滅，充電器進(jìn)入恒流充電階段。當(dāng)電池電壓上升到44.2V左右時(shí),充電器進(jìn)入恒壓充電階段，輸出電壓維持在44.2V左右，充電器進(jìn)入恒壓充電階段，電流逐漸減小。當(dāng)充電電流減小到200mA—300mA時(shí)，R27上端的電壓下降，LM358的3腳電壓低于2腳，1腳輸出低電壓，Q2關(guān)斷，D6熄滅。同時(shí)7腳輸出高電壓，此電壓一路使Q3導(dǎo)通，D10點(diǎn)亮。另一路經(jīng)D8，W1到達(dá)反饋電路，使電壓降低。充電器進(jìn)入涓流充電階段。1－2小時(shí)后充電結(jié)束。
第三種:充電器的控制芯片一般是以TL494為核心，推動(dòng)2只13007高壓三極管。配合324（4運(yùn)算放大器），實(shí)現(xiàn)三階段充電。見圖表4
220V交流電經(jīng)D1-D4整流，C5濾波得到300V左右直流電。此電壓給C4充電，經(jīng)TF1高壓繞組，TF2主繞組,V2等形成啟動(dòng)電流。TF2反饋繞組產(chǎn)生感應(yīng)電壓，使V1，V2輪流導(dǎo)通。因此在TF1低壓供電繞組產(chǎn)生電壓，經(jīng)D9,D10整流，C8濾波，給TL494,LM324,V3,V4等供電。此時(shí)輸出電壓較低。TL494啟動(dòng)后其8腳，11腳輪流輸出脈沖，推動(dòng)V3,V4，經(jīng)TF2反饋繞組激勵(lì)V1,V2。使V1,V2,由自激狀態(tài)轉(zhuǎn)入受控狀態(tài)。TF2輸出繞組電壓上升，此電壓經(jīng)R29,R26,R27分壓后反饋給TL494的1腳（電壓反饋）使輸出電壓穩(wěn)定在41.2V上。R30是電流取樣電阻，充電時(shí)R30產(chǎn)生壓降。此電壓經(jīng)R11,R12反饋給TL494的15腳（電流反饋）使充電電流恒定在1.8A左右。另外充電電流在D20上產(chǎn)生壓降，經(jīng)R42到達(dá)LM324的3腳。使2腳輸出高電壓點(diǎn)亮充電燈，同時(shí)7腳輸出低電壓，浮充燈熄滅。充電器進(jìn)入恒流充電階段。而且7腳低電壓拉低D19陽極的電壓。使TL494的1腳電壓降低，這將導(dǎo)致充電器最高輸出電壓達(dá)到44.8V。當(dāng)電池電壓上升至44.8V時(shí)，進(jìn)入恒壓階段。當(dāng)充電電流降低到0.3A—0.4A時(shí)LM324的3腳電壓降低，1腳輸出低電壓，充電燈熄滅。同時(shí)7腳輸出高電壓，浮充燈點(diǎn)亮。而且7腳高電壓抬高D19陽極的電壓。使TL494的1腳電壓上升，這將導(dǎo)致充電器輸出電壓降低到41.2V上。充電器進(jìn)入浮充。
1：高壓故障
高壓故障的主要現(xiàn)象是指示燈不亮，其特征有保險(xiǎn)絲熔斷，整流二極管D1擊穿，電容C11鼓包或炸裂。Q1擊穿,R25開路。U1的7腳對地短路。R5開路，U1無啟動(dòng)電壓。更換以上元件即可修復(fù)。若U1的7腳有11V以上電壓，8腳有5V電壓，說明U1基本正常。應(yīng)重點(diǎn)檢測Q1和T1的引腳是否有虛焊。若連續(xù)擊穿Q1，且Q1不發(fā)燙，一般是D2,C4失效，若是Q1擊穿且發(fā)燙，一般是低壓部分有漏電或短路，過大或UC3842的6腳輸出脈沖波形不正常，Q1的開關(guān)損耗和發(fā)熱量大增，導(dǎo)致Q1過熱燒毀。高壓故障的其他現(xiàn)象有指示燈閃爍，輸出電壓偏低且不穩(wěn)定，一般是T1的引腳有虛焊,或者D3,R12開路,TL3842及其外圍電路無工作電源。另有一種罕見的高壓故障是輸出電壓偏高到120V以上，一般是U2失效，R13開路所致或U3擊穿使U1的2腳電壓拉低，6腳送出超寬脈沖。此時(shí)不能長時(shí)間通電，否則將嚴(yán)重?zé)龤У蛪弘娐贰?/span>
2：低壓故障
低壓故障大部分是充電器與電池正負(fù)極接反，導(dǎo)致R27燒斷，LM358擊穿。其現(xiàn)象是紅燈一直亮，綠燈不亮，輸出電壓低，或者輸出電壓接近0V，更換以上元件即可修復(fù)。另外W2因抖動(dòng)，輸出電壓漂移，若輸出電壓偏高，電池會(huì)過充，嚴(yán)重失水，發(fā)燙，最終導(dǎo)致熱失控，充爆電池。若輸出電壓偏低，會(huì)導(dǎo)致電池欠充。
3：高壓、低壓均有故障
高低壓電路均有故障時(shí)，通電前應(yīng)首先全面檢測所有的二極管，三極管，光耦合器4N35，場效應(yīng)管，電解電容，集成電路，R25,R5,R12,R27，尤其是D4（16A60V,快恢復(fù)二極管），C10(63V,470UF)。避免盲目通電使故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。有一部分充電器輸出端具有防反接，防短路等特殊功能。其實(shí)就是輸出端多加一個(gè)繼電器，在反接，短路的情況下繼電器不工作，充電器無電壓輸出。還有一部分充電器也具有防反接，防短路的功能，其原理與前面介紹的不同，其低壓電路的啟動(dòng)電壓由被充電池提供，且接有一個(gè)二極管（防反接）。待電源正常啟動(dòng)后，就由充電器提供低壓工作電源。
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