部分電動自行車充電器電路解析
UC38xx和TL494類似,內部含有振蕩器(OSC),誤差放大器、脈寬調制(PWM),參考電壓產生等PWM專用芯片必備的內電路。還具有三個特點,圖騰柱式輸出電路,輸出電流可達1A,可直接驅動功率開關VDMOS管:具有內部可調整的參考電源??梢赃M行欠壓鎖定;這個帶鎖定的PWM,可以進行逐個脈沖的電流限制,也叫逐周(期)限制。
圖13中R18、D5、N5等組成啟動和供電電路。加電瞬間。市電整流濾波后的平滑直流電通過R18給UC3845⑦腳以啟動供電,此時D5反偏截止。UC3845工作后,開關變壓器各繞組有感應電壓,副繞組電壓經D4整流供N5進行穩(wěn)壓,D5導通,給UC3845提供穩(wěn)定的工作電壓,完成啟動和供電。圖中LM393是一個變形的施密特電壓比較器,用作市電過壓保護,當市電過壓時,比較器翻轉,①腳呈低電平,D3導通將UC3845關閉。輸出穩(wěn)壓的負反饋系統(tǒng)由光電耦合器、基準電源N6、RV1、R27、R26、R23等組成。穩(wěn)壓過程:輸出電壓由于某原因上升時,流經光電耦合器發(fā)光二極管電流增加,光強增加,光電耦合器光電三極管加劇導通。內阻減小,使UC3845的②腳電壓升高,減小PWM占空比,拉低輸出電壓。反之,增大PWM占空比,使輸出電壓拉高,起到自動穩(wěn)定輸出電壓的作用。
1)過流(過載)保護
開關管過流信號取自電阻R3、R4。一旦開關管過流,UC3845的③腳電壓超過1V,內部電路就會關閉輸出,實現(xiàn)過流(也叫過載)保護。增大取樣電阻,就是降低了起控電流的動作點,電源輸出功率也相應減小。
2)過壓保護
電源輸出端的LM339四個電壓比較器A、B、C、D反相端電位均固定在+5V。A和B檢測輸出電壓,當輸出端電壓較低時即充電初始階段,A的②腳為低電平,低壓燈LOW亮,B的①腳也為低電平,高壓燈HI也亮;當充電電壓升高時。A翻轉,低壓燈LOW熄滅,高壓燈HI繼續(xù)亮,當電池將充滿時,電池電壓升高,B翻轉,①腳為高電平,高壓燈HI熄滅。同時,C的(13)腳為高電平,D的(14)腳也為高電平,N7導通,J1吸合,J1-1(常閉)斷開將取樣電阻R4接入,增大了電流取樣電阻,開始起控使輸出電流下降,進人浮充電階段。N4、W1、R8、R7構成12V穩(wěn)壓電源,為12V的繼電器提供電源。
?。?)天能TN-1智能負脈沖充電器
圖14是天能TN-1智能負脈沖充電器電路圖。這個充電器主要部分是典型的半橋式兩段充電器,和前面介紹的圖12充電器基本一樣。這里主要介紹負脈沖充電部分的工作原理。這部分電路由放電開關、負脈沖加載控制、脈沖振蕩器三部分組成。
放電開關是三極管Q6、Q6導通,其集電極和發(fā)射極將電瓶短路,電瓶放電。Q6截止,電瓶恢復充電。Q5和Q6是直接耦合,俗稱達林頓管。Q6受加載負脈沖控制和振蕩器聯(lián)合控制。加載負脈沖控制由IC3的C和D構成。D接成反相器(電路中,與非門兩個輸入并聯(lián)看作一個非門),只有C的兩個輸入都為高電平時,③腳為低電平,經D反相使Q6導通,給電瓶放電。C的②腳來自多諧振蕩器的每秒1個(脈寬3ms)正脈沖,C的①腳來自兩階段電流檢測電路IC2的①腳,恒流充電時①腳為高電平。此時,負脈沖才起作用。
脈沖振蕩器由IC3的A和B以及C24、C25、兩只100kΩ電阻構成典型的多諧波振蕩器,其充放電時間常數(shù)不同,高電平3ms,低電平1250ms。負脈沖充電,可提高充電接受能力,降低充電溫度;國內還有可以消除硫化延長電瓶壽命的講法。上述充電器在放電時,并沒有斷開充電電路。
2.具有工頻變壓器的電動自行車充電器
?。?)快樂牌KLG智能充電機
快樂牌KLG智能充電機是一款貨運三輪常用的大功率帶環(huán)牛變壓器的充電機。電路原理圖見圖15所示。
變壓器T初級有一個抽頭。次級有兩個獨立繞組。下邊14V是輔助電源繞組。給控制電路供電;上邊充電繞組有個抽頭,供36V電瓶充電使用。上邊是供48V電瓶(未用)。市電通過繼電器常閉觸點J-1接在初級抽頭A上時,是恒流充電位置,輸出43.2V;通過繼電器常開觸點接在初級上端B時,是涓流充電位置,輸出37.5V~43.2V。
U3、G2組成滯后型電瓶電壓檢測電路,電瓶電壓通過電壓取樣電阻W2、R2和R3加到U3B的⑤腳,當電瓶電壓升到43.2v時,U3B翻轉,⑦腳輸出高電平,U3A翻轉,其①腳輸出高電平,導致G2導通,使U3基準電位下降,產生滯遲閉鎖效應。此時由于U3A的①腳輸出高電平,G1導通,繼電器J得電,繼電器常開觸點接在B點上,進入涓流充電位置,輸出37.5V~43.2V。調整W2可以改變切換電壓。R6、C6是積分電路,延時一分鐘左右。
該充電器用于48V電瓶充電時,只需做兩處改動:充電主繞組由抽頭改接到上端;增大電壓取樣電阻上半部分。如有必要則更換電壓表頭。
?。?)千鶴100Hz脈沖充電器
電路原理圖見圖16。工頻變壓器T1是降壓變壓器,D5~D8組成橋式整流,輸出的脈動直流不經濾波供電瓶充電。
上述脈動直流經D1、R9、DW2為控制電路供電。 充電開關SCRl是單向可控硅,它導通時為電瓶充電,由于供電電源是饅頭形的100Hz脈動直流電,過零時關斷,所以這個充電器為100Hz脈沖充電器,充電電流波形如圖16中所示。
充電開關控制由DW3、T1、T2組成。在饅頭形的100Hz脈動直流電的每個周期,V+電位上升到DW3反向擊穿時,V+經D4、R20、R21、DW3使T2導通,進而使T1導通,V+經T1、D2使SCR1導通,在V+電位高于電瓶電壓時,V+對電瓶充電。但是,如果將R20和R21分壓點接地,V+電位再高,DW3、T2、T1、SCR1也不會導通。保護電路和充電停止就是利用將R20和R21分壓點電位拉低實現(xiàn)關閉充電輸出。
電瓶電壓限壓檢測由U1A、R1、W1、R2組成。當電瓶電壓上升到43.5V時,U1A翻轉,它的②腳對地導通,通過R17將R20和R21分壓點電位拉低實現(xiàn)關閉充電輸出。
充電電流限流檢測由U1C、R12、R13組成,當充電電流超過限定值時,電流取樣電阻R11左端電位降低到使U1C翻轉,它的(14)腳對地導通,同樣將R20和R21分壓點電位拉低實現(xiàn)關閉充電輸出。
充電狀態(tài)檢測由U1B、R10、R13組成,當充電電流超過規(guī)定值時,電流取樣電阻R11左端電位降低到U1B翻轉,它的①腳變?yōu)楦唠娢?,促使充電狀態(tài)顯示驅動U1D翻轉,其(13)腳電位變高,充電燈LED2熄滅。在U1B的①腳電位變高時,也升高了U1A的基準電壓,即升高了電瓶限壓的門檻電壓值,充電脈沖電流波形左邊變窄,即使充電電流下降。
3.其他類型充電器簡述
有一種半橋式充電器,也是以TLA94為核心,不同之處:
1.功率開關管不是NPN管而是VDMOS管;
2.沒有自激啟動電路,靠被充電電瓶啟動脈寬調制芯片TL494。
顯然,被充電電瓶沒電或有故障時,充電器沒法啟動,并不是充電器本身有故障。
采用TOP226之類的充電器,電路雖然簡潔,但TOP226本身和TVS配件目前較貴。
高頻脈沖充電器,控制核心為單片機。這種充電器對已硫化電瓶有修復作用,還具有溫度補償功能,這種充電器價格比較貴。具有代表性的是36121充電器,內部有一塊ABT6502芯片,由它測量電瓶電壓和充電電流,控制充放電。充電主體部分是典型的半橋式充電器,充電的周期約513ms。所有的充電電流都是限流(2A)的。第一階段是500ms充電,間隔1ms,放電3ms,10ms測量。在達到電池規(guī)定的開路電壓以后,進入第二階段。在第二階段,充電電流沒有變化,但是通過充電的占空比逐漸減少來維持開路電壓。形成“偽恒壓充電”,該階段的負脈沖放電依然存在。當占空比下降到規(guī)定值的時候,進入浮充狀態(tài)。第三階段,調整(進一步減少)脈沖占空比,使充電電壓為設定的浮充電壓。
三、其他四種控制器與充電器電路
圖17由PIC16C58B單片機為PWM核心的控制器,同類產品有英克萊TC22418有刷控制器,小羚羊SPMBC有刷控制器等。
圖18是天津中科的PIM6401,9,10KZX無刷控制器。其電路以PIC16C58單片機為核心,完成PWM控制和電極位置識
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