電動(dòng)車充電器三段式充電原理和維修技巧.doc

電動(dòng)車充電器三段式充電原理和維修技巧 恒流，恒壓和浮充是三段式充電的三個(gè)必須階段，它的充電曲線見圖2，對(duì)48V蓄電池而言，可以這樣來(lái)描述其充電過程，在充電開始時(shí)保持一個(gè)充電電流1.8-2.5A，直到時(shí)間t1，此時(shí)充電電壓逐漸上升-即恒流充電階段；當(dāng)充電電壓上升到58.5-59.5V時(shí)，立即保持這個(gè)充電電壓不變直到時(shí)間t2，此時(shí)充電電流逐漸下降-即恒壓充電階段；當(dāng)充電電流下降到400-500mA的轉(zhuǎn)換電流時(shí)，充電器立即轉(zhuǎn)為55.5-56.5V的小電流充電-即浮充階段。 三段式充電是一個(gè)自動(dòng)充電的過程，要實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電流和電壓的自動(dòng)控制，在電路的輸入和輸出之間必須有一個(gè)閉環(huán)的反饋回路，通過對(duì)輸出電流和電壓的反饋取樣，再經(jīng)過控制電路對(duì)信號(hào)的處理輸出控制信號(hào)去調(diào)整輸入端的工作狀態(tài)，從而達(dá)到自動(dòng)控制的目的。 下面以TL494為中心組成的一款充電器為列來(lái)比較詳細(xì)的解說(shuō)一下三段式充電的控制和轉(zhuǎn)換過程（見圖1）。 TL494是美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的一種電壓驅(qū)動(dòng)型脈寬調(diào)制控制集成電路，主要應(yīng)用在各種開關(guān)電源中,TL494的內(nèi)部電路由基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、振蕩電路、間歇期調(diào)整電路、AMP1和AMP2誤差放大器、死區(qū)比較器，PWM比較器以及輸出電路等組成，其中1、2腳是AMP1的同相和反相輸入端；3腳是AMP1和AMP2的公共輸出端，4腳外接C4使電源軟啟動(dòng)，5、6腳分別用于外接振蕩電阻和振蕩電容，7腳為接地端；8、9 腳和11、10腳分別為TL494內(nèi)部?jī)蓚€(gè)末級(jí)輸出三極管集電極和發(fā)射極；12腳為電源供電端；13 腳為輸出控制端，該腳接地時(shí)為并聯(lián)單端輸出方式，接14腳時(shí)為推挽輸出方式;14腳為5V基準(zhǔn)電壓輸出端,15、16腳是AMP2的反相和同相輸入端。 TL494的內(nèi)部資料見圖3. 圖1中的電流檢測(cè)A和C點(diǎn)分別通過R13，R31等接至電源地上，利用充電電流流過R29產(chǎn)生的壓降為IC1內(nèi)AMP2電流誤差放大器和IC2內(nèi)比較器1提供充電電流檢測(cè)的取樣電壓，因整機(jī)地接輸出負(fù)極，所以從電源地（即C6負(fù)端）取得的電壓為負(fù)電壓，充電電流越大，在R29上產(chǎn)生的壓降越大，由電源地取得的負(fù)電壓就越大；圖中IC1的AMP2電流比較器的（16）腳接地，（15）腳電壓由R13引入電流檢測(cè)負(fù)電壓和由R14接+5V引入的正電壓疊加而成，當(dāng)（15）腳疊加電壓為正時(shí)，AMP2輸出低電平，對(duì)輸出脈寬無(wú)控制作用，為負(fù)時(shí)AMP2輸出高電平，使輸出脈寬受控減小直至為0；在IC2的比較器1中，其（3）腳接地，（2）腳電壓由R31引入的電流檢測(cè)負(fù)電壓和由R35接+5V引入的正電壓疊加而成，當(dāng)IC2的（2）腳電壓為正時(shí)，比較器1輸出低電平，LED2充電燈（橙色）滅，充滿燈（黃色）亮，散熱風(fēng)扇停轉(zhuǎn)；為負(fù)時(shí)，比較器1輸出高電平，LED2充電燈亮，充滿燈滅，散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)；在設(shè)計(jì)時(shí)由于R35（100K）比R14（24K）大很多，只有當(dāng)充電電流下降到400-500mA時(shí)才能使IC2的（2）腳疊加電壓為正，這時(shí)IC2的比較器1輸出低電平，使充滿燈亮，散熱風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，預(yù)示充電即將完成。 圖 1中的電壓檢測(cè)B點(diǎn)通過R29，C15，R27直接接于輸出正極上，輸出端的電壓變化通過這3個(gè)元件反饋到IC1的（1）腳，AMP1電壓誤差放大器的（2）腳外接固定電壓3.25V，（1）腳電壓由電壓檢測(cè)B點(diǎn)引入的輸出端取樣電壓和由D18提供的電壓疊加而成，當(dāng)（1）腳電壓大于（2）腳的3.25V時(shí)，AMP1電壓誤差放大器輸出高電平，使輸出脈寬減小直至為0，反之對(duì)輸出脈寬無(wú)限制作用。 充電器空載 當(dāng)充電器不接蓄電池處于空載時(shí)，輸出電壓因空載而升高，輸出電流為0，R29上的壓降為0；電流檢測(cè)A點(diǎn)的引入電壓和由R14引入的正電壓使IC1的（15）腳的疊加電壓為正，AMP2輸出低電平，對(duì)輸出脈寬無(wú)限制作用；電流檢測(cè)C點(diǎn)引入電壓和由R35引入的正壓疊加使IC2的（2）腳電壓為正，IC2比較器1輸出低電平，使LED2充電燈（橙色）滅，U5截止，散熱風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，使IC2（6）腳電壓降低，比較器2輸出高電平，使LED2的充滿燈（黃色）亮，同時(shí)D17因IC2的（7）腳電壓升高而截止，D18導(dǎo)通向IC1（1）腳提供一個(gè)正電壓，另一方面，電壓檢測(cè)B點(diǎn)電壓因輸出空載而升高，這兩路電壓的疊加使IC1（1）腳電壓大于（2）腳，于是AMP1輸出高電平使輸出脈寬減小，振蕩減弱，輸出電壓降低，之后，又通過電壓檢測(cè)B點(diǎn)引入使IC1（1）腳電壓降低，當(dāng)（1）腳電壓低于（2）腳3.25V時(shí)，AMP1又輸出低電平，對(duì)輸出脈寬無(wú)限制作用，振蕩加強(qiáng)，又使輸出電壓升高，如此反復(fù)，使空載電壓保持在55.5-56.5V(與設(shè)計(jì)有關(guān)）上。 在充電器空載中，因輸出電流為0，R29上壓降為0V，此時(shí)由電流檢測(cè)A點(diǎn)引入的電壓和由R14接+5V引入的正電壓在IC1（15）腳上的疊加電壓始終為正，AMP2輸出低電平，在空載時(shí)對(duì)輸出脈寬無(wú)限制作用。 恒流充電 當(dāng)充電器接上蓄電池時(shí)，輸出電壓因接上負(fù)載而下降，充電電流經(jīng)充電器正極流向蓄電池并回到充電器負(fù)極，再經(jīng)過R29流向電源地，會(huì)在R29上產(chǎn)生一個(gè)壓降，因而會(huì)在C6的負(fù)極上（電源地）產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電壓，由于在充電前期充電電流遠(yuǎn)大于400-500MA，而R35（100K）阻值很大，所以電流檢測(cè)C點(diǎn)引入負(fù)電壓和由R35引入的正電壓不足以使IC2的（2）腳電壓為正，因而在恒流充電階段，IC2的比較器1始終輸出高電平，這個(gè)高電平使LED2的充電燈（橙色）亮，U5導(dǎo)通，散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，使IC2（6）腳電壓為高電平，IC2比較器2輸出低電平，使ED2充滿燈（黃色）滅，同時(shí)D17因IC2（7）腳電壓降低而導(dǎo)通，D18截止，停止向IC1的（1）腳提供一個(gè)正電壓，另一方面，電壓檢測(cè)B點(diǎn)的引入電壓因輸出電壓下降而降低，這兩組電壓的下降使IC1（1）腳電壓在恒流充電階段始終低于（2）腳,因而在恒流充電階段AMP1始終輸出低電平，對(duì)輸出脈寬無(wú)控制作用。 電流檢測(cè)A點(diǎn)引入的負(fù)電壓隨著充電電流的增加而越來(lái)越大，和在IC1（15）腳R14的引入正電壓疊加，當(dāng)疊加的結(jié)果使IC1（15）腳電壓變?yōu)樨?fù)時(shí)，因IC1（16）腳接地，AMP2輸出高電平，使輸出脈寬減小，振蕩減弱，充電電流減小，之后，電流檢測(cè)A點(diǎn)的引入負(fù)壓也減小，當(dāng)減小到使IC1（15）腳電壓為正時(shí)，AMP2又輸出低電平，對(duì)輸出脈寬無(wú)控制作用，振蕩加強(qiáng)，充電電流又增大，如此反復(fù)，使充電電流保持在1.8-2.5A上（與設(shè)計(jì)有關(guān)），可以看出恒流充電實(shí)際上是一個(gè)動(dòng)態(tài)恒流的過程。 恒壓充電 在圖2的電壓電流時(shí)間曲線圖中可以看出，隨著恒流充電的進(jìn)行，充電電壓逐漸上升，當(dāng)?shù)綍r(shí)間T1，即充電電壓上升至58.5-59.5V（與設(shè)計(jì)有關(guān)）時(shí)，由于電壓檢測(cè)B點(diǎn)的引入電壓上升，最終使IC1的（1）腳電壓大于（2）腳的3.25V，AMP1輸出高電平，使輸出脈寬減小，振蕩減弱，輸出電壓降低，之后，電壓檢測(cè)B點(diǎn)的引入電壓也降低，當(dāng)IC1的（1）腳電壓低于（2）腳后，AMP1又輸出低電平，對(duì)輸出脈寬無(wú)控制作用，振蕩加強(qiáng)，輸出電壓上升，如此反復(fù)，使輸出電壓穩(wěn)定在58.5-59.5V（與設(shè)計(jì)有關(guān)）上，這實(shí)際上也是一個(gè)動(dòng)態(tài)恒壓的過程。 此過程中因充電電流仍高于400-500MA，所以IC2（2）腳疊加電壓仍維持負(fù)電壓，IC2內(nèi)比較器1輸出高電平，LED2的充電燈維持點(diǎn)亮，U5導(dǎo)通而散熱風(fēng)扇維持轉(zhuǎn)動(dòng)，IC2內(nèi)比較器2輸出低電平維持LED2的充滿燈滅，D17導(dǎo)通，D18截止，降低了IC1（1）腳的電壓，使輸出脈寬的受控時(shí)間變短而使輸出電壓維持在58.5-59.5V的較高水平上。 在恒壓充電階段，充電電流下降得比較快，電流檢測(cè)A點(diǎn)的引入負(fù)電壓因充電電流下降而減小它與R14的引入正電壓在IC1（15）腳上的疊加電壓始終為正，因而在恒壓充電階段AMP2始終輸出低電平，失去對(duì)輸出脈沖的控制作用。 浮充電 隨著恒壓充電接近尾聲，充電電流逐漸減小，R29上的壓降也逐漸減小，到400-500MA（與設(shè)計(jì)有關(guān)）即時(shí)間T2時(shí)，電流檢測(cè)C點(diǎn)的引入負(fù)電壓和由R35引入的正電壓在IC2（2）腳的疊加電壓已經(jīng)不能維持負(fù)電壓，從而使IC2的（2）腳電壓大于（3）腳，IC2內(nèi)比較器1輸出低電平，使LED2的充電燈（橙色）滅,U5截止，散熱風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，同時(shí)使IC2（6）腳電壓下降，使IC2（5）腳電壓大于（6）腳，IC2內(nèi)比較器2輸出高電平，使LED2的充滿燈（黃色）亮，D17因IC2（7）腳電壓升高而截止，D18導(dǎo)通，從而抬高IC1（1）腳電壓，使電壓檢測(cè)點(diǎn)B的引入電壓在較短的時(shí)間內(nèi)就可以使IC1（1）腳電壓大于（2）腳,也就是使輸出脈寬受控的時(shí)間變長(zhǎng)了，此時(shí)輸出電壓略低于59.5而穩(wěn)定在55.5-56.5V上（與設(shè)計(jì)有關(guān)）。 在浮充電階段，因充電電流小于400-500MA，R29上的壓降已經(jīng)變得很小了，因而電流檢測(cè)A點(diǎn)的引入負(fù)電壓和由R14引入的正電壓在IC1（15）腳上的疊加電壓始終為正，所以在浮充電階段，IC1內(nèi)的AMP2始終輸出低電平，失去對(duì)輸出脈寬的控制作用。 浮充電階段和空載時(shí)的工作狀態(tài)是基本相同的，不同的是，浮充電階段它不僅要向蓄電池提供一個(gè)浮充電壓，還提供一個(gè)400-500MA的浮充電流。 下面列舉了一些廠家設(shè)計(jì)的電動(dòng)車充電器參數(shù)供大家參考： 24V12AH 36V12AH 48V12AH 48V20AH 48V24AH 恒流電流值 1.8A 1.8A 1.8A 2.25A 2.5A 恒壓電壓值 29.5V 44.4V 58.5V 59.5V 59.5V 轉(zhuǎn)換電流值 300MA 400MA 400MA 450MA 500MA 浮充電壓值 27.5V 41.4V 55.5V 55.5V 56.5V 檢修技巧 首先要排除短路故障，特別是主振蕩電路的短路故障，遇到電流和電壓檢測(cè)電路上的電阻損壞時(shí)一定要用阻值和誤差精度相同的電阻替換，否則可能改變恒流，恒壓，轉(zhuǎn)換電流或浮充參數(shù)，使蓄電池充不滿電或黃色燈不亮進(jìn)不了浮充電階段。 外接12V電壓檢查充電器電壓，電流檢測(cè)及控制電路好壞。 不接220V和蓄電池，先用一支高亮度LED跨接在C7，C8的兩個(gè)正端上，用外接12V直流電壓加在C6兩端，如果控制電路IC1，U3，U4及磁芯變壓器T1工作正常，可以看見此時(shí)LED發(fā)出明亮的光；然后先檢查IC1內(nèi)AMP1電壓誤差放大器的好壞，用鑷子端接IC1的（1）和（14）腳，人為使IC1（1）腳電壓高于（2）腳，這時(shí)AMP1輸出高電平，使輸出脈寬減小直至為0，此時(shí)可以看見LED熄滅，說(shuō)明IC1內(nèi)的電壓誤差放大器AMP1正常；再來(lái)檢查IC1內(nèi)AMP2電流誤差放大器的好壞，因IC1（16）腳接地，要使AMP2輸出高電平，必須在IC1（5）腳上加上負(fù)電壓，怎么辦呢，用一個(gè)很簡(jiǎn)單的方法，即用機(jī)械表的100歐姆擋，黑表筆接地，或數(shù)字表的二極管測(cè)試擋，紅表筆接地，再用機(jī)械表的紅表筆或數(shù)字表的黑表筆去碰IC1的（15）腳，因接上表筆時(shí)（15）腳為負(fù)電壓，AMP2輸出高電平，使輸出脈寬減小直至為0，此時(shí)可以看見LED由亮變滅，說(shuō)明IC1內(nèi)電流誤差放大器AMP2正常。 接上220V輸入而不接蓄電池去解除充電器空載狀態(tài)的方法。 所測(cè)得的不接蓄電池充電器空載時(shí)的輸出電壓實(shí)際上就是充電器的浮充電壓，此值一般為56.5V，說(shuō)明浮充電壓正常，怎樣不接蓄電池而解除充電器的空載狀態(tài)呢，還是用如前所述的萬(wàn)用表方法，當(dāng)用機(jī)械表的紅表筆或用數(shù)字表的黑表筆去碰IC2的（2）腳時(shí)，就相當(dāng)于在IC2的（2）腳上加了一個(gè)負(fù)電壓，此時(shí)IC2內(nèi)的比較器1輸出高電平，使LED2的充電燈（橙色）亮，U5導(dǎo)通，散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，使IC2（6）腳電壓升高，IC2內(nèi)的比較器2輸出低電平使LED2的充滿燈（黃色）滅，同時(shí)D17因IC2（7）腳電壓下降而導(dǎo)通，D18截止，降低了IC1（1）腳電壓，此過程實(shí)際上就是人為進(jìn)入了恒壓充電狀態(tài)，正常的話，此時(shí)輸出電壓應(yīng)由空載時(shí)的55.5-56.5V上升到58.5-59.5V。 接220V測(cè)試IC1內(nèi)電流誤差放大器AMP2的好壞。 用前面的方法