電動車充電器原理剖析

電動車充電器原理剖析第一頁，共28頁。（二）、充電模式的簡單分析：1、恒流充電：

需定時管理，避免過充。2、恒壓充電：當電瓶虧電時，，充電起始電流大。第二頁，共28頁。3、三段式充電：充電起始階段：用限流充電，也稱為恒流充電；充電中期：改為定壓充電；充電后期：也是定壓充電，但定壓值比中期降低了一些，稱為涓流充電，也稱為浮充。此階段，還可以采用脈沖模式。

第三頁，共28頁。1充電狀態(tài)輪換電流檢測比較器2充電電流限流檢測反饋放大器

3電池電壓檢測反饋放大器（基本基準電壓為第三階段涓流充電恒壓值）

三段工作狀態(tài)的轉換條件：⑴、充電電流＞基準電流1，進入第一階段電流：充電電流＝基準電流2＞基準電流1，進入第一階段基準電流1＜充電電流＜基準電流2，進入第二階段⑵、充電電流＜基準電流1，進入第三階段第四頁，共28頁。幾點說明：①、各控制信號共同作用的結果，控制開關電源振蕩脈沖的寬度即開關管的通斷比，通斷比越大，輸出電壓高，充電電流就大②、階段的確定，是預先設定，賦值給電壓比較器，充電電流或充電電壓都是通過取樣，并與電壓比較器的賦值進行比較，通過電壓比較器的輸出改變電壓負反饋量的大小，去控制輸出電壓。不同的電壓負反饋比例和電流負反饋量結合形成不同的充電階段。③、第一階段電流反饋起主導作用，實質是限流（恒流）；第二階段電壓負反饋和電流負反饋共同作用，主導作用由電流負反饋轉向電壓負反饋第三階段電壓反饋起主導作用后兩個階段實質上均是恒壓階段，差別是第三段的恒壓值低于第二階段的恒壓值。第五頁，共28頁。4、全橋式、半橋式功率轉換和單管激勵功率轉換：為提高電路效率，PWM頻率高達幾十千赫茲，因此，需要將直流電轉換為頻率為幾十千赫茲的開關脈沖，再將開關脈沖進行高頻整流后向被充電的電瓶提供直流電壓（電流）。這一過程的實現(xiàn)依靠高頻變壓器進行能量的轉換和傳遞，也稱為功率轉換器。根據(jù)轉換形式的不同，又分為全橋式、半橋式功率轉換和單管激勵功率轉換。⑴、全橋式功率轉換器（圖中K是開關，實際電路中是功率開關管）第六頁，共28頁。⑵、半橋式功率轉換器全橋式轉換效率高，但成本也高。實際電路中大都采用半橋式電路。通常配用的集成電路為TL494。⑶、單管激勵開關由一個功率開關管構成。也稱為單激型。通常配用的集成電路為μc3842。第七頁，共28頁。5、單激型反激式功率轉換

在功率轉換中，不改變變壓器初級繞組電流方向，而通過開關控制單方向電流導通和切斷的時間（仍屬于PWM），顯然，開關管由單管即可完成。開關管導通時儲能，開關截止時，儲能釋放給負載，稱為單激型反激式功率轉換。開關管導通時間長，傳輸電能多，變壓器次級繞組輸出電壓、電流高、大。用PWM控制功率開關管，就可以改變次級繞組輸出的電壓和電流，同時，使用閉環(huán)反饋可以穩(wěn)定電壓、電流或限制功率。單激型反激式功率轉換的電路結構及工作原理：D1：續(xù)流二極管C：濾波電容第八頁，共28頁。V導通時，電流I通過L1，電流逐漸增加，產生變化磁場，L1中自感電動勢上正下負，在次級繞組L2產生感應電壓為上負下正，D1截止L1.儲能。

V截止時L1中電流不能突變，產生自感電動勢下正上負，經電磁耦合，在L2中產生感應電壓為上正下負，D1導通，感生電流從D1、RL構成閉合回路，L1儲能得到釋放。第九頁，共28頁。6、單激型正激式功率轉換在單激型功率轉換中，若不經過儲能階段，當開關管導通時，初級繞組電流增長，形成變化的磁場感應到次級繞組給負載供電，稱為單激型正激式功率轉換。單激型正激式功率轉換的電路結構及工作原理：L3：后續(xù)電感D3：L3續(xù)流二極管D1：續(xù)流二極管L4：新增變壓器繞組第十頁，共28頁。V導通時，L1中自感電動勢上正下負，L2中感應電動勢上正下負，D3導通形成的電流經D3、L3供給負載，形成閉合回路。后續(xù)電感L3同時儲能；V截止時，L1中的電流不能突變，L1產生上負下正的自感電動勢，經電磁耦合到L4，L4上產生上正下負電勢，感生電流經續(xù)流二極管D1將能量回饋電源UI，與此同時，D3反偏截止，后續(xù)電感L3的儲能在L3上形成左負右正電動勢，感生電流流經RL和續(xù)流二極管D2，構成閉合回路?？傊琕導通時，不經儲能就將能量傳到負載，故為正激式。第十一頁，共28頁。7、負脈沖充電器充電過程中，每秒（1000ms）使電瓶放電12ms采用負脈沖充電，可以去極化，增加極板承受能力，降低充電溫度，延長蓄電池壽命。8、單片機控制的充電器單片機控制可用于兩個方面：⑴、對開關電源的控制；⑵、對三段式階段的控制。第十二頁，共28頁。單極反激式智能型充電器第十三頁，共28頁。脈寬調制集成電路c3842簡介3腳為最大電流限制，調整輸出最大電流7腳為電源正極5腳為電源負極6腳為脈沖輸出直接驅動場效應管2、4腳為電壓反饋，可調節(jié)輸出電壓4、8腳外接振蕩電阻和振蕩電容1腳誤差放大器輸出經RC網絡反饋到2腳,起頻率補償作用第十四頁，共28頁。T0：雙向濾波抑制干擾，D1：整流C11：濾波IC1：μc3842脈寬調制集成電路。其5腳為電源負極，

7腳為電源正極，

6腳為脈沖輸出直接驅動場效應管Q1(K1358)

3腳為最大電流限制，調整R25(2.5歐姆)的阻值可以調整充電器的最大電流。2腳為電壓反饋，可以調節(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：第一是把高壓脈沖降壓為低壓脈沖。第二是起到隔離高壓的作用，以防觸電。第三是為μc3842提供工作電源。第十五頁，共28頁。D4：高頻整流管（16A60V）C10：低壓濾波電容，D5：12V穩(wěn)壓二極管，IC3：(TL431)為精密基準電壓源，配合IC2(光電耦合器4N35)起到自動調節(jié)充電器電壓的作用。調整w2(微調電阻)可以細調充電器的電壓。D6：充電指示燈，D10：電池浮充（充滿）指示燈。

R27：電流取樣電阻（0.1歐姆，5w）改變W1的阻值可以調整充電器轉浮充的拐點電流（200－300

mA）。第十六頁，共28頁。通電開始時，C11上有300v左右電壓。此電壓一路經T1加載到Q1。第二路經R5,C8,C3,達到IC1的第7腳。強迫IC1啟動。IC1的6腳輸出方波脈沖，Q1工作，電流經R25到地。同時T1副線圈產生感應電壓，經D3、R12給IC1提供可靠電源。T1輸出線圈的電壓經D4、C10整流濾波得到穩(wěn)定的電壓。此電壓一路經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R14、D5、C9,為LM358(雙運算放大器，4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提供基準電壓，經R26、R4分壓達到LM358的第2腳和第5腳。第十七頁，共28頁。

正常充電時，R27上端有0.15－0.18V左右電壓，此電壓經R17加到LM358第3腳，從1腳送出高電壓。此電壓一路經R18，強迫Q2導通，D6（紅燈）點亮，第二路注入LM358的6腳，7腳輸出低電壓，迫使Q3關斷，D10(綠燈)熄滅，充電器進入恒流充電階段。當電池電壓上升到44.2V左右時，充電器進入恒壓充電階段，輸出電壓維持在44.2V左右。充電器進入恒壓充電階段，電流逐漸減小。

當充電電流減小到200mA—300mA時，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關斷，D6熄滅。同時7腳輸出高電壓，此電壓一路使Q3導通，D10點亮。另一路經D8、W1到達反饋電路，使電壓降低。充電器進入涓流充電階段。1－2小時后充電結束。第十八頁，共28頁。1、3842的基本工作原理？2、T1的作用？3、三段式充電是怎樣實現(xiàn)的？第十九頁，共28頁。（一）、半橋式智能型電動車充電器山東GD36其它電動車充電器第二十頁，共28頁。（二）、負脈沖式智能型電動車充電器天能TN－1第二十一頁，共28頁。（三）、單極反激式智能型電動車充電器小飛哥 QSC4213第二十二頁，共28頁。（四）、單極正激式智能型電動車充電器威昌FDX－36第二十三頁，共28頁。（五）、專用單片控制的智能型電動車充電器

第二十四頁，共28頁。（六）、單片機控制的智能型電動車充電器第二十五頁，共28頁。電動自行車充電器可以在充滿時自動轉入浮充，但不能自動結束浮充。電動車采用鉛酸電池，浮充時間以2小時左右為宜，充電不足或過充都對電抽不利。如果接近或超過8小時仍未充滿，就應該進行加液維護。要是不知道轉入浮充的大概時間，則不知道什么時間為充電器斷電及何時進行加液維護。故制作了本控制器以解決上述不便。以AT89C2051單片機(用1051也可以)為核心．用三極管驅動數(shù)碼管．用復合管驅動繼電器，蜂鳴器采用FOE]直接驅動。數(shù)碼管中間的兩個點dp與按鈕s用同一個m位。不影響其他顯示．在S按下時dp常亮，可以作為輸入有效的顯示。第二十六頁，共28頁。由充電到浮充的反轉信號的檢測有多種方法。因為此時電流變化較大．可利用小型交流繼電器，重繞其線圈后制成電流繼電器．再經一個光耦輸入單片機。也可以用紅外接收二極管或光電管固定在充電器的紅色指示燈處，直接取得轉浮充信號或從充電器的電路板內取信號．加光耦輸入單片機。因為在充電器的電源輸出側用電阻、二極管、光耦直接取電流信號的方法。這樣容易因元件損壞而使充電器電源輸出側出現(xiàn)直流電流．燒壞充電器內的變壓器，所以該方法不可取。將一個小型電流互感器一次側繞了15圈后．通過光耦接入AT89C2051的比較器(P1．O口)。所用互感器沒有標型號。但在賣磁性材料的地方見過。取得充電到浮充的反轉信號．無論方案如何，關鍵是要充分地測試、實驗．以保證可靠性