剖析电动车充电器-电动车充电器

时间：2010-11-18 07:42:32  来源：网友提供标签：电压,充电器,电流,电源,绕组,电池,电路,电阻,低压,指示灯,脉冲,阻值,故障,工作,反馈,高压,元件,阶段,偏低,开路
简介：剖析电动车充电器一、工作原理分析(参阅原理图)：UC3842工作原理：该电路的电源部分使用单端式脉宽调制型开关电源，脉宽调制IC使用的是UC3842。UC3842是一种电流型脉宽控制器，它可以直接驱动MOS管、IGBT等，适合于制作单端
正文：
剖析电动车充电器一、工作原理分析(参阅原理图)：
UC3842工作原理：
该电路的电源部分使用单端式脉宽调制型开关电源，脉宽调制IC使用的是UC3842。
UC3842是一种电流型脉宽控制器，它可以直接驱动MOS管、IGBT等，适合于制作单端电路。
220V整流滤波后的约300V直流电压经电阻R1降压后加到UC3842的供电端(7端)，为UC3842提供启动电压，UC3842内部设有欠压锁定电路，其开启和关闭阈值分别为16V和10V。
在开启之前，UC3842消耗的电流在1mA以内。
启动正常工作后，它的消耗电流约为15mA。
反馈绕组为其提供维持正常工作电压。
由于漏感等原因，开关电源在每个开关周期有很大的开关尖峰，即使在占空比很小时，辅助电压也不能降到足够低，所以辅助电源的整流二极管上串一个电阻(R3)，它和C9形成RC滤波，滤掉开通瞬间的尖峰。
接在4脚的R5、C6决定了开关电源的工作频率。
计算公式为：
Fosc(kHz)=1.72/(RT(k)×CT(uf))，此电路的工作频率为40KHz。
过载和短路保护，通过在开关管的源极串一个电阻(R12)，把电流信号经R10、R11送到3842的第3脚来实现保护。
当电源过载时，3842保护动作，使占空比减小，输出电压降低，3842的供电电压也跟着降低，当低到3842不能工作时，整个电路关闭，然后靠R1开始下一次启动过程。
在这种保护状态下，电源只工作几个开关周期，然后进入很长时间(约500ms)的启动过程，平均功率很低，即使长时间输出短路也不会导致电源的损坏。
稳压过程：
UC3842的2脚是电压检测端。
输出电压经R18、R19、W1分压为U4(TL431)参考端(1脚)提供参考电压。
TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。
内部含有一个2.5V的基准电压，所以当在参考端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极(3脚)到阳极(2脚)很宽范围的分流，控制输出电压。
若输出电压增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加。
线性光耦(U2)的发光二极管亮度增加，输出电阻减小。
UC3842的2脚电压升高，驱动脉宽减小。
最终使电压稳定下来。
充电过程：
当BATT+、BATT-接上畜电池时，畜电池正端经R13、D10使K1吸合。
充电回路闭合，畜电池开始充电。
当畜电池接反时，由于D10反向截止，K1不会吸合，充电回路处于断开状态。
不会烧坏R14、D7、D8、C11等元件。
刚充电时，畜电池电压很低，充电电流会很大。
R14两端的压降大于U3A的2脚R23、R24的分压电压，U3A输出高电平，D13(红色，充电指示灯)亮。
当充电电流达到1.8A时，R14两端的压降等于U5A的3脚R30、R31的分压电压，U5A开始起控。
只要输出电流有一点增加，U5A的1脚随即输出低电平，U2的1、2脚电流增加，4、5脚电阻减小，U1的2脚电压升高，输出电压下降，最终使电流恒定在1.8A。
随着充电时间的增加，畜电池的电压也渐渐上升，当充电电压达到最高充电电压(44V)时。
U4的参考端电压将达到2.5V，U4开始起控，使电压稳定下来。
调节W1可以微调电压值。
此时电流不再恒定，而是渐渐减小。
U5A也不再起控，一直处于高电平输出状态，由于D17的反向截止，不会影响输出电压。
当充电电流小于0.4A时,R14两端的压降小于U3A的2脚R23、R24的分压电压，U3A输出低电平，D13灭。
此时U3B的5脚电压高于6脚电压，7脚输出高电平，D14(绿色，电源/浮充指示灯)亮，表示已充满，进入浮充状态。
同时经R27限流，D15稳压，通过R28、D9、W2使U4的参考端电压增加，从而使最大充电电压降为浮充电压。
调节W2可微调浮充电压。
二、常见故障及维修：
指示灯不亮，无电压输出：
1、出现此现象先测量U1的7脚对地阻值(1K档，红表笔接地)，应有100K左右的阻值。
否则U1已烧坏。
此故障一般是次级滤波电容C11、开关变压器T1的次级脱焊所致。
由于C11、T1比较重，有些车主常把充电器随车带上。
极易造成C11、T1等比较重的元件脱焊。
C11、T1脱焊后，U4的取样电压减小或无，最终导致U1供电绕组电压升高而烧坏U1。
维修时，更换U1的同时还应补焊C11、T1等才能通电。
不然在很短时间再次烧坏U1。
2、Q1击穿，一般是接在开关管Q1栅极的电阻R6阻值变大，驱动不足，Q1工作在放大状态，导致Q1过热而击穿。
Q1击穿后，R12在瞬间就会被烧断，300V电压经过R10、R11到U1的3脚，导致U1烧坏。
3、保险管FUSE烧断，由于220V市电整流后直接给C3充电，在接通电源的瞬间电流非常大。
所以FUSE易烧断。
指示灯不亮，有电压输出：
1、D11或C12击穿、R20断路造成U3的8脚对地无12V电压。
2、U3损坏，若U3的8脚对地有12V电压，短路3、8脚，此时1脚应有12V电压，否则U3A损坏。
同样，短路5、8脚，7脚应有12电压。
3、D13或D14本身损坏，R25、R26断路。
畜电池不能充满，充电电压偏低：
1、W1接触不良或R19阻值变大，使U4取样电压偏高，导致输出电压偏低。
2、C13漏电，也会导致U4取样电压偏高，输出电压偏低。
3、TL431不良。
电器修理电动车充电器原理及维修常用电动车充电器根据电路结构可大致分为两种。
第一种是以uc3842驱动场效应管的单管开关电源，配合LM358双运放来实现三阶段充电方式。
220v交流电经T0双向滤波抑制干扰，D1整流为脉动直流，再经C11滤波形成稳定的300V左右的直流电。
U1为TL3842脉宽调制集成电路。
其5脚为电源负极，7脚为电源正极，6脚为脉冲输出直接驱动场效应管Q1(K1358)3脚为最大电流限制，调整R25(2.5欧姆)的阻值可以调整充电器的最大电流。
2脚为电压反馈，可以调节充电器的输出电压。
4脚外接振荡电阻R1,和振荡电容C1。
T1为高频脉冲变压器，其作用有三个。
第一是把高压脉冲将压为低压脉冲。
第二是起到隔离高压的作用，以防触电。
第三是为uc3842提供工作电源。
D4为高频整流管(16A60V)C10为低压滤波电容,D5为12V稳压二极管，U3(TL431)为精密基准电压源，配合U2(光耦合器4N35)起到自动调节充电器电压的作用。
调整w2(微调电阻)可以细调充电器的电压。
D10是电源指示灯。
D6为充电指示灯。
R27是电流取样电阻(0.1欧姆，5w)改变W1的阻值可以调整充电器转浮充的拐点电流(200-300 mA)。
通电开始时，C11上有300v左右电压。
此电压一路经T1加载到Q1。
第二路经R5,C8,C3,达到U1的第7脚。
强迫U1启动。
U1的6脚输出方波脉冲，Q1工作，电流经R25到地。
同时T1副线圈产生感应电压，经D3,R12给U1提供可靠电源。
T1输出线圈的电压经D4,C10整流滤波得到稳定的电压。
此电压一路经D7(D7起到防止电池的电流倒灌给充电器的作用)给电池充电。
第二路经R14,D5,C9,为LM358(双运算放大器，1脚为电源地，8脚为电源正)及其外围电路提供12V工作电源。
D9为LM358提供基准电压，经R26,R4分压达到LM358的第二脚和第5脚。
正常充电时，R27上端有0.15-0.18V左右电压，此电压经R17加到LM358第三脚，从1脚送出高电压。
此电压一路经R18,强迫Q2导通，D6(红灯)点亮，第二路注入LM358的6脚，7脚输出低电压，迫使Q3关断，D10(绿灯)熄灭，充电器进入恒流充电阶段。
当电池电压上升到44.2V左右时,充电器进入恒压充电阶段，输出电压维持在44.2V左右，充电器进入恒压充电阶段，电流逐渐减小。
当充电电流减小到200mA-300mA时，R27上端的电压下降，LM358的3脚电压低于2脚，1脚输出低电压，Q2关断，D6熄灭。
同时7脚输出高电压，此电压一路使Q3导通，D10点亮。
另一路经D8，W1到达反馈电路，使电压降低。
充电器进入涓流充电阶段。
1-2小时后充电结束。
充电器常见的故障有三大类：
1：
高压故障2：
低压故障3：
高压，低压均有故障。
高压故障的主要现象是指示灯不亮，其特征有保险丝熔断，整流二极管D1击穿，电容C11鼓包或炸裂。
Q1击穿,R25开路。
U1的7脚对地短路。
R5开路，U1无启动电压。
更换以上元件即可修复。
若U1的7脚有11V以上电压，8脚有5V电压，说明U1基本正常。
应重点检测Q1和T1的引脚是否有虚焊。
若连续击穿Q1，且Q1不发烫，一般是D2,C4失效，若是Q1击穿且发烫，一般是低压部分有漏电或短路，过大或UC3842的6脚输出脉冲波形不正常，Q1的开关损耗和发热量大增，导致Q1过热烧毁。
高压故障的其他现象有指示灯闪烁，输出电压偏低且不稳定，一般是T1的引脚有虚焊,或者D3,R12开路,TL3842及其外围电路无工作电源。
另有一种罕见的高压故障是输出电压偏高到120V以上，一般是U2失效，R13开路所致或U3击穿使U1的2脚电压拉低，6脚送出超宽脉冲。
此时不能长时间通电，否则将严重烧毁低压电路。
低压故障大部分是充电器与电池正负极接反，导致R27烧断，LM358击穿。
其现象是红灯一直亮，绿灯不亮，输出电压低，或者输出电压接近0V，更换以上元件即可修复。
另外W2因抖动，输出电压漂移，若输出电压偏高，电池会过充，严重失水，发烫，最终导致热失控，充爆电池。
若输出电压偏低，会导致电池欠充。
高低压电路均有故障时，通电前应首先全面检测所有的二极管，三极管，光耦合器4N35，场效应管，电解电容，集成电路，R25,R5,R12,R27，尤其是D4(16A60V,快恢复二极管)，C10(63V,470UF)。
避免盲目通电使故障范围进一步扩大。
有一部分充电器输出端具有防反接，防短路等特殊功能。
其实就是输出端多加一个继电器，在反接，短路的情况下继电器不工作，充电器无电压输出。
还有一部分充电器也具有防反接，防短路的功能，其原理与前面介绍的不同，其低压电路的启动电压由被充电池提供，且接有一个二极管(防反接)。
待电源正常启动后，就由充电器提供低压工作电源。
这种充电器的控制芯片一般是以TL494为核心，推动2只13007高压三极管。
配合LM324(4运算放大器)，实现三阶段充电。
220V交流电经D1-D4整流，C5滤波得到300V左右直流电。
此电压给C4充电，经TF1高压绕组，TF2主绕组,V2等形成启动电流。
TF2反馈绕组产生感应电压，使V1，V2轮流导通。
因此在TF1低压供电绕组产生电压，经D9,D10整流，C8滤波，给TL494,LM324,V3,V4等供电。
此时输出电压较低。
TL494启动后其8脚，11脚轮流输出脉冲，推动V3,V4，经TF2反馈绕组激励V1,V2。
使V1,V2,由自激状态转入受控状态。
TF2输出绕组电压上升，此电压经R29,R26,R27分压后反馈给TL494的1脚(电压反馈)使输出电压稳定在41.2V上。
R30是电流取样电阻，充电时R30产生压降。
此电压经R11,R12反馈给TL494的15脚(电流反馈)使充电电流恒定在1.8A左右。
另外充电电流在D20上产生压降，经R42到达LM324的3脚。
使2脚输出高电压点亮充电灯，同时7脚输出低电压，浮充灯熄灭。
充电器进入恒流充电阶段。
而且7脚低电压拉低D19阳极的电压。
使TL494的1脚电压降低，这将导致充电器最高输出电压达到44.8V。
当电池电压上升至44.8V时，进入恒压阶段。
当充电电流降低到0.3A-0.4A时LM324的3脚电压降低，1脚输出低电压，充电灯熄灭。
同时7脚输出高电压，浮充灯点亮。
而且7脚高电压抬高D19阳极的电压。
使TL494的1脚电压上升，这将导致充电器输出电压降低到41.2V上。
充电器进入浮充。