电动车维修电路.doc

电动自行车充电器多采用开关型电源，型号虽多，但电路结构大同小异，主要区别在所选用的脉宽调制(PWM)芯片不同(如UC3845、UC3842、SG3524, TL494)。现以佳腾牌充电器为例，介绍其原理和故障检修方法。 一、电路原理根据实物测绘的佳腾牌充电器电路原理如图1所示。整机可分为PWM产生和推动电路、功率开关变换电路、充电状态指示电路和交流输入电路四个部分。I.PWM产生和推动电路PWM产生电路由IC1( TL494)和外围元件构成。TL494是PWM开关电源集成电路。引脚功能和内部方框图如图2所示。IC1第、脚外接的C1O、 R19是定时元件，决定锯齿波振荡器的振荡频率，f=1.1/RC，按图中数值为50kHz。第(14)脚是+5V基准电压输出端，除片内使用外，还直接或分压后供第、(13)脚和IC2使用。第(13)脚为输出方式控制端，在该脚接低电平时为单端输出方式，图中接第(14)脚+5V高电平，为双端输出方式。第脚为死区时间控制端，该脚电位决定死区时间。电位升高，死区时间延长，输出脉宽变窄，当电位大于锯齿波电压时，输出脉宽将变得很窄，甚至停振。凡输出端采用半桥式或全桥式开关电路，都要正确设置死区时间，以免两个开关管同时导通，发生电源短路的危险。图中该脚电位由基准电压经R24和R20分压取得，实测电压为0.46V。C15是软启动电容。第、脚和第(16)、(15)脚是IC1内部两个电压比较器的正、反相输入端，分别用作充电电压取样和充电电流取样。+44V充电电压经R28、R27和R26分压反馈至第脚。C15是软启动电容。第脚电位由基准电压经R23和R3分压取得，实测为3. 2V,第脚电位愈高，输出脉宽愈窄，充电电压愈低;反之脉宽增宽，充电电压升高。从而实现稳定+44V充电电压的目的。Ra是充电压调试电阻，Ra和R26的并联阻值愈小，充电电压愈高。R29是充电电流取样电阻，由该电阻上取得的电压变化，经R13送入IC1第(15)脚。充电电流愈大，第(15)脚电位愈低。当第(15)脚电位小于第(16)脚(接地)电位时，IC输出端将被封闭，从而实现过流保护。Rb是过流保护调试电阻，本机予设为1.8A。外部输入信号的变化，经片内电路处理后，由第、(11)脚输一对大小相等，相位相差180，脉宽可变的方波，经V3、V4推挽放大后，由变压器T2耦合至功率开关变换电路。2.功率开关变换电路V1、V2两个开关管串联接在+300V供电电压和地之间，组成半桥式开关电路，在调宽脉冲的作用下，轮换导通和截止，将十300V直流转换为高频交流电。电流流向示意图如图3所示。V1导通时，C5十V1 ceT2的、端T3的、端C6C5-。V2导通时，C5十C4T3的、端T2的、端V2 ceC5-。T3次级输出电压经D15、C17全波整流滤波，输出十44V供蓄电池充电。T3次级另一绕组经D9、D10、C18整流滤波，输出十24V向IC1和IC2供电。R7、R9是启动电阻，在开机瞬间向V1、V2基极提供激励电流，使电路自激启动。C7、D5、R4(或C8、D8、Rl1)是加速网络。D6、D7为保护二极管。C3、R1为尖峰吸收网络。3.交流输入电路220V市电经D1 -D4桥式整流、C5滤波，取得+300V电压，向功率开关变换电路供电。4.充电状态指示电路由IC2 (HA17358)和双色发光管LED2构成。IC2是双运放集成电路，这里接成两个电压比较器。由充电电流取样电阻R29取得的电压变化信号，经R31送入IC2第脚。充电初期，充电电流较大，R29上降压增大(注意:R29上的电压对地为负电压).第脚电位小于第脚电位，第脚输出高电平，充电指示灯LED2-A点亮。当电池接近充满时，充电电流减小，R29上的电压也减低，当第脚电位大于第脚电位时，第、脚变为低电平，第脚输出高电平，充满指示灯LED2-B点亮。Rc是充电状态指示调整电阻，选用适当阻值接入，使之达到设定的指示状态(200mA )。二、检修方法本机有热地和冷地之分，测量时不要选错参考点。热地和市电相通，若需加电检修，应加用隔离变压器，以防触电。多数情况下，使用万用表电阻档，在线检查，就能找到故障元件。检修PWM电路用外接电源(即在+24V滤波电容C18两端外接15一20V稳压电源)最为安全有效。 加电试机，正常情况下，LED1应点亮。十44V端不接负载时，充满指示LED2-B应亮(绿色)，+44V电压略有下降，实测为+42V，不要误为故障。续入假负载时(可用1 000W电炉丝代)充电指示LED2-A应亮。1.保险烧断、玻管内壁发黑或炸裂。此现象表明电路有严重短路之处，以滤波C5、市电整流D1 - D4开关管V1、V2、整流D15等多个元件同时击穿多见。用万用表Rx1档在路即可找出故障元件。2.电源指示LED1不亮，无十44V电压输出。故障说明电路没有工作，在+300V电压输出正常的情况下，应重点检查启动电阻R7、R9有无断路，V1、V2基极回路元件D5、R4、R6、D8、R11、R8损坏，IC1、V3、V4损坏而无调宽脉冲输出。外加电源，用示波器测IC1第脚，应有正常的锯齿状振荡波形，若定时元件R19、C10正常而无波形，可判定IC1坏。IC1第、(11)脚应测得正常的方波，当测其无波形或不正常时，若各引脚电压正常，应更换IC1。若V3、V4波形不正常，查Rl2、V3、V4和外围元件。附表和图4列出在外接十15V稳压电源、十44V输出端空载条件下IC1、IC2各管脚对地电压值和关键点波形图，供检修参考。ICl第(14)脚电压(+5V基准电压)若不正常，ICl第(13)、脚电压都会不正常，IC2有关引脚电压也会不正常。断开IC1第(14)脚外电路后，若各引脚电压仍不正常，则可判定IC1损坏充电器性能的优劣及对电池寿命的影响，主要在于过充和欠充两方面。其中过充会冲击电池正极板上的活性物质，使其软化脱落而损坏；而欠充会使极板上的硫酸铅不能完全转变为金属铅和二氧化铅，除使电池容量不足外，还会形成硫酸铅结晶的积累而导致强力硫化，使放电能力下降。因此，无论采用何种充电方法，均须具备防过充和欠充的功能。 一、CD-L-36型电动自行车电池充电器 这是一种脉冲调制(PWM)式开关电源充电器，具有恒流充电、充电电压监测防过充和涓流充电等功能。1主要技术参数：(1)输入电源电压为175266V(50Hz60Hz)。(2)输出电压：44.3V0.3V。输出电流(视电池容量不同)：1.82A。若被充电池容量为12Ah，则充电时间约为9小时充电效率约为88%。2电路原理测绘电路原理图见附图1所示。市电经C1、L共轭抗干扰电路、D1D4整流、BT扼流、C3滤波后形成310V左右直流电压，经启动电阻R1、R2加至脉宽调制IC1(TL3842F)脚，IC1起振，从脚输出激励脉冲，激励V1(ZRFP750)场效应管，T初级线圈N1有脉冲电流，N2产生感应电流经D5、R4回授给IC1脚供电，使IC1建立稳定的振荡脉冲输出。同时，在N3感生的电流经D7(BYW29)整流、C16滤波后输出44V0.3V充电电压。 当输出端接上被充电池(残余电压为32V左右)时，将输出1.8A2A的充电电流，在充电限流/恒流取样电阻R8(1.5)上的压降大于(TC431)中2.5V基准比较电压，使V3 K极电位降低，LED2(红)发光，表示正在充电。 V5、R28、R26、R18等构成电压监测电路，以保证不过充。由于开始充电时，被充电池电压较低，而且在R18上的恒流充电电压降较大，所以V5(TC431)的R端电压远低于2.5V，V5 K极电位较高，LED2(绿)不亮，IC2、脚间电压很小，其、脚间内阻呈高阻抗，使IC1脚(误差放大器反相输入端)的电位较低；脚电位保持不变，所以脚保持输出脉宽较宽且较稳定的激励脉冲，使T次级持续输出额定充电电流。随着充电电压上升，当将要达到额定电压(44V)时，由于V5的反馈作用充电电流也有所下降，V5 R极取样电压高于2.5V，V5 K极电压立即下降，使IC2、脚间电压升高，、脚间内阻下降，IC1、脚电压均上升，使脚输出脉冲宽度变窄，T次级输出电流大大减小。此时因R18上的电流减小，压降变低，V3 K极电位升高，LED1熄灭；与此同时LED2因V5 K极电位降低而点亮，表示电池已充足，恒流充电阶段结束，进入浮充(涓流)阶段。此时，在浮充阶段(约2小时)内随时都可取用电池。3故障检修 (1)故障现象：无充电电压输出。 首先查C3上有无310V直流电压，若无且BX未熔断，多数是电源电路(如L、D1D4、RT等)有开路故障。而BX熔断，可能为电源电路有短路情况或V1击穿所致。 如果有310V电压，故障原因就较多，如IC1未起振等应查IC1的工作状态。先查IC1脚有无20V左右的电压、脚有无5V基准电压；然后查其余各脚在空载情况下的电压，正常时脚为0V、脚为2V、脚为0.5V。而、脚受控于IC2脚电压，在空载时脚为3.8V、脚为1V左右。若上述相符则IC1等基本正常。应查T次级N3、D7有无开路等。 (2)故障现象：电池长时间充不满。 此时两个指示灯之一亮，应查电池本身及输出插头接触是否良好。若指示灯部不亮，而输出电压较低，可能是IC1工作不正常或V1不良，可在空载情况下测IC1各脚电压，若正常查输出部分。如R26虚焊(似通非通)，使V5取样电压时高时低，IC2、脚电压时高时低此时脉宽也时宽时窄，导致输出电流不恒定，因而电池久充不满。二、快达DZ-2-48型智能全自动充电器 这款自激/他激式半桥驱动脉宽调制充电器，适用于电摩和电三轮。采用恒压、限流和在浮充时采取变压、变流保持的方式，提高充电效率。具有过充、过流、短路保护等功能，电池充满后自动转入浮充状态。1主要技术参数：(1)输入电压：AC220V10%。(2)输出电压：DC59V0.2V。(2)输出电流：2.5A。2电路原理 测绘电路原理图如图2所示。220V市电经L1、C11、C10高频抑制，D13-D16整流、C12滤波，建立约310V直流电压。V3、V4、T1等组成半桥式变换器，开始通电即形成较弱的自激振荡，V3、V4交替导通和截止。这样，T1的N3和T2的N1，经隔直电容C9，在V3、V4交替导通和截止的过程中感生电磁势，一方面通过T1N3的回授维持变换器的振荡；另一方面经T2N1将电磁能耦合至T2的N2和N3，经D9、D10全波整流得到20V电压。此电压给IC1(TL494CN)12脚Vcc端供电；同时，LED1(红色)亮；12V风扇电机旋转，给机内风冷。并在IC1内部建立起5V基准电压，此电压经C3给IC1脚以高电平，当C3充电结束，使脚复位为低电平时，由IC1、脚和C1、R29组成的振荡电路起振。从、11脚分别输出相位相差180的激励脉冲，分别激励V1、V2导通和截止，经T1的N4、N5中建立的高频电磁势，耦合到T1的N1、N2进一步增强了对V3、V4的激励，形成强烈的他激振荡。进而经T1的N3、T2的N1形成强电磁势，在T2的N2、N1感应稳定的电压，T2的N4、N5输出的电压经高频对管V5全波整流，经L2高频扼流、二极管(6A10)输出。此时，对在X2输出插接件上的被充电电池组(48V)进行恒流充电。电路中R20(100k)和R28(10k)分压，加至IC1脚，设置了一个死区控制电位，以设定占空比。也可以说使脚、11脚输出的激励脉冲之间形成一段静止区，以使V1、V2在导通/截止的交越瞬间不致发生同时导通。图中D1、D2用以抬高V1、V2射极的电位，以使其截止可靠。 (1)充电指示和过流保护在恒流充电期间，充电电流在取样电阻R37上形成负极性电流取样电压(视电池容量不同约-2V3V)，此负电压一路经R30加至IC2脚，使脚输出高电平，使双色LED2的红色指示灯亮，表示正在恒流充电；另一路经R16传输至IC1 15脚(控制放大器反相输入端)。一旦过流(甚至发生短路)，在R37上产生较大的负电压，将使IC1输出的激励脉冲宽度大大减小，使输出电压大大降低(甚至无输出)而保护充电器和被充电池。 (2)过压保护 当充电电池电压逐渐升高到接近设定的59V额定电压时，在R25(2k)上的取样电压，使IC1脚电压超过由IC1 14脚输出的5V基准电压，并经R19、R27分压设定的脚电压(3V)时，将使IC1输出的脉冲宽度大大减小。这时，T2的N4、N5输出电流转为涓流，维持浮充电，在R37上的压降(负电压)减小，IC1的基准电压使IC2脚呈正电位，使脚输出低电平(LED2熄灭)，并使脚输出高电平，LED2亮，表示恒流充电阶段结束进行浮充电阶段。在2小时内随时都可取用电池。 应注意，取下已充满的电池前应先切断充电器输入端的市电；而充电时应先接上被充池再接通市电。3常见故障检修(1)故障现象：无充电电压输出，连空载时也无输出。 此故障的检修重点在电源输入和变换部分。首先测C12上有无310V直流电压，如有，多数为V3、V4变换部分未起振。若用数字万用表测V3、V4基极对发射极之间应有-0.3V左右的电压，否则未起振。此时