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电动车充电器原理2012年02月27日 09:32:56 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。其电原理图和元件参数见 图表1工作原理：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（200300 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0.150.18V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200mA300mA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。12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。第二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。图2 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0.3A0.4A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。原创文章/public/tool/kbview/cid/10/kid/1969【请保留版权，谢谢！】文章出自电子元件技术网显示器电源UC3842管脚功能入正常电压脚号 功能 工作电压1、误差输出 3V 2、反馈输 1.8V3、过流保护 0.1V 4、振荡 0.7V5、地 0 V 6、脉冲输出 1.5 V7、供电 14V 8、5V基准电压 5V在国产的显示器中，电源PWM控制电路最常用的集成电路型号就是uc3842（或KA3842）。下面简单介绍一下uc3842好坏的判断方法： 在更换完外围损坏的元器件后，先不装开关管，加电测uc3842的7脚电压，若电压在10-17V间波动，其余各脚也分别有波动的电压，则说明电路已起振，uc3842基本正常;若脚电压低，其余管脚无电压或不波动，则uc3842已损坏。 在uc3842的7、5脚间外加+17V左右的直流电压，若测8脚有+5V电压，1、2、4、6脚也有不同的电压，则uc3842基本正常，工作电流小，自身不易损坏它损坏的最常见原因是电源开关管短路后，高电压从G极加到其6脚而致使其烧毁而有些机型中省去了G极接地的保护二极管，则电源开关管损坏时，uc3842和G极外接的限流电阻必坏此时直接更换即可。 需要注意的是，电源开关管源极（S极）通常接个小阻值大功率的电阻作为过流保护检测电阻此电阻的阻值一般在0.2-0.6之间，大于此值会出现带不起负载的现象（就是次极电压偏低）。 由于uc3842（KA3842）的工作电压和输出功率均与UC3843（KA3843）相差甚远， 3842系列和3843系列在启动电压和关闭电压方面也存在着较大的区别.前者的启动电压为16V，关闭电压为10V;后者的启动电压为8.5V，关闭电压为7.6V。这两个系列的IC不能直接代换。如确有必要用后者代换前者时，要对电路加以改造方可。因此，这一点在维修工作中必须要注意。电动车充电器3842电路根据电动自行车铅酸蓄电池的特点，当其为36V/12AH时，采用限压恒流充电方式，初始充电电流最大不宜超过3A。也就是说，充电器输出最大达到43V/3A/129W，已经可满足。在充电过程中，充电电流还将逐渐降低。以目前开关电源技术和开关管生产水平而言，单端开关稳压器输出功率的极限值已提高到180W，甚至更大。输出功率为150W以下的单端它激式开关稳压器，其可靠性已达到极高的程度。MOS FET开关管的应用，成功地解决了开关管二次击穿的难题，使开关电源的可靠性更上一层楼。目前，应用最广的、也是最早的可直接驱动MOS FET开关管的单端驱动器为MC3842。MC3842在稳定输出电压的同时，还具有负载电流控制功能，因而常称其为电流控制型开关电源驱动器，无疑用于充电器此功能具有独特的优势，只用极少的外围元件即可实现恒压输出，同时还能控制充电电流。尤其是MC3842可直接驱动MOS FET管的特点，可以使充电器的可靠性大幅提高。由于MC3842的应用极广，本文只介绍其特点。MC3842为双列8脚单端输出的它激式开关电源驱动集成电路，其内部功能包括：基准电压稳压器、误差放大器、脉冲宽度比较器、锁存器、振荡器、脉宽调制器(PWM)、脉冲输出驱动级等等。MC3842的同类产品较多，其中可互换的有UC3842、IR3842N、SG3842、CM3842(国产)、LM3842等。MC3842内部方框图见图1。其特点如下：单端PWM脉冲输出，输出驱动电流为200mA，峰值电流可达1A。启动电压大于16V，启动电流仅1mA即可进入工作状态。进入工作状态后，工作电压在1034V之间，负载电流为15mA。超过正常工作电压，开关电源进入欠电压或过电压保护状态，此时集成电路无驱动脉冲输出。内设5V/50mA基准电压源，经2:1分压作为取样基准电压。输出的驱动脉冲既可驱动双极型晶体管，也可驱动MOS场效应管。若驱动双极型晶体管，宜在开关管的基极接入RC截止加速电路，同时将振荡器的频率限制在40kHz以下。若驱动MOS场效应管，振荡频率由外接RC电路设定，工作频率最高可达500kHz。内设过流保护输入(第3脚)和误差放大输入(第1脚)两个脉冲调制(PWM)控制端。误差放大器输入端构成主脉宽调制(PWM)控制系统，过流检测输入可对脉冲进行逐个控制，直接控制每个周期的脉宽，使输出电压调整率达到0.01%/V。如果第3脚电压大于1V或第1脚电压小于1V，脉宽调制比较器输出高电平使锁存器复位，直到下一个脉冲到来时才重新置位。如果利用第1、3脚的电平关系，在外电路控制锁存器的开/闭，使锁存器每个周期只输出一次触发脉冲，无疑使电路的抗干扰性增强，开关管不会误触发，可靠性将得以提高。内部振荡器的频率由第4、8脚外接电阻和电容器设定。同时，内部基准电压通过第4脚引入外同步。第4、8脚外接电阻、电容器构成定时电路，电容器的充/放电过程构成一个振荡周期。当电阻的设定值大于5k时，电容器的充电时间远大于放电时间，其振荡频率可根据公式近似得出：1/Tc1/0.55RC1.8/RC。由MC3842组成的输出功率可达120W的铅酸蓄电池充电器如图2所示。该充电器中只有开关频率部分为热地，MC3842组成的驱动控制系统和开关电源输出充电部分均为冷地，两种接地电路由输入、输出变压器进行隔离，变压器不仅结构简单，而且很容易实现初次级交流2000V的抗电强度。该充电器输出端电压设定为43V/1.8A，如有需要可将电流调定为3A，用于对容量较大的铅酸蓄电池充电(如用于对容量为30AH的蓄电池充电)。市电输入经桥式整流后，形成约300V直流电压，因而对此整流滤波电路的要求与通常有所不同。对蓄电池充电器来说，桥式整流的100Hz脉动电流没必要滤除干净，严格说100Hz的脉动电流对蓄电池充电不仅无害，反而有利，在一定程度上可起到脉冲充电的效果，使充电过程中蓄电池的化学反应有缓冲的机会，防止连续大电流充电形成的极板硫化现象。虽然1.8A的初始充电电流大于蓄电池额定容量C的1/10，间歇的大电流也使蓄电池的温升得以缓解。因此，该滤波电路的C905选用47F/400V的电解电容器，其作用不足以使整流器120W的负载中纹波滤除干净，而只降低整流电源的输出阻抗，以减小开关电路脉冲在供电电路中的损耗。C905的容量减小，使得该整流器在满负载时输出电压降低为280V左右。U903按MC3842的典型应用电路作为单端输出驱动器，其各引脚作用及外围元件选择原则如下(参见图1、图2)。第1脚为内部误差放大器输出端。误差电压在IC内部经D1、D2电平移位，R1、R2分压后，送入电流控制比较器的反向输入端，控制PWM锁存器。当1脚为低电平时，锁存器复位，关闭驱动脉冲输出，直到下一个振荡周期开始才重新置位，恢复脉冲输出。外电路接入R913(10k)、C913(0.1F)，用以校正放大器频率和相位特性。第2脚内部误差放大器反相输入端。充电器正常充电时，最高输出电压为43V。外电路由R934(16k)、VR902(470)、R904(1k)分压后，得到2.5V的取样电压，与误差放大器同相输入端的2.5V基准电压比较，检出差值，通过输出脉冲占空比的控制使输出电压限定在43V。在调整此电压时，可使充电器空载。调整VR902，可使正负输出端电压为43V。第3脚为充电电流控制端。在第2脚设定的输出电压范围内，通过R902对充电电流进行控制，第3脚的动作阈值为1V，在R902压降1V以内，通过内部比较器控制输出电压变化，实现恒流充电。恒流值为1.8A，R902选用0.56/3W。在充电电压被限定为43V时，可通过输出电压调整充电电流为恒定的1.75A1.8A。蓄电池充满电，端电压43V，隔离二极管D908截止，R902中无电流，第3脚电压为0V，恒流控制无效，由第2脚取样电压控制充电电压不超过43V。此时若充满电，在未断电的情况下，将形成43V电压的涓流充电，使蓄电池电压保持在43V。为了防止过充电，36V铅酸蓄电池的此电压上限不宜使电池单元电压超过2.38V。该电路虽为蓄电池取样，实际上也限制了输出电压，如输出电压超过蓄电池电压0.6V，蓄电池电压也随之升高，送入电压取样电路使之降低。第4脚外接振荡器定时元件，CT为2200pF，RT为27k，R911为10。该例中考虑到高频磁芯购买困难，将频率设定为30kHz左右。R911用于外同步，该电路中可不用。第5脚为共地端。第6脚为驱动脉冲输出端。为了实现与市电隔离，由T902驱动开关管。T902可用55mm磁芯，初次级绕组各用0.21mm漆包线绕20匝，绕组间用20.05mm聚脂薄膜绝缘。R909为100，R907为10k。如果Q901内部栅源极无保护二极管，可在外电路并入一只1015V稳压管。第7脚为供电端。为了省去独立供电电路，该电路中由蓄电池端电压降压供电，供电电压为18V。当待充蓄电池接入时，最低电压在32.4V35V之间，接入18V稳压管均可得到18V的稳定电压。滤波电容器C909为100F。第8脚为5V基准电压输出端，同时在IC内部经R3、R4分压为2.5V，作为误差检测基准电压。充电器的脉冲变压器T901可用市售芯柱圆形、直径12mm的磁芯(芯柱对接处已设有1mm的气隙)。初级绕组用0.64mm高强度漆包线绕82匝，次级绕组用0.64mm高强度漆包线双线并绕50匝。初次级之间需垫入3层聚脂薄膜。该充电器的控制驱动系统和次级充电系统均与市电隔离，且MC3842由待充蓄电池电压供电，无产生超压、过流的可能，而T901次级仅有的几只元器件，只要选择合格，击穿的可能性也几乎为零，因此其可靠性极高。此部分的二极管D911可选择共阴或共阳极，将肖特基二极管并联应用。D908可选用额定电流5A的普通二极管。次级整流电路滤波电容器选用220F已足够，以使初始充电电流较大时具有一定的纹波，而起到脉冲充电的作用。该充电器电路极为简单，然而可靠性却较高，其原因是：MC3842属逐周控制振荡器，在开关管的每个导通周期进行电压和电流的控制，一旦负载过流，D911漏电击穿；若蓄电池端子短路，第3脚电压必将高于1V，驱动脉冲将立即停止输出；若第2脚取样电压由于输出电压升高超过2.5V，则使第1脚电压低于1V，驱动脉冲也将被关断。多年来，MC3942被广泛用于电脑显示器开关电源驱动器，无论任何情况下(其本身损坏或外围元件故障)，都不会引起输出电压升高，只是无输出或输出电压降低，此特点使开关电源的负载电路极其安全。在该充电器中MC3842及其外电路都与市电输入部分无关，加之用蓄电池电压经降压、稳压后对其供电，使其故障率几乎为零。该充电器中唯一与市电输入有关的电路是T901初级和T902次级之间的开关电路，常见开关管损坏的原因无非两方面：一是采用双极型开关管时，由于温度升高导致热击穿。这点对Q901的负温度系数特性来说是不存在的，场效应管的漏源极导通的电阻特性本身具有平衡其导通电流的能力。此外，由于开关管的反压过高，当开关管截止时，反向脉冲的尖峰极易击穿开关管。为此，该电路中通过减小C905的容量，以在开关管导通的大电流状态下适当降低整流电压。二是采用中心柱为圆型的铁氧体磁芯，其漏感相对小于矩形截面磁芯，而且气隙预留于中心柱，而不在两侧旁柱上，进一步减小了漏感。在此条件下选用VDS较高的开关管是比较安全的。图2中Q901为2SK1539，其VDS为900V，IDS为10A，功率为150W。也可以用规格近似的其它型号MOS FET管代用。如果担心尖峰脉冲击穿开关管，可以在T901的初级接入通常的C、D、R吸收回路。由于该充电器的初始充电电流、最高充电电压设计均在较低值，且充满电后涓流充电电流极小，基本可以认为是定时充电。如一只12A时的铅酸蓄电池，7小时即可充满电，且充满电后，是否断电对蓄电池、充电器影响均极小。试用中，晚上8点接入电源充电，第二天早7点断电，手摸蓄电池、充电器的外壳温度均未超过室温一、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