三段式充电器充电过程及相关参数

1、三段式充电器充电过程及相关参数 窗体顶端普通三段式铅酸蓄电池充电器，充电过程如下：恒流充电阶段，充电器充电电流保持恒定，充入电量快速增加，电池电压上升；恒压充电阶段，充电器充电电压保持恒定，充入电量继续增加，电池电压缓慢上升，充电电流下降；蓄电池充满，充电电流下降到低于浮充转换电流，充电器充电电压降低到浮充电压；浮充充电阶段，充电器充电电压保持为浮充电压；第一个重要参数是涓流阶段的低恒压值，第二个重要参数是第二阶段的高恒压值，第三个重要参数是转换电流。这三个重要参数与电池数目有关，与电池的容量Ah 有关，与温度有关，与电池种类有关。为了方便大家记忆，下面以最常见的电动自行车（四块12V串联的1

2、0Ah电池）所用的三段式充电器为例简单介绍一下：首先讨论涓流阶段的低恒压值，参考电压为55.2V左右。测量方法：一般可以使用一只精度高的数字万用表测量充电器的开路电压（一般充电器都有防止倒流二极管，所以测量到的电压值要减去1伏），此值高将使电池失水，容易使电池发热变形；此值低不利于电池充足电。此值在南方要低于55.2V；这个参数是相对严格的，不可以大于参考值。其次讨论第二阶段的高恒压值，参考电压为58.8V左右。此值高有利于快速充足电，但是容易使电池失水，充电后期电流下不来，结果使电池发热变形；此值低不利于电池快速充足电，但有利于向涓流阶段转换。这个值虽然没有第一个值那样严格，但是也不要过高。

3、最后讨论转换电流，参考电流为300-400毫安左右。此值高有利于电池寿命，不容易发热变形；此值低充入电量略多一点，有利于充足电，但是由于较长时间高电压充电，容易使电池失水，使电池发热变形。特别个别电池出现问题时，充电电流降不到转折电流以下时，会连累好电池也被充坏。给出的参考值有一定 范围，正负50毫安甚至100毫安都是允许的，但是不允许小于200毫安。充电器使用方法1.使用方法给蓄电池充电要按正确的方法进行。充电时，先将充电器输出插头插入蓄电池箱，再将充电器的输入插头插入市电电源插座，充电结束后，要将充电器的插头从市电电源的插座上取下来。提示：一般充电器的红色发光管发光时，表明处于大电流的充电

4、状态;绿色发光管发光时，表明蓄电池电量基本充满，进入小电流(涓流)的“浮充”状态，浮充的时间最好能达到2小时左右，确保蓄电池充足电。2.注意事项充电时要注意的事项:一是在通风良好的环境下进行，以免温度过高给充电器和蓄电池带来危害;二是充电过程中如果闻到异味或充电器外壳温度过高，应立即停止充电，对充电器进行检修或更换;三是不要让金属、水等导电物质进入充电器内部，禁止潮湿环境下使用，以免充电器内部的电子元器件被短路损坏。另外，充电时还要避开儿童，以免儿童触电。维修常用工具 1.螺丝刀维修人员一般需要准备大、中、小三种规格的“十”字和“一”字电工专用螺丝刀(也叫改锥)，以便维修时能松动和紧固各种圆头

5、或平头螺钉。目前常用的螺丝刀多属于带磁性螺丝刀，而采用电动螺丝刀效率会更高。2.电烙铁电烙铁是用于锡焊的专用工具，普通电烙铁有内加热和外加热两种，它的电功率通常在1030OW。而电动自行车维修最好采用25W和50W两种规格的电烙铁。25W电烙铁通常用于焊接电路板一上的元器件，5OW电烙铁则用于焊接供电线路上较大的焊点。松香是用于辅助焊接的辅料。为了避免焊接新的器件或导线时出现虚焊的现象，需将它们的引脚或接头部位沾上松香，再镀上焊锡进行焊接。塑料盒装的松香实物如图5-6所示。注意：焊接时不能用过多的松香，这样不仅浪费，而且会弄脏电路板。4. 锡丝锡丝是用于焊接的主要材料。目前许多锡丝内置了松香，

6、焊接时通常不需要再单独使用松香。注意：焊接时的焊点大小要合适，过大则浪费材料，过小则容易脱焊;并且焊点要圆滑，不能有毛刺。另外，焊接时间也不要过长，以免烫坏焊接的元件或电路板。 5.吸锡器吸锡器是专门用来吸取电路板上焊锡的工具。拆卸集成电路、开关变压器、开关管等元器件时，由于它们引脚较多或焊锡较多，所以需要用电烙铁将所要拆卸元器件引脚上的焊锡熔化后，再用吸锡器将焊锡吸掉。6.尖嘴钳、偏嘴钳、克丝钳尖嘴钳采用尖嘴结构，便于夹捏，所以它主要用于夹持安装较小的垫片和弯制较小的导线等;偏嘴钳(也叫斜口钳、偏口钳)可以用来剪切导线;克丝钳(也叫钢丝钳)用来剪断钢丝等。7.剥线钳剥线钳也叫拔丝钳，它主要用

7、来剥去导线塑料皮。它具有0.5mm,0.8mm,1mm等不同的口，以胜任不同线径导线的剥皮工作。它的实物外形如图5-10所示。8.毛刷毛刷是用于清扫灰尘的工具，另外，常用的工具还有镊子。维修电动自行车充电器常用的仪器维修电动自行车充电器常用的仪器有万用表、稳压电源、示波器、充电器检测器等。1.万用表常见的万用表有指针式万用表和数字式万用表， (1)指针式万用表指针式万用表具有指示直观，测量速度快等优点，但它的输入阻抗相对较小，测量误差较大，通常用于测量可变的电压、电流及电阻值，并可通过观察表头指针的摆动情况来判断电压、电流的变化范围。注意：一是由于指针式万用表的表头由机械零件构成，所以使用时尽

8、可能不要碰撞、震动，以免损坏;二是由于指针式万用表的保护性能较差，所以使用要选择尹注意好挡位，以免因用错挡位而造成损坏;三是采用电阻挡测电容时需要将电容存储的电压放掉后再测量，以免万用表被过压损坏;四是测试完毕后，应将万用表置于空挡或最大交流挡。(2)数字式万用表数字式万用表具有输入阻抗高、误差小、读数准确和直观等优点，但显示速度较慢，一般用于测量电压、电流值。另外，数字式万用表具有“鸣叫”功能，测线路通/断比较方便准确。注意：现在市面的一些品质较低的数字万用表，测量充电器时，不太适应充电器的开关电源波形，有时会出现读数不准。2.直流稳压电源由于开关电源型充电器的电源IC在得到正常供电后就可以

9、工作，所以维修时可直接为电源IC供直流。电压，再对该IC关键脚的电压或波形进行测试，就可判断该IC是否损坏。这样可避免电源IC损坏导致开关管击穿。3.示波器示波器能够观察和测量各种时域信号波形。由于充电器内许多电路工作在脉冲状态，所以很多点的工作电压为非正弦波的交流电压，往往用万用表无法准确地测量，而示波器可直观地反应信号的波形;它还能定量地测量出电信号的各种参数，如频率、周期、幅度、直流电位等，帮助我们分析、判断故障部位所在。目前，电气维修常用示波器的工作频率为20lOOMHz。典型的双踪示波器如图所示。(1)注意事项为了安全、可靠地使用示波器，测试时应该注意一些事项。一是测试前，应先估算被

10、测信号幅度的大小，若不明确，应将示波器的幅度扫描调节旋钮(VOLTS/DIV)置于最大挡，以避免因电压过大而损坏示波器。二是示波器工作时，周围不要放一些大功率的变压器，以免使测出的波形出现重影或噪波干扰。三是示波器可作为高内阻的电流、电压表使用。因充电器电路中很多地方都是一些高内阻电路，若使用一般万用表测电压，由一于万用表的内阻较低，测量结果会不准确，而且可能会影响被测电路的正常工作。但由于示波器的输入阻抗较高，使用示波器的直流输入方式，先将示波器输入接地，确定好示波器的零基线，就能方便准确地测出被测信号的直流电压。四是在测量小信号波形时，由于被测信号较弱，示波器上显示的波形不易同步，这时可仔

11、细调节示波器上的触发电平控制旋钮，使被测信号稳定同步，必要时可配合调节扫描微调旋钮。提示：调节扫描微调旋钮会使屏幕上显示的频率读数发生变化，给计算频率造成一定困难，一般情况下，应将此旋钮顺时针旋转到底，使之位于校正位置(CAL)。(2)示波器在维修工作中的应用被测信号的幅度值:被测信号的幅度值等于被测信号在垂直方向所占的格数与幅度扫描调节旋钮(VOLTS/DIV)挡位的乘积，用公式表示:幅度值=幅度扫描调节旋钮(VOLTS/DIV)的挡位x被测信号所占的格数(上下格数)。如被测信号的波形如图5-15所示，幅度扫描调节旋钮(VOLTS/DIV)置于2V/DIV，测试探头置于1:1，由图中看出，该

12、波形的峰-峰值在垂直方向上占4格，根据上式可知该信号的幅度值为:2V/DIV4格=8V。若测试探头置于10:l,则被测信号的幅度值应乘以10，即为80V。该测信号的周期和频率:示波器上显示波形的周期和频率，用波形在x轴上所占的格数来表示;被测信号一个完整的波形所占的格数与扫描时间开关的挡位的乘积，就是该波形的周期（T），周期的倒数就是频率（f）,用公式表示就是:T=扫描时间选择开关的挡位x被测信号一个周期在水平方向所占的格数，频率(f)=1/T.在图5-15中，被测信号在一个周期内占用4格，若扫描时间选择开关的挡位置于0.5ms/DIV，则被测信号的周期为:0.5msx4格=2ms;频率为:f

13、=1/T=1/2ms=5OOHz。直流电压的测量:首先，调节面板控制旋钮，使显示屏显示一条亮线(扫描基线)，并上下调整，将此亮线与水平中心刻度线重合，作为参考电压。其次，将输入耦合开关置于“DC”位置，再将探针接到电路板相关测试点，若基准扫描线原来在中间位置，则正电压输入后扫描线上移，负电压输入后扫描线下移，用扫描线偏移的格数乘以幅度扫描调节旋钮的挡位数，即可计算出被测信号的直流电压值。交流电压的测量:首先，将输入耦合开关置于“AC”位置，将探针接到电路板相关测试点，从屏幕上读出波形峰-峰间所占的格数，将它乘以幅度扫描调节旋钮的挡位数，即可计算出被测流电压值。4.充电器测试仪模拟充电的动态过程

14、，显示充电过程中的电流、电压。电动自行车充电器常用的检修方法电动自行车充电器常用的检修方法，合理、熟练地掌握这些检修方法，是快速、安全排除故障的基础。1询问检查法询问检查法是检修电动自行车充电器最基本的方法。实际上，该方法也最容易被初学者和维修人员忽略。在维修前，仔细向用户询问故障特征、故障的形成是很重要的，对于许多检修工作可事半功倍。比如，得知充电器损坏是由于雨淋所致，则必须对电路板进行清洗，以免再次损坏。2直观检查法直观检查法是检修充电器的最基本方法。它是通过一听、二看、三摸、四闻来判断故障部位的检修方法，维修中可通过该方法对故障部位进行初步判断。(1)听听就是通过耳朵听来发现故障部位和故

15、障原因的检修方法。若充电器无电压输出且有高频噪声，则说明充电器已工作，但由于蓄电池或其自身异常不能正常工作，处于低频振荡状态。(2)看看就是通过观察来发现故障部位和故障原因的检修方法。如在检修充电器有时输出电压正常、有时不正常故障时，首先查看元器件的引脚是否脱焊，电路板是否开裂。另外，通过查看电源指示灯发光情况可对故障部位进行初步判断:若指示灯不发光，说明充电器无电压输入或未工作;检修充电器时，若发现保险管熔断或电阻烧断，则说明有过流现象。(3)摸摸就是通过用手摸来发现故障部位和故障原因的检修方法。比如在检修充电器输出电压低故障时，当摸开关管温度高于正常时的温度，就可判断有过流现象。(4)闻闻

16、就是通过鼻子闻来发现故障部位和故障原因的检修方法。比如检修充电器不工作故障时，若闻到异常的气味，说明充电器内部滤波电容或电阻损坏，也可能是晶体管或芯片损坏。3.电压测量法电压测量法是最常用的检修方法之一，就是通过测怀疑点电压是否正常来判断故障部位和故障原因。比如在检修蓄电池充电不足故障时，可通过测充电器输出电压判断充电器是否异常; 4.电阻测量法(1)作用电阻测量法是最主要的检修方法之一。该方法就是通过测量怀疑的线路板、器件的阻值来判断故障部位和故障原因。方法与技巧在检测线路板是否断路时，可采用万用表的“蜂鸣”挡(有的数字万用表该功能附加在“二极管”挡上)进行测量，若万用表发出鸣叫声，说明线路

17、正常;若没有鸣叫声，说明线路已断;若有时鸣叫有时无声，说明线路接触不良。(2)分类电阻测量法有在路检测和不在路检测两种。在路检测法就是在线路或电路板上直接检测元件的阻值，不在路检测就是单独检测该元件阻值。在检测二极管、三极管时可先采用在路检测法进行判断，若数据偏离过多，再采用不在路检测法进行判断。(3)注意事项采用在路检测电阻的方法时必须在断电后进行，并且被测元器件未并联小阻值的元器件，否则会导致检测的数据偏离正常值很多。5.温度法温度法就是通过摸一些元器件的表面，通过该元器件的温度是否过高，来判断故障原因和故障部位的一种方法。有一定维修经验后，用这种方法判断充电器的开关管、大功率限流电阻工作

18、是否正常时比较好用。如果通电不久元器件表面出现温度过高的现象，说明它们存在功耗大或过流现象。采用温度法时应注意安全，以免触电。6.代换法代换法就是用同规格正常的元器件代换被怀疑元器件来判断其是否正常的方法。实际维修中，通常采用代换法对性能不良的电容进行判断。对光电耦合器、集成电路等不易判断的元器件也常采用该方法进行判断。另外，也可采用代换法对性能不良的充电器进行判断。7.开路法开路法就是通过脱开某个器件判断故障部位的方法。比如，在维修充电器输出电压低且有高频叫声的故障时，若断开蓄电池，电压恢复正常，说明蓄电池异常;若电压依旧，说明充电器异常。在检修充电器输出电压故障时，若断开充电控制电路，输出

19、电压恢复正常，说明充电控制电路异常;若电压依旧，说明市电变换电路异常。8.短路法短路法就是通过短路某部分线路或某个器件来判断故障部位的一种方法9.安全供电法部分开关电源型充电器的稳压控制电路损坏后，会导致大量元器件损坏，为了降低维修成本，维修时多采用安全供电法进行维修。该方法主要有调压器降压法和白炽灯(灯泡)限流法两种。(1)调压器降压法调整调压器使其输出的电压降为100V左右后再给充电器供电。此时，若充电器输出电压仍高于正常值，说明充电器的稳压控制电路异常;若电压正常，调整调压器使充电器输入的市电电压缓慢升高直至220V，开关电源输出的电压始终保持正常，说明稳压控制电路正常。(2)灯泡限流法

20、首先取下市电输入回路的保险管，在其管座上串联接入一只60W左右的白炽灯，通过灯泡对市电电压限流、降压后通电，若限流的灯泡经短时间较强发光后变暗或熄灭，说明开关电源没有过流现象;若灯泡发光始终较强，说明稳压控制电路异常或开关电源有过流现象。稳压控制电路异常，使开关管导通时间延长或达到最大，开关管漏极电流增大，从而使灯泡发光始终较强，不能熄灭或变暗。开关电源的构成充电器采用的典型开关电源主要由市电滤波电路、市电变换电路、启动电路振荡器、PWM电路、激励电路、开关管、误差取样放大电路构成，如图5-16所示。市电滤波电路（1）电路分析充电器采用的市电滤波电路如图5-17所示。参见图5-17，该市电滤波

21、电路由互感线圈Ll和差模电容C1、C2以及共模滤波电容C3、C4组成。该滤波电路不仅可滤除市电电网中的高频干扰脉冲，以免电网中的干扰脉影响开关电源正常工作，同时还可以阻止开关电源产生的高频脉冲进入电网中，影响其他用电设备的正常工作。L1由一个磁芯和两个匝数相同、但绕向相反的绕组构成，因此该电感的磁芯不会饱和，可有效地抑制对称性干扰脉冲，并且抑制效果与电感量成正比。差模电容(也称X电容)C1、C2主要用来抑制对称性干扰脉冲，抑制效果和电容容量成正比。但容量也不能过大，否则不仅会浪费电能，而且容易导致市电过流。R1是Cl、C2的泄放电阻，在断电后为C1、C2提供放电回路，使Cl和C2在下次通电时能

22、够更好地抑制干扰脉冲。放电效果与R1的阻值成反比，但阻值过小会浪费电能，并且R1容易损坏。共模电容(也称Y电容)C3、C4主要用来抑制不对称性干扰脉冲，抑制效果和电容容量成正比。但容量也不能过大，否则会影响开关电源正常工作。部分开关电源在R1两端接一只压敏电阻RV，以防止市电电压中的尖峰脉冲危害开关电源.。（2）典型故障高频滤波电容滤波电容Cl、C2和压敏电阻RV过压损坏后，表面通常有裂痕或黑点;Cl、C2和RV击穿短路后，会引起保险管FU1过流熔断。互感线圈若互感线圈L1的绕组松动，会发出“吱吱”声;若它的绕组出现匝间短路，会导致保险管FU1过流熔断，此时它的绕组有发黑等异常现象;若Ll的引

23、脚脱焊，会导致开关电源因无市电电压输入而不工作，产生无电压输出且指示灯不亮的故障。保险管保险管FU1内部的保险丝(熔体)过流熔断后，熔体的残渣会在玻璃壳内壁上产生黑斑或黄斑，有时还会导致玻璃壳因过热而破裂。若玻璃壳内壁上有严重的黑斑或黄斑，说明过流情况较严重，通常为开关管、市电整流滤波元器件击穿所致;若玻璃壳上有轻微的黄斑，说明过流不严重，可能是保险管自身损坏。他激式开关电源的启动电路 工作过程第一种是由市电电压变换电路产生的300V电压经电阻R1限流、降压后，对电源控制芯片（现在大部分是3842）IC1供电端Vcc外接的滤波电容C2充电，当C2两端电压达到IC1内启动电路的启动阈值后，ICl

24、内的启动电路开始工作并使基准电压发生器输出电压，为振荡器等电路供电，实现开关电源的启动;第二种是市电电压经整流管VDl、限流电阻R1. IC1供电端Vcc外接的滤波电容C2和整流管VD2构成整流滤波回路，在C2两端建立启动电压，当C2两端电压达到IC1内启动电路的启动闽值后IC1启动;第三种是市电电压经电阻Rl, IC1供电端Vcc外接的滤波电容C2和整流器VD1内的一个整流管构成回路，回路中的电流在C2两端建立启动电压，当C2两端电压达到ICl内启动电路的启动闽值后，开关电源启动;第四种由300V电压直接为电源控制芯片内的启动电路供电，使该芯片启动。 故障特征限流电阻R1的阻值增大或开路后，

25、会导致电源控制芯片或电源厚膜电路IC1供电端输入的启动电压不足，产生IC1内的启动电路不能启动或启动困难故障;同样滤波电容C2容量减小或漏电，也会产生该故障。此外，第二种启动方式中的整流管VD2导通电阻大，也会产生该故障。 (2)他激式开关电源他激式开关电源的振荡脉冲由单独设置的振荡器产生，常见的振荡器和波形如图5-24所示。 工作过程开机瞬间由于定时电容C1两端电压为0，所以比较器的反相输入端电压为0,而比较器的同相输入端输入的是基准电压，所以输出端V0输出的脉冲为高电平。该电压不仅使泄放二极管VD1截止，而且通过R4使比较器的同相输入端电压升高到+VT。同时，Vcc通过Rl对Cl充电，随着

26、充电的不断进行，Cl两端电压逐渐升高并达到+VT时，比较器翻转，它的输出端V0输出低电平信号，不仅通过R4使比较器同相输入端电压下降到-VT，而且通过VD1为Cl提供放电回路，使C1两端电压迅速下降。当Cl两端电压低于-VT后比较器再次触发翻转，V0变为高电平，重复以上过程，振荡器输出矩形脉冲信号。同时，Cl两端形成了-VT到+VT变化的锯齿波脉冲。故障特征定时元件R1、Cl或比较器异常不能形成振荡脉冲时，会导致开关电源无电压输出。当R1、Cl异常形成的振荡脉冲频率较低时，会导致开关电源带载能力差。充电器典型故障分析一不能充电不能充电说明充电器无电压输出，此时可根据充电器上的指示灯(电源指示灯

27、或充电指示灯)是否发光来判断故障部位。若指示灯不发光，说明充电器没有供电或充电器内的开关电源未工作;若充电器的指示灯发光正常，说明充电器的电压输出电路异常。下面对这两种情况分别进行介绍。1.指示灯不发光指示灯不发光时，首先要检查充电器有无220V供电，若没有供电，检查包括插座在内的市电供电系统;若有供电，说明充电器损坏。确认充电器异常后，再通过市电输入部位的保险管是否正常进一步判断故障部位，若保险管熔断，说明市电滤波电路、市电变换电路(300V)供电电路、开关电源的开关管损坏。若保险管正常，测开关电源有无电压输出，若有，检查充电电压输出回路;若没有，说明开关电源未工作。开关管击穿开关管击穿是开

28、关电源最常见的故障，也是比较难维修的故障，因为开关管击穿多因过压、过流或功耗大引起。过压损坏的原因:一是市电过高，导致300V供电过高;二是尖峰脉冲吸收回路开路;三是稳压控制电路异常，使开关管导通时间过长，导致开关变压器各个绕组输出的电压升高。二是开关电源电压输出电路的整流滤波元件漏电或击穿。功耗大损坏的原因:一是电源控制芯片异常，不能输出正常的开关管激励信号;二是激励电路的阻容元件或变压器等元件异常，不能为开关管提供正常的激励信号;三是开关变压器异常;四是300V供电滤波电容容量减小。目前的开关电源都具有完善的过流保护功能，所以开关管损坏多因过压。方法与技巧：怀疑稳压控制电路异常时，应采用降

29、压供电或灯泡限流，以免检修过程中导致开关管过压损坏。注意：稳压控制电路异常引起充电器输出电压升高时，还容易导致蓄电池过压损坏(表面有鼓包的现象)。蓄电池鼓包还有一个重要的原因是洗车时蓄电池盒进水，导致蓄电池短路放电 。开关电源不工作若开关电源不工作，主要检查启动电路、振荡电路、保护电路。由于该故障不会导致大面积元件损坏，所以比较容易检修。但检修开关电源不启动故障时，要检测300V供电的滤波电容是否存电，以免遭电击或损坏仪表。 2.指示灯发光该故障可根据充电器结构不同具体分析。对于充电电压输出回路有保险管的充电器，首先检查保险管是否熔断，若保险管熔断，需检查蓄电池是否正常;若保险管正常，检查整流管、电感。对于设置蓄电池防反接电路的充电器