电动车充电器原理及维修1综述VIP

1、YX-48V 型额定输入电压额定输入功率额定输出电压额定输出电流适用电池：铅酸48V 17AH输出插头极性：注意事项使用前请阅读说明书用于户内使用，谨防雨淋。在接通或断开充电器与电池的连接前先断开电源。严禁接近爆炸性气体，谨防火焰或火花，充电过程中提供足够的通风。确认交流电压是否与充电器输入电压相符。确认充电器是否与电池相符。禁止给不可再充电的电池充电。内有高压，非专业人员请勿打开。使用时，请勿给小孩玩弄。YIN HUA智 能 型 充 电器无锡银花电讯器材厂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

2、电原理图和元件参数见 图表 1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

3、 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

4、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砥运算放大器，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LM35瞅供基准电压，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

5、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 200m/V300mAM, 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C

6、11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UC3842W 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

7、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®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,

8、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。见图表2220V 交流电

9、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

10、 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

11、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。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

12、路、 充电状态指示电路和交流输入电路四个部分。1.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

13、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

14、，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

15、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，C5十一V1 ce fT2的、端fT3的、端-C6-C5-。V2导通时，C5十一C4T3的、端fT2的、端-V2 ce -C5-。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

16、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

17、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

18、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

19、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

20、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。由于我所经营的电动车配的是494 的充电器，所以修了不少。除了常见的烧13007 和 2.2 欧姆电阻，这几天又遇到了两个不常见的：也是烧了 13007 等， 换上之后怪事来了： 充电器没有规律地吱吱叫， 并且空载电压60v 左右变化。用充电器检测仪稍微加载则空载电压正常，且没有吱吱声换 1815.494 都不行，最后换了升压变压器(中等个头的那个应该这么叫吧？)一切正常

21、！巧的很，次日又遇到和上一个一样的，依法炮制，药到病除这是推动变压器砸间断路的问题，1815是推免放大管，13007是开关功率管，其工作原理是：T4时推动变压器，Q1Q2为推免放大管，Q3Q4是功率开关管，R5R6是Q1的工作点上， 下偏执电阻，R7R8是Q2的工作点上，下的偏执电阻，Q1Q2轮流工作，经变压器 T4耦合推动Q3Q4轮流工作。功率开关管的损耗会变成热量，威胁器正常工作和安全， 要严格控制。损耗主要是导通损耗和开关损耗，其中开关损耗主要是从在截止到导通艺妓导通到截止的过 渡时间，时间长损耗大，加快 Q3Q4管导通的措施之一，采用加速电容，以 Q3为例：基极 驱动通路串联有 D11

22、, R9, C17与它们并联，当 T4输出的正脉冲流向 Q3基极时，C17两 端电压为零不能突变，相当于将D11, R9短路，Q3的基极驱动通路阻抗低，快速导通，同时C17充电，两端电压上升左正右负，当T4输出为反向时，其负电压和C17两端电压串联加到Q3基极，使Q3发射结强烈反偏，加速截止，C17两端电压经D1,R9放电，为下半个周期做准备。Q4的工作过程类似，C18为其加速电容，不再赘述。漫谈电动车铅酸电池充电器阅读:159电动车铅酸电池充电器 是电动车的必配件之一，也是电动车的关键配件 之一.如何判断电动车充电器的好坏是人们十分关心但又很难正确识别 的话题（只讨论铅酸电池充电器）.电动车

23、铅酸电池充电器到底是个什么东西？也许有人要笑了，这么简单的问题谁不知道.嘿!你先别笑，还真很难回答呢！充电器顾名思义是给电池充电用的，是电池的电能补充器.那么就电 池的电能补充为前提来讨论一下电动车充电器.现在充电器的花样繁多有恒功率充电器，有三段式充电器，有负脉冲充电器，有电池修复型充电 器，还有多段多功能的微电脑控制的智能充电器.也许你会问，那么多品种的充电器到底选哪种好？你先不管那么多，但有一点是明确的，充电器 是给电池充电的那么 ,充电器的好坏怎么来区分呢 ?听我慢慢导来.实际上,从本质上讲,充电器由电源变换部分（开关电源部分）和充电控制部分两大块组合而成的.充电器的可靠性主要是电源变

24、换部分决定的 ,如果一个充电器的电源变换部分没过关, 以后有最多的功能也没意义就是用 64 位微电脑控制,电池能越充越好都失去意义了.所以要识别充电器的好坏的第一个前提条件是电源变换部分是否可靠.开关电源的可靠性是充电器的好坏的必要条件.在充电器使用的开关电源来看,不外乎几种线路结构,对 PWM 控制方式分类有单端反激式单端正激式,半桥式,双管正激式,对 QR-PWM 准谐振式方式分类有单端反激准谐振式,单端正激准谐振式 ,不对称半桥准谐振式 .另外 ,全桥式,全桥准谐振式 ,还有 LLC 式在小功率电动车充电器上基本没什么应用不作讨论 .说了那么多你也许不明白,没关系,现在市场上做的充电器基

25、本上只有单端反激式和半桥式两种线路结构 ,现在来分析一下这两种线路的特点.单端反激式分析 : 由 PWM 控制芯片和功率场效应管及变压器组成.具有代表性的 PWM 控制芯片是UC3842,由 UC3842 设计的单端反激式开关电源的优点是: 电压范围比较宽,控制简单 ,成本相对较低.缺点是:属硬开关开关电源类,控制方式有电流连续和不连续两种 ,如果线路参数按电流连续方式设计,流过场效应管的峰值电流相对小点 ,但有一个致命的不可靠因素是,在输入交流低时,变压器很容易饱和,莫名其妙地造成开关电源损坏.如果线路参数按电流不连续方式设计,流过场效应管的峰值电流相对变大,变压器不容易饱和,但大的峰值电流

26、会使场效应管的热量增加.但实际上电流连续和不连续是不能完全按照设计者的意愿的,输入交流电压的变化,输出负载的轻重是不确定的 ,会引起开关电源在电流连续和不连续间整端移动,由于在电流连续和不连续方式下的控制特性的不同,使单端反激式开关电源的控制稳定性大打折扣.另外由于场效应管的输出电容Coss和变压器的分布电容不可避免 ,开关管的动态损耗较大,而且不可避免.场效应管发热比较厉害 ,所以在小于100W 的开关电源上还可以使用,总体的可靠性不高.对应的用 UC3842 设计的单端反激式开关电源组成的充电器,只能用于小功率的,也即 48V/1.8A 以下 ,现在可以计算一下48V/1.8A 充电器的最

27、大输出功率是56.5V*1.8A=101.7W.已经到了 UC3842设计的单端反激式开关电源的极限.只能用于小于48V/1 2 AH的电池充电.但是市场是残酷的 ,用 UC3842 设计的单端反激式开关电源做充电器的成本因素还是很诱人的,17AH的充电电流一般要求是2.5A,如果按2.5A恒流的话充电器的最大输出功率需要2.5A*56V=140W. 这样的功率是用 UC3842 设计. 那么厂家要求48V/17AH 怎么办呢 ?就有变通办法了 ,采用恒功率方式是一种选择 .由于采用恒功率方式本身比恒流方式效率高点 ,再加上在电池电压低是看起来电流也可以做到2.5A.可以计算一下，在输出4 8

28、 V/2.5A时的功率是4 5V*2.5A=112W 虽然看来有112W 功率， 但铅酸电池的特性是在小于等于单格2.0V时的电压上升很快，实际上很快就到50V,此时的充电电流已经是2A 了.哈哈，在厂家充电器测试仪上输出45V时确有2.5A.但实际的功率与恒流48V/1.8A的充12 AH的充电器不相上下.最终的充电效果就可想而知了我在这里不是说用 UC3842 设计的单端反激式恒功率充电器不好用，只是充电时间长点.8小时率充饱是做不到的相当与用 48V/1.8A 的 12AH 恒流充电器给17AH 电池充电罢了从上所述可知，用 UC3842 设计的单端反激式开关电源组成的充电器，适合于做小

29、于 48V/1.8A 以下的充电器不管你在其他方面有怎么优异的功能，没这个前提是没意义的半桥式分析 : 由 PWM 控制芯片和功率场效应管或晶体管及变压器组成 .具有代表性的PWM 控制芯片是TL494用 TL494 设计的半桥式开关电源的优点是:用 TL494 设计的半桥式开关电源的优点是:如果输出滤波电感的电感量适当设计得大点（做稳压电源要考虑响应时间问题,做充电器可以基本不考虑响应时间问题）,使输出电流连续（ 即电感的储能充足）,流过功率晶体管的电流是方波电流+变压器励磁电流,而且占空比可以做得较大,并且功率晶体管的最高电压箝位与DC 母线电压 ,所以功率晶体管的电压应率低 ,利用率相对

30、较高.半桥式开关变压器是双向励磁,不用考虑磁复位问题 ,因此变压器的利用率也比单端的高得多 . 同时 ,由于流过功率晶体管的电流的波峰比较低,对应的输出二极管的利用率也较高.也就是说 ,半桥式开关电源适合做较大功率的开关电源.缺点是:属硬开关开关电源类,变压器初级的设计电压只有DC 母线电压的一半.这就意味着流过晶体管的电流比全桥式大一半.功率晶体管的驱动比较麻烦（用场效应管做功率管的驱动更麻烦）,所用的器件比较多,成本相对较高.特别是TL494 控制芯片没有逐周电流限制功能,如果电源不使用缓启动,在负载变化强烈及电源启动时容易损坏功率管,在 AC220V 输入时,适合与做小于500W 的开关

31、电源 .对应的用 TL494 设计的半桥式开关电源组成的充电器,适合于制作大于 17AH 以上的充电器,如果是一个24AH 的充电器,按 8 小时率充电,用3.5A 以能胜任 ,其最大输出功率是56.5V*3.5A=197W. 应该说在设计合理的前提下电源是安全的.但用半桥式开关电源的成本相对较高,残酷的市场竞争是制约半桥式开关电源的主要因素 .实际上单管正激在做小于 200W 的充电器也是一种不错的选择.只是功率管上的电压应力大点,占空比及变压器磁复位是制约单管正激线路功率的主要技术瓶颈.但成本可以介于反激式和半桥式之间.总上所述的几种线路结构 ,是现今充电器上较常见的几种线路拓朴. 除了以上介绍的几种各自的优缺点外,还有一个共同的不可否认的缺陷,都是硬开关 PWM 控制线路. 电源的总体效率都不高,也就是说用上述线路做的充电器的自身发热都比较厉害.是制约上述几种线路的可靠消息的主要因素 . 同时 ,EMI 问题也是硬开关PWM 控制线路很难解决的问题 .功率开关管是高频开关电源的比较脆弱的部件,要案提高开关电源的可靠性 ,关键是要降低功率开关管的发热.高频开关电源功率开关管的损耗主要是开关管在开关时的损耗,开关的导通损耗次之.要根本性提高开关电源的可靠性,就是要提高开关电源的总体效率