电动车充电器原理剖析.ppt

1、三、开关电源在电动车充电器中的应用,（一）、充电器分类：,按功率转换方式,全桥式,半桥式,带负脉冲半桥式,脉冲式,专用芯片控制脉冲式,反激式,一般脉冲式,正激式,单激式,工频充电器,高频充电器（开关电源式）,按充电器工作频率,按充电方式,恒压充电,恒流充电,三段式（智能型充电）,带其它功能半桥式,普通分段半桥式,（二）、充电模式的简单分析：,1、恒流充电：,需定时管理，避免过充。,2、恒压充电：,当电瓶亏电时，充电起始电流大。,3、三段式充电：,充电起始阶段：用限流充电，也称为恒流充电；,充电中期：改为定压充电；,充电后期：也是定压充电，但定压值比中期降低了一些， 称为涓流充电，也称为浮充。,

2、此阶段，还可以采用脉冲模式。,1充电状态轮换电流检测比较器,2充电电流限流检测反馈放大器,3电池电压检测反馈放大器 （基本基准电压为第三阶段涓流充电恒压值）,三段工作状态的转换条件：,、充电电流基准电流1，进入第一阶段电流：,充电电流基准电流2基准电流1，进入第一阶段,基准电流1充电电流基准电流2，进入第二阶段,、充电电流基准电流1，进入第三阶段,几点说明：,、各控制信号共同作用的结果，控制开关电源振荡脉冲的宽度即开关管 的通断比，通断比越大，输出电压高，充电电流就大,、阶段的确定，是预先设定，赋值给电压比较器，充电电流或充电电压 都是通过取样，并与电压比较器的赋值进行比较，通过电压比较器的

3、输出改变电压负反馈量的大小，去控制输出电压。不同的电压负反馈 比例和电流负反馈量结合形成不同的充电阶段。,、第一阶段电流反馈起主导作用，实质是限流（恒流）； 第二阶段电压负反馈和电流负反馈共同作用，主导作用由电流负反馈转向电压负反馈 第三阶段电压反馈起主导作用,后两个阶段实质上均是恒压阶段，差别是第三段的恒压值低于第二阶段的恒压值。,4、全桥式、半桥式功率转换和单管激励功率转换：,为提高电路效率，PWM频率高达几十千赫兹，因此，需要将直流电转换为频率为几 十千赫兹的开关脉冲，再将开关脉冲进行高频整流后向被充电的电瓶提供直流电压（电 流）。这一过程的实现依靠高频变压器进行能量的转换和传递，也称为

4、功率转换器。,根据转换形式的不同，又分为全桥式、半桥式功率转换和单管激励功率转换。,、全桥式功率转换器（图中K是开关，实际电路中是功率开关管）,、半桥式功率转换器,全桥式转换效率高，但成本也高。实际电路中大都采用半桥式电路。 通常配用的集成电路为TL494。,、单管激励,开关由一个功率开关管构成。也称为单激型。通常配用的集成电路 为c3842。,5、单激型反激式功率转换,在功率转换中，不改变变压器初级绕组电流方向，而通过开关控制单方 向电流导通和切断的时间（仍属于PWM），显然，开关管由单管即可完成。,开关管导通时储能，开关截止时，储能释放给负载，称为单激型反激式 功率转换。开关管导通时间长，

5、传输电能多，变压器次级绕组输出电压、电 流高、大。用PWM控制功率开关管， 就可以改变次级绕组输出的电压和电 流，同时，使用闭环反馈可以稳定电压、电流或限制功率。,单激型反激式功率转换的电路结构及工作原理：,D1：续流二极管,C： 滤波电容,V导通时，电流I通过L1，电流逐渐增加，产生变化磁场，L1中自感电动 势上正下负，在次级绕组L2产生感应电压为上负下正，D1截止L1.储能,。,V截止时L1中电流不能突变，产生自感电动势下正上负，经电磁耦合，在 L2中产生感应电压为上正下负，D1导通，感生电流从D1、RL构成闭合回路， L1储能得到释放。,6、单激型正激式功率转换,在单激型功率转换中，若不

6、经过储能阶段，当开关管导通时，初级绕组 电流增长，形成变化的磁场感应到次级绕组给负载供电，称为单激型正激式 功率转换。,单激型正激式功率转换的电路结构及工作原理：,L3：后续电感 D3：L3续流二极管,D1：续流二极管 L4：新增变压器绕组,V导通时，L1中自感电动势上正下负，L2中感应电动势上正下负，D3导通 形成的电流经D3、L3供给负载，形成闭合回路。后续电感L3同时储能；,V截止时，L1中的电流不能突变，L1产生上负下正的自感电动势，经电磁 耦合到L4，L4上产生上正下负电势，感生电流经续流二极管D1将能量回馈电 源UI，与此同时，D3反偏截止，后续电感L3的储能在L3上形成左负右正电

7、动 势，感生电流流经RL和续流二极管D2，构成闭合回路。,总之，V导通时，不经储能就将能量传到负载，故为正激式。,7、负脉冲充电器,充电过程中，每秒（1000ms）使电瓶放电12ms,采用负脉冲充电，可以去极化，增加极板承受能力，降低充电温度， 延长蓄电池寿命。,8、单片机控制的充电器,单片机控制可用于两个方面：,、对开关电源的控制；,、对三段式阶段的控制。,单极反激式智能型充电器,脉宽调制集成电路c3842简介,1脚误差放大器输出经RC网络反馈到2脚,起频率补偿作用,T0：双向滤波抑制干扰， D1：整流C11：滤波 IC1：c3842脉宽调制集成电路。 其5脚为电源负极， 7脚为电源正极，

8、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： 第一是把高压脉冲降压为低压脉冲。 第二是起到隔离高压的作用，以防触电。 第三是为c3842提供工作电源。,D4：高频整流管（16A60V） C10：低压滤波电容， D5：12V稳压二极管， IC3：(TL431)为精密基准电压源，配合IC2(光电耦合器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。

9、D6：充电指示灯， D10：电池浮充（充满）指示灯。 R27：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（200300mA）。,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IC1的第7脚。强迫IC1启动。IC1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IC1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

10、算放大器，4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2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3 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，R2

11、7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。,1、3842的基本工作原理？ 2、T1的作用？ 3、三段式充电是怎样实现的？,（一）、半桥式智能型电动车充电器山东GD36,其它电动车充电器,（二）、负脉冲式智能型电动车充电器天能TN1,（三）、单极反激式智能型电动车充电器小飞哥QSC4213,（四）、单极正激式智能型电动车充电器 威昌FDX36,（五）、专用单片控制的智能型电动车充电器,（六）、单片机控制的

12、智能型电动车充电器,电动自行车充电器可以在充满时 自动转入浮充，但不能自动结束浮充。 电动车采用铅酸电池，浮充时间以2小 时左右为 宜，充电不足或过充都对电 抽不利。如果接近 或超过8小时仍未 充满， 就应该进行加液维 护。要是 不知道转入浮充的大概时间，则不知 道什么时间为充电器断电及何时进行 加液维 护。故制作了本控制器以解决 上述不便。,以AT89C2051单片机(用105 1也可以)为核心用三极管驱动数码管 用 复合管驱动继电器，蜂鸣器采用FO E直接驱动。数码管中间的两个点dp与按 钮s用同一个m位。不影响其他显示在S按下时dp常亮， 可以作为输入有效 的显示。,由充电到浮充的反转信

13、号的检测有多种方法。因为此时电流变化较大 可利用小型交流继电器，重绕其线圈后制成电流继电器再经一个光耦输 入单片机。也可以用红外接收二极管或光电管固定在充电器的红色指示灯 处，直接取得转浮充信号或从充电器的电路板内取信号加光耦输入单片 机。因为在充电器的电源输出侧用电阻、二极管、光耦直接取电流信号的 方法。这样容易因元件损坏而使充电器电源输出侧出现直流电流烧坏充 电器内的变压器，所以该方法不可取。将一个小型电流互感器一次侧绕了 15圈后通过光耦接入AT89C2051的比较器(P1O口)。所用互感器没有 标型号。但在卖磁性材料的地方见过。取得充电到浮充的反转信号无论 方案如何，关键是要充分地测试、实验以保证可靠性。,软件方面首先检测充电电流是否存在并确认，此动作伴有