市场上最常用的两款电动车充电器电路原理及维修.docx

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市场上最常用的两款电动车充电器电路原理及维修

市场上最常用的两款电动车充电器电路原理及维修

2007/05/2009:

42

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

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（200－300mA）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0.15－0.18V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200mA—300mA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。

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。

见图表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0.3A—0.4A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

智能脉冲电动自行车充电器原理图

　电压驱动型脉宽调制器TL494

智能脉冲电动自行车充电器原理图

　　电压驱动型脉宽调制器TL494

TL494的特点与功能

　　TL494是美国德州仪器公司生产的电压驱动型脉宽调制器，可显示器、计算机等系统电路中作为开关电源电路，TL494的输出三极管可接成共发射极及射极跟随器两种方式，因而可以选择双端推挽输出或单端输出方式，在推挽输出方式时，它的两路驱动脉冲相差180度，而在单端方式时，其两路驱动脉冲为同频同相。

TL494的内部功能框图如下图所示：

1IN+，1IN-，2IN+，1IN-输入；FEEDBACK反馈；DTC空载时间控制；CT定时电容；RT定时电阻；GND地；C1，C2集电极1，2；E1，E2发射极1，2；Vcc电源；OUTPUTCTRL输出控制；REF基准。

电动自行车智能充电器

2007/05/0900:

41

用ＵＣ３８４５的电动自行车智能充电器

ＵＣ３８４５是一种高性能、单端输出的电流型ＰＷＭ控制电路，最大优点是外接元件少，不用独立辅助电源，外电路装配简单，成本低廉。

用它作反激式控制的电动自行车智能充电器，在市场上极具竞争力。

全电路原理如图１所示，图２是ＵＣ３８４５的内部框图，ＵＣ３８４５各引脚的功能见附表。

本电路的新颖之处为打破常规地将ＩＣ１内部的误差放大器空着不用（照理应将②脚即反相端接地），而直接用二次侧的精密稳压ＩＣ３ＡＳ４３１调控，下面试分析之。

市电经简单的交流滤波、一次整流并滤波得到约３１０Ｖ的直流高压后，分成二路：

一路经启动电阻８２ｋΩ向１５０μＦ的电解充电，当电容上的电压高于１１０Ｖ时，ＩＣ１的⑦脚得电，内部的振荡器工作，并通过⑥脚送到ＶＭＯＳ管６Ｎ６０的栅极，同时３１０Ｖ的高压直流经过变压器Ｔ的原边Ｎ１送到６Ｎ６０的漏极，⑥脚的振荡信号控制６Ｎ６０的导通与关断。

这时，Ｔ的副边Ｎ２、Ｎ３均感应到高频电压，Ｎ２的电压经整流后给ＩＣ１供电；Ｎ３的电压经快恢复二极管整流、滤波后，所得到的直流电压可给蓄电池组供电。

为确保此充电器具有恒流恒压特性，必须根据蓄电池的充放电曲线作闭环控制：

１．恒压（限压）控制：

充电器输出端得到的电压必须严格控制在蓄电池组标称电压的１．３倍左右，本例为４４Ｖ。

这部分主要由精密可调稳压ＩＣＡＳ４３１承担。

比如当充电器的输出电压偏高时，ＡＳ４３１的控制端电压也偏高，当高到某一点时，根据ＡＳ４３１的特性可知，会使它的输出端控制的信号幅度下降→光耦ＩＣ２中的发光二极管增亮→光敏三极管集电极控制信号下降，即①脚的电位降低。

根据ＵＣ３８４５的工作特性可知，①脚的电位下降意味着⑥脚的调制脉宽变窄，最终使输出电压回落到原来的数值（即相对恒压）。

２．恒流控制：

蓄电池组放电完毕，此时处于欠压状态，再充电时，初充电流会很大，如不加限制，对电池组及充电器均不利。

本充电器的恒流控制巧妙地利用ＶＭＯＳ管源极电阻上的压降控制ＩＣ１的③脚（电流敏感端），当输出端的电流过大时，源极限流电阻压降增大，送给③脚的电压也增大，当③脚的电压达到１Ｖ时，会迫使⑥脚的脉宽变窄，最终使输出电流降下来，达到原先设定值，也即达到恒流目的。

必须指出，当输出端短路或极性反接时，源极的限流电阻压降会远超过１Ｖ，这时⑥脚的输出脉宽会变得极窄，最终会使输出电压、电流均处在最小值，保护了充电器本身。

本电路的精华部分是精心设计了一小模块ＩＣ４，用它实施智能化（恒流转恒压）的控制，并用一廉价的双色发光管显示充电和充满状态，直观而实用。

其原理为：

正常充电时，ＬＥＤ１亮，ＬＥＤ２的红灯亮，绿灯不亮，当蓄电池充电基本完成时，电压已基本达到设定值，但如果充电电流只有原来初始值的１０％弱，这时可调整ＩＣ４④脚的１０ｋΩ精密多圈电位器，使ＬＥＤ２的绿灯亮，红灯灭，以显示蓄电池基本充满，同时ＩＣ４的③脚再发出一个低电平信号到ＩＣ２（光耦），控制光电三极管导通，根据ＵＣ３８４５的工作原理可知，这时的ＩＣ１①脚电位拉低，⑥脚脉宽变窄，输出端电压处于恒定状态，此时的数值比最高限压值（本例为４４Ｖ）稍低，电路处于浮充状态，具体充电曲线见图３。

如何使电动车电池寿命更长（方法篇）

对于如何使电动车电池的寿命更长的方法，有很多种说法，我很想和大家探讨一下，希望大家看完之后能发表一下评论，看我说的是否有一定道理，好还是不好。

有人说，应该随用随充，不管使用多少，保持每天充电

又有人说，应该用得差不多再充，而这个差不多呢！

有的说50%－60%，有的说70%－80%，到底要多少，到现在似乎都没有一个定论。

我们该听谁的好呢？

！

！

！

另外还有人说，遇到较陡地上坡或路面条件较差时，下车推行，减少电池大电流放电，容易损伤电池。

我个人认为，完全没有这个必要！

车子是来用的，是来让人骑的，不是来骑人的。

而且，即便真的遇到这种情况，只要你控制好转把，电流的大小还不是由你控制！

？

下面是摘自网络的一些方法：

（红字为我自行添加，有无道理请自行判断）此后，我会在最后另外总结一些方法给大家，我搞这一行5年，信不信就由大家了。

1、不要随便更换充电器，不要去掉控制器的限速。

各个制造商的充电器一般都有个性化需求，在没有把握的时候不要随意更换充电器。

如果续行里程要求比较长，必须为了异地充电而配备多个充电器，就把白天补足充电的充电器采用另外补充的充电器，而晚间采用原配的充电器。

去掉控制器的限速，虽然可以提高一些车的速度，除了会降低车的安全性以外，也会降低电池的使用寿命。

充电器是针对电池的，和其它任何部件没有任何关系，只要你所用的充电器的参数和电池所要求的参数相一致，换了充电器又有什么关系，而且我们可以先择一些好一点的充电器（比如带负脉冲，温度补偿，限时保护等）不一定就是原厂的东西就比较好，当然我这里也不是排斥所有，只是有些个别罢了。

对于限速这个问题，上面的话是有道理的，但是我也不是完全支持，因为本人使用的五羊款电动摩托车，功率500W，我并没有限速，速度也常常开到最快（可以达到50多KM/H），但我使用的电池再一个月就两年了。

现在还挺好用，还可以跑上二三十公里。

其实只要注意使用和骑行方法就可以有效的解决这个问题。

我在最后会写一些我使用电动车的心得，请大家观注。

好的充电器为什么能延长电池寿命？

要延长电池的使用寿命，除了与骑行习惯、电池品质有关外，关系更为密切是充电器的质量的好坏。

一方面，电池虽然原理简单，但有自己的充放电工作特性（每次的充放电过程都发生着复杂的物理、化学变化），只有符合这种充电特性、且具备脉冲修复功能的充电器才能真正意义上延长电池的使用寿命；另一方面，充电器几乎天天和电池充电相伴，不符合电池充电特性的充电器，就等于电池的“枕边杀手”、“慢性毒药”，过充或欠充将长期“毒害”电池，时间长了极易出现失水、鼓包变形等系列影响电池正常使用寿命的问题，这就是业界常说的“电池不是被用坏，是被充坏的”的说法。

2、保护好充电器。

一般的使用说明书上面都有关于保护充电器的说明。

很多用户没有看说明书的习惯，往往除了问题以后才想起找说明书看，经常为时已晚，所以先看说明书是非常必要的。

为了降低成本，现在的充电器基本上都没有做高耐振动的设计，这样，充电器一般不要放在电动自行车的后备箱和车筐中。

特殊的情况下，必须要移动，也要把充电器用泡沫塑料包装好，防止发生振动的颠簸。

很多充电器经过振动以后，其内部的电位器会漂移，使得整个参数漂移，导致充电状态不正常。

另外需要注意的就是充电的时候要保持充电器的通风，否则不但影响充电器的寿命，还可能发生热漂移而影响充电状态。

这样都会对电池形成损伤。

所以，保护好充电器也是非常重要的。

这些我就不多加评判了，只是想补充一下，充电器最好不要随车携带，因为振动会至使里面质量比较大的元件如变压器，电容，大功率三极管，场效应管，可调电位器等发生松动，从而导致充电器的参数漂移，甚至损坏。

还要防水，电子的东西就是这样－－怕水。

3、每天都充电。

即便您的续行能力要求不长，充一次电可以使用2到3天，但是还是建议您每天都充电，这样使电池处于浅循环状态，电池的寿命会延长。

一些早期使用手机用户以为电池最好是基本使用完了以后再充电，这个看法是不对的，铅酸蓄电池的记忆效益没有那么强烈。

经常放完电对电池的寿命影响比较大。

多数充电器在指示灯变灯指示充满电以后，电池充入电量可能是97％～99％。

虽然仅仅欠充电1％～3％的电量，对续行能力的影响几乎可以忽略，但是也会形成欠充电积累，所以电池充满电变灯以后还是尽可能继续进行浮充电，对抑制电池硫化也是有好处的。

如果你想电池用的长一点的话，就不要每天充电！

电动车的电池不宜频繁地充电，因为电池的充放电循环数次是一定的，一般在300次左右，频繁给电池充电会加重电池正极板上地活性物质软化脱落，还会导致板栅腐蚀加快。

你每充一次，相当于你的电池寿命就缩短一次，厂家的话或者经销商都是这么说，因为这样子做，电池基本上都能过保修期，寿命呢也差不多再多一两个月，两三个月的时间就结束了。

要用得差不多了再充，当然也不能太久，你说我坐得少，10天半个月充一次那个不行，一般的最多两三天就要充一次。

除非你觉得剩余的电量不够你使用。

对于差不多多少比较好的请看后面的总结。

4、及时充电。

电池放电以后就开始了硫化过程，在12小时开始，就出现了明显的硫化。

及时充电，可以清除不严重的硫化，如果不及时充电，这些硫化结晶将要聚积而逐步形成粗大的结晶，一般的充电器对这些粗大的结晶是无能为力的，会逐步形成电池容量的下降，缩短了电池的使用寿命。

所以，除了每天充电以外，还要注意，使用完了以后要尽早的充电，尽可能使电池电量处于饱满状态。

及时充电也算不完全错吧，或许有人会问，你上面不是刚刚说过不是要用的差不多吗？

其实并不矛盾，也就是可以够用的话，你就用得差不多了之后要记得及时充电，或者不够用的话，就要及时充电。

另外如果能时时检查一下电池的平衡性，那就更好了！

因为电池之间的差异／长期来的使用（有欠压史，负载很大等）／充电的原因（不规律充电）等使得各个电池之间出现不均衡，也就是一组电池当中有的已经到欠压保护点10.5，甚至更低，而另外的还有挺高的电压和挺多的电量。

如果此时充电，充进去的电量是一致的，使用时反而会由于电量不均使得差别一次次加剧。

最终导致常期低压的电池硫化太严重而损坏。

如果你发现你的续行里程少于70%，在排除其它问题的情况下，就可以用电池容量表检测出问题电池并进行修复，就可以大大延长电池的寿命了。

5、定期深放电。

电池定期进行一次深放电也有利于"活化"电池，可以略微提升电池的容量。

一般的方法是，定期对电池进行一次完全放电。

完全放电的方法是在平坦路面正常负荷的条件下骑车到第一次欠压保护。

注意，我们特别强调第一次欠压保护。

电池在第一次欠压保护以后，电池经过一段时间以后，电压还会上升，又恢复到非欠压状态，这时候如果再使用电池，对电池的伤害很大。

在完成完全放电以后，对电池进行完全充电。

会感觉电池容量有所提升。

这个说的没错，只是不用那么再意是第几次。

记得要“及时充电”，至于周期，多久一次，请看总结。

6、养成一些节电的好习惯。

尽可能利用滑行。

如下坡的时候，尽可能的利用提前断电滑行减速。

在即将遇到红绿灯的时候提前进入滑行，最大限度的减少刹车。

一位朋友告诉我，他是宁愿多转一次湾也要减少一次刹车，这是有道理的。

启动的时候，最好加入骑行助力，不仅仅可以提高启动速度，而且可以减少电池的电量损失和寿命损伤。

车子行驶过程中，不宜频繁地启动、刹车，因为刹完车再启动，特别是在起步的时候，电流很大，在一断时间内就等于限流值的大小

7、注意充电的环境。

充电最佳的环境温度是25℃。

现在多数充电器没有适应环境温度的自动控制系统，所以多数充电器都是按照环境温度25℃设计的，所以在25℃条件下充电比较好。

否则，就难免出现冬季欠充电和夏季过充电的问题。

而环境温度真正在25℃的时候比较少，这样就必然有夏季过充电冬季欠充电的问题。

好在现在多数家庭都具有室内调温的条件，这样，充电的时候，最好把电池和充电器安排在有通风并且调温的环境里。

特别提示的是电池处在北方冬季在室外低温状态进入温暖的室内的时候，电池的表面会出现结霜凝露。

为了避免结霜凝露引起的电池漏电，应该在电池温度上升到与室内温度接近并且干燥以后再进行充电。

注：

电池充电电压和环境温度成反比关系

以下给出36V电池在不同温度（TEMP）下的最高充电电压（UMAX）和浮充电压（UF）其它电压的自行计算。

TempUmaxUf

046.2042.48

1045.3641.58

2044.4040.86

2544.2540.50

3043.7440.14

3543.2039.78

8、充分利用维修条件

不少电动自行车的经销商可以提供电池检修和维修的服务，应该充分利用这些服务。

一些品牌的电动自行车提出对电池的检修。

如：

对电池进行定期检修，可以减少对电池的损伤。

对电池的荷电状态的修复就可以缓解"电池落后"的失效，而这些对配备了维修能力的经销商来说是轻而易举的。

对于失水来说，在电池容量70％的时候补水就比电池容量40％的时候补水的效果要好。

甚至一些品牌的产品还提出：

到规定的时间不检修就相当于放弃电池的保用期。

使消费者受到不应该发生的损失。

所以，消费者要充分的利用电池检修的条件延长增加电池的使用寿命。

通过这些方法，用户可以大大延长电池的使用寿命。

一些用户的续行里程比较短，电池的使用寿命相对比较长，一些问题也相对难以发现。

所以，第4条说到的"深放电"措施也是及时发现电池问题的一个有效方法，不要等电池问题严重的时候就难以处理了。