电动车充电器原理及维修.docx

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电动车充电器原理及维修

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电动车充电器原理及维修

电动车充电器原理及维修（图文）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）

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?

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。

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。

这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。

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。

电动车充电器的有关知识

充电器的分类

　　用有、无工频（50赫兹）变压器区分，可分为两大类。

货运三轮充电器一般使用带工频变压器的充电机，体积大、重量大，费电，但是可靠，便宜；电动自行车和电摩则使用所谓开关电源式充电器，省电，效率高，但是易坏。

　　开关电源式充电器的正确操作是：

充电时，先插电池，后加市电；充足后，先切断市电，后拔电池插头。

如果在充电时先拔电池插头，特别是充电电流大（红灯）时，非常容易损坏充电器。

　　常用的开关电源式充电器又分半桥式和单激式两大类，单激类又分为正激式和反激式两类。

半桥式成本高，性能好，常用于带负脉冲的充电器；单激式成本低，市场占有率高。

关于负脉冲充电器

　　铅酸电池已经有100多年的历史了，开始全球普遍沿引老的观点和操作规程：

充、放电率为0.1C（C是电池容量）寿命较长。

美国人麦斯先生为解决快速充电问题，1967年向全世界公布了他的研究成果，用大于1C率脉冲电流充电，充电间歇时对电池放电。

放电有利于消除极化、降低电解液温度、提高极板接受电荷的能力。

　　我国一些科技工作者在1969年前后，根据麦斯先生的三定律制作成功了多种品牌的快速充电机。

充电循环过程是：

大电流脉冲充电→切断充电通路→对电池短暂放电→停止放电→接通充电通路→大电流脉冲充电……

　　2000年前后，有人将这一原理用到了电动车充电器中，充电过程中，不切断充电通路，用小电阻将电池短路瞬间，进行放电。

短路时由于不切断充电通路，在充电通路中串连了电感。

一般在1秒内短路3－5毫秒（1秒＝1000毫秒），由于电感里的电流不能跳变，短路时间短促，可以保护充电器的电源转换部分。

如果把充电电流方向叫正，放电自然为负了，电动车业就出现了名词“负脉冲充电器”，而且称可以延长电池寿命等等。

关于三段式充电器

　　近几年，电动车普遍使用了所谓三段式充电器，第一个阶段叫恒流阶段，第二个阶段叫恒压阶段，第三个阶段叫涓流阶段。

从电子技术角度针对电池而言：

第一个阶段叫充电限流阶段，第二个阶段叫高恒压阶段，第三个阶段叫低恒压阶段比较贴切。

第二阶段和第三阶段转换时，面板指示灯相应变换，大多数充电器第一、二阶段是红灯，第三阶段变绿灯。

第二阶段和第三阶段的相互转换是由充电电流决定的，大于某电流进入第一第二阶段，小于某电流进入第三阶段。

这个电流叫转换电流，也叫转折电流。

　　早期充电器，包括名牌车配套的充电器，虽然也变灯，但实际是恒压限流充电器，并不是三阶段充电器。

一般这类就一个稳定电压值，44.2V左右，对当时的高比重硫酸的电池还凑合。

关于三段式充电器的三个关键参数

　　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（三块12V串联的10Ah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42.5V左右。

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41.5V；胶体电池要低于41.5V，如在南方还要低一点儿。

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44.5V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，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。

　　最后讨论转换电流，参考电流为300毫安左右。

此值高有利于电池寿命，不容易发热变形，但不利于电池快速充足电；此值低（对外行）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。

　　目前，市场上出现了很多高恒压值为46.5V、低恒压值为41.5V、转折电流大于500毫安的反激式廉价充电器。

　　如果是四块12V电池的充电器即48V充电器，前两个参数为前述电压参考值除以三乘以四。

高恒压值为59.5V左右、低恒压值为56.5V左右。

　　电池如果比10Ah大，将第三个参数电流值适当增大，例如17Ah电池可大到500毫安。

　　买新充电器要检查三段式充电器的三个重要参数，用户一般可以自己测得第三阶段的低恒压值。

方法是，不接电池，给充电器加市电，用数字万用表的200V直流电压档测充电器的输出电压。

另两个参数高恒压值和转折电流一般需要专用工具才能测得。

　　再补充一些正确的充电方法：

1，变绿灯后再接着充2－3小时。

2，原则是浅放（电）勤充（电），就是骑行不足够远，也要及时充电，避免放光再充电。

3，长期不骑，要定期（2－3个月）充电一次。

4，长期浅放的电池，3个月左右，作一次深放电，就是所谓放光再充电，有利于电池深部的长期不动的物质的活化。

放光的意思是，骑到控制器电池欠压保护动作为止。

需要提醒客户几点

　　1，一般新电池投入使用8－10个月后，要对电池进行检查和维护。

　　2，一般名牌车配套的充电器是经过筛选的，通常不用测试，但是单独到市场上采购的非配套充电器，一定要进行前述三个参数的测试。

3，有一种不带工频变压器的可控硅充电机，直接整流市电为电池充电，电流可到30A，电压12V－80V可调，未彻底切断市电前，千万不要摸电池，货运三轮使用这类充电机的客户特别要注意安全。