電動自行車控制器電路及原理分析

作者：時(shí)間：2012-01-26 來源：網(wǎng)絡(luò)

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本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/161178.htm

(6)電動機(jī)有刷控制器小結(jié)及維修
　　無論更換原配套、還是換用其他品牌的有刷控制器，首先要搞清控制器的幾條基本連線：電源正、負(fù)線，兩條電機(jī)接線，三條速度轉(zhuǎn)把接線，剎車把接線，鑰匙接線。儀表接線等。進(jìn)一步判斷霍爾速度轉(zhuǎn)把三條接線，具體到哪一條是+5V、地和速度信號，剎車把接線是斷開有效還是短路有效等。
　　修理有刷控制器，首先要根據(jù)現(xiàn)象粗略估計(jì)損壞部位，排除控制器外部接觸不良等低級故障。例如：飛車現(xiàn)象可能是VDMOS擊穿，也可能是霍爾速度轉(zhuǎn)把的接地端懸空；加電不轉(zhuǎn)可能是控制器故障，也可能是外部連線燒斷或接觸不良，特別是剎車開關(guān)、鑰匙、電池等部位；加載無力可能是電流取樣電阻脫焊，也可能是電機(jī)問題等。確實(shí)認(rèn)定是控制器內(nèi)部故障，再打開檢查維修。
　　要認(rèn)清控制器內(nèi)部關(guān)鍵器件，有些器件外形一樣，例如TO-220封裝的VDMOS、三端穩(wěn)壓器78xx、續(xù)流二極管等。生產(chǎn)廠商為保密往往把元器件的印刷標(biāo)示打磨掉了，給維修增加了麻煩。小功率控制器，可根據(jù)連線部位等特征來認(rèn)定，例如：續(xù)流二極管兩端和電機(jī)兩條線是并聯(lián)關(guān)系，用萬用表測一下就清楚了；VDMOS和三端穩(wěn)壓器78xx雖然都有一端接地，但VDMOS一端接電機(jī)，穩(wěn)壓器78xx則不接電機(jī)。集成塊也可以從腳數(shù)和連線部位等特征來區(qū)分，例如：TL494是16腳的。LM324和LM339是14腳的，LM393和LM358是8腳的；雖然LM324和LM339都是14腳的，但是供電腳不同，LM324供電端是④腳，而接地端是⑾腳。LM339供電端是③腳.接地端是⑿。
　　接有直徑1mm長度大約1cm的鎳銅絲或康銅絲的電阻，一般是電流取樣電阻，一端接VDMOS的源極S，一端接電池負(fù)極(粗黑)，康銅絲兩端受熱很易造成焊錫脫落?？赡茉斐奢p載正常、重載無力等故障。
　　根據(jù)原理圖可以進(jìn)一步沿信號通路分析，有刷控制器核心部位就是PWM。它前面的輸入信號，一路是三角波發(fā)生器的三角波，一路是霍爾速度轉(zhuǎn)把的速度信號。PWM的驅(qū)動信號加到VDMOS柵極。
　　維修重點(diǎn)：一是VDMOS。控制器中就是VDMOS損壞率高，多數(shù)為DS間擊穿.造成加電就高速旋轉(zhuǎn)。在不加電情況下，用萬用表一測便知，一般換用好管故障就會排除。更換時(shí)，要注意絕緣和散熱，要墊上導(dǎo)熱絕緣片并涂上導(dǎo)熱硅脂，固定好散熱板的緊固件。伴隨VDMOS擊穿，還可能有其他周邊元件損壞。如互補(bǔ)推挽下管PNP管等。另一個(gè)是穩(wěn)壓電源，可以帶電檢查其輸出是否為額定穩(wěn)壓值，如沒有，排除輸出短路后，再沿電路向前檢查。對于控制芯片采用TL494的電路，盡管內(nèi)部復(fù)雜，只要檢查關(guān)鍵點(diǎn)，就能判斷大致情況。TLA94第⒁腳為+5V參考電源輸出端，如⑿腳供電正確，⒁腳沒有+5V。一般就是芯片壞了；③腳也是關(guān)鍵點(diǎn)，它為高電位時(shí)，芯片關(guān)閉輸出，如果它為高電位，要檢查造成原因，例如欠壓保護(hù)，霍爾調(diào)速把故障等；④腳在有刷控制器中也是關(guān)鍵點(diǎn)，它為高電位(3.6V)時(shí)，芯片關(guān)閉輸出，如果它為高電位，要檢查造成原因。也可以檢查后部的關(guān)鍵點(diǎn)，例如VDMOS柵極電壓是否隨霍爾速度轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)動變化等。

　　功率開關(guān)管損壞的原因和對策：
　　1)熱損壞開關(guān)管過熱后性能下降，極易損壞。開關(guān)管發(fā)熱主要是導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗。導(dǎo)通壓降和電流的乘積越大發(fā)熱越多。壓降大原因之一是器件本身問題，靠嚴(yán)格篩選解決，并聯(lián)使用要經(jīng)過配對；壓降大原因之二不是器件本身問題，是開關(guān)通過放大區(qū)時(shí)間過長，通過改善(柵極驅(qū)動和泄放)電路設(shè)計(jì)解決。欠壓保護(hù)和過流保護(hù)工作在臨界(如堵轉(zhuǎn)引起逐周過流保護(hù)動作)時(shí)，切換頻繁，PWM頻率升高，開關(guān)管開關(guān)損耗隨頻率升高而升高造成過熱。關(guān)于欠壓保護(hù)工作在臨界切換頻繁的改進(jìn)，采用改進(jìn)施密特電路，正反饋加一個(gè)二極管和一個(gè)電阻。
　　2)電壓擊穿主要是開關(guān)管本身耐壓不夠，當(dāng)電壓過高的一瞬間，還沒來得及將熱傳到散熱器，管子DS就擊穿了，所以也稱冷擊穿。器件本身應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格篩選，并聯(lián)應(yīng)用器件要經(jīng)過配對，否則易損壞；外因主要是電機(jī)大電流工作時(shí)，突然關(guān)斷，引起瞬間高反電勢，例如有刷電機(jī)碳刷接觸不良。解決方案是并聯(lián)大電流、高速、低壓降續(xù)流二極管.例如采用30A雙快恢復(fù)(或肖特基)管。還有，在開關(guān)管DS間加阻容吸收保護(hù)。
　　3)提高大功率控制器可靠性對策大功率控制器要采用大電流高反壓耐高溫開關(guān)管。但是，大功率場效應(yīng)管耐壓和導(dǎo)通電阻制造時(shí)是有矛盾的，例如耐壓60V左右的管子，導(dǎo)通電阻可以做到8mΩ，耐壓升高到100V，導(dǎo)通電阻就成幾倍增加。行之有效的措施是：一是降低振蕩頻率；二是增加并聯(lián)器件數(shù)；三是增加驅(qū)動功率；四是加大散熱板面積；五是振蕩、三角波形成、PWM等電路不用WPM專用芯片TL494等，而選用故障率較低的比較器(LM339)、簡單門電路等器件制作；六是功率冗余，就是功率管和續(xù)流管多只并聯(lián)，但要特別注意分布參數(shù)；七是欠壓保護(hù)改為欠壓提示，不關(guān)斷等。

2.無刷控制器
　　