部分電動(dòng)自行車充電器電路解析

　　UC38xx和TL494類似，內(nèi)部含有振蕩器（OSC），誤差放大器、脈寬調(diào)制（PWM），參考電壓產(chǎn)生等PWM專用芯片必備的內(nèi)電路。還具有三個(gè)特點(diǎn)，圖騰柱式輸出電路，輸出電流可達(dá)1A，可直接驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)VDMOS管：具有內(nèi)部可調(diào)整的參考電源?？梢赃M(jìn)行欠壓鎖定；這個(gè)帶鎖定的PWM，可以進(jìn)行逐個(gè)脈沖的電流限制，也叫逐周（期）限制。

　　圖13中R18、D5、N5等組成啟動(dòng)和供電電路。加電瞬間。市電整流濾波后的平滑直流電通過R18給UC3845⑦腳以啟動(dòng)供電，此時(shí)D5反偏截止。UC3845工作后，開關(guān)變壓器各繞組有感應(yīng)電壓，副繞組電壓經(jīng)D4整流供N5進(jìn)行穩(wěn)壓，D5導(dǎo)通，給UC3845提供穩(wěn)定的工作電壓，完成啟動(dòng)和供電。圖中LM393是一個(gè)變形的施密特電壓比較器，用作市電過壓保護(hù)，當(dāng)市電過壓時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，①腳呈低電平，D3導(dǎo)通將UC3845關(guān)閉。輸出穩(wěn)壓的負(fù)反饋系統(tǒng)由光電耦合器、基準(zhǔn)電源N6、RV1、R27、R26、R23等組成。穩(wěn)壓過程：輸出電壓由于某原因上升時(shí)，流經(jīng)光電耦合器發(fā)光二極管電流增加，光強(qiáng)增加，光電耦合器光電三極管加劇導(dǎo)通。內(nèi)阻減小，使UC3845的②腳電壓升高，減小PWM占空比，拉低輸出電壓。反之，增大PWM占空比，使輸出電壓拉高，起到自動(dòng)穩(wěn)定輸出電壓的作用。

　　1）過流（過載）保護(hù)

　　開關(guān)管過流信號(hào)取自電阻R3、R4。一旦開關(guān)管過流，UC3845的③腳電壓超過1V，內(nèi)部電路就會(huì)關(guān)閉輸出，實(shí)現(xiàn)過流（也叫過載）保護(hù)。增大取樣電阻，就是降低了起控電流的動(dòng)作點(diǎn)，電源輸出功率也相應(yīng)減小。

　　2）過壓保護(hù)

　　電源輸出端的LM339四個(gè)電壓比較器A、B、C、D反相端電位均固定在+5V。A和B檢測(cè)輸出電壓，當(dāng)輸出端電壓較低時(shí)即充電初始階段，A的②腳為低電平，低壓燈LOW亮，B的①腳也為低電平，高壓燈HI也亮；當(dāng)充電電壓升高時(shí)。A翻轉(zhuǎn)，低壓燈LOW熄滅，高壓燈HI繼續(xù)亮，當(dāng)電池將充滿時(shí)，電池電壓升高，B翻轉(zhuǎn)，①腳為高電平，高壓燈HI熄滅。同時(shí)，C的（13）腳為高電平，D的（14）腳也為高電平，N7導(dǎo)通，J1吸合，J1-1（常閉）斷開將取樣電阻R4接入，增大了電流取樣電阻，開始起控使輸出電流下降，進(jìn)人浮充電階段。N4、W1、R8、R7構(gòu)成12V穩(wěn)壓電源，為12V的繼電器提供電源。

　?。?）天能TN-1智能負(fù)脈沖充電器

　　圖14是天能TN-1智能負(fù)脈沖充電器電路圖。這個(gè)充電器主要部分是典型的半橋式兩段充電器，和前面介紹的圖12充電器基本一樣。這里主要介紹負(fù)脈沖充電部分的工作原理。這部分電路由放電開關(guān)、負(fù)脈沖加載控制、脈沖振蕩器三部分組成。

　　放電開關(guān)是三極管Q6、Q6導(dǎo)通，其集電極和發(fā)射極將電瓶短路，電瓶放電。Q6截止，電瓶恢復(fù)充電。Q5和Q6是直接耦合，俗稱達(dá)林頓管。Q6受加載負(fù)脈沖控制和振蕩器聯(lián)合控制。加載負(fù)脈沖控制由IC3的C和D構(gòu)成。D接成反相器（電路中，與非門兩個(gè)輸入并聯(lián)看作一個(gè)非門），只有C的兩個(gè)輸入都為高電平時(shí)，③腳為低電平，經(jīng)D反相使Q6導(dǎo)通，給電瓶放電。C的②腳來自多諧振蕩器的每秒1個(gè)（脈寬3ms）正脈沖，C的①腳來自兩階段電流檢測(cè)電路IC2的①腳，恒流充電時(shí)①腳為高電平。此時(shí)，負(fù)脈沖才起作用。

　　脈沖振蕩器由IC3的A和B以及C24、C25、兩只100kΩ電阻構(gòu)成典型的多諧波振蕩器，其充放電時(shí)間常數(shù)不同，高電平3ms，低電平1250ms。負(fù)脈沖充電，可提高充電接受能力，降低充電溫度；國(guó)內(nèi)還有可以消除硫化延長(zhǎng)電瓶壽命的講法。上述充電器在放電時(shí)，并沒有斷開充電電路。

　　2.具有工頻變壓器的電動(dòng)自行車充電器

　?。?）快樂牌KLG智能充電機(jī)

　　快樂牌KLG智能充電機(jī)是一款貨運(yùn)三輪常用的大功率帶環(huán)牛變壓器的充電機(jī)。電路原理圖見圖15所示。

　　變壓器T初級(jí)有一個(gè)抽頭。次級(jí)有兩個(gè)獨(dú)立繞組。下邊14V是輔助電源繞組。給控制電路供電；上邊充電繞組有個(gè)抽頭，供36V電瓶充電使用。上邊是供48V電瓶（未用）。市電通過繼電器常閉觸點(diǎn)J-1接在初級(jí)抽頭A上時(shí)，是恒流充電位置，輸出43.2V；通過繼電器常開觸點(diǎn)接在初級(jí)上端B時(shí)，是涓流充電位置，輸出37.5V～43.2V。

　　U3、G2組成滯后型電瓶電壓檢測(cè)電路，電瓶電壓通過電壓取樣電阻W2、R2和R3加到U3B的⑤腳，當(dāng)電瓶電壓升到43.2v時(shí)，U3B翻轉(zhuǎn)，⑦腳輸出高電平，U3A翻轉(zhuǎn)，其①腳輸出高電平，導(dǎo)致G2導(dǎo)通，使U3基準(zhǔn)電位下降，產(chǎn)生滯遲閉鎖效應(yīng)。此時(shí)由于U3A的①腳輸出高電平，G1導(dǎo)通，繼電器J得電，繼電器常開觸點(diǎn)接在B點(diǎn)上，進(jìn)入涓流充電位置，輸出37.5V～43.2V。調(diào)整W2可以改變切換電壓。R6、C6是積分電路，延時(shí)一分鐘左右。

　　該充電器用于48V電瓶充電時(shí)，只需做兩處改動(dòng)：充電主繞組由抽頭改接到上端；增大電壓取樣電阻上半部分。如有必要?jiǎng)t更換電壓表頭。

　?。?）千鶴100Hz脈沖充電器

　　電路原理圖見圖16。工頻變壓器T1是降壓變壓器，D5～D8組成橋式整流，輸出的脈動(dòng)直流不經(jīng)濾波供電瓶充電。

　　上述脈動(dòng)直流經(jīng)D1、R9、DW2為控制電路供電。 充電開關(guān)SCRl是單向可控硅，它導(dǎo)通時(shí)為電瓶充電，由于供電電源是饅頭形的100Hz脈動(dòng)直流電，過零時(shí)關(guān)斷，所以這個(gè)充電器為100Hz脈沖充電器，充電電流波形如圖16中所示。

　　充電開關(guān)控制由DW3、T1、T2組成。在饅頭形的100Hz脈動(dòng)直流電的每個(gè)周期，V+電位上升到DW3反向擊穿時(shí)，V+經(jīng)D4、R20、R21、DW3使T2導(dǎo)通，進(jìn)而使T1導(dǎo)通，V+經(jīng)T1、D2使SCR1導(dǎo)通，在V+電位高于電瓶電壓時(shí)，V+對(duì)電瓶充電。但是，如果將R20和R21分壓點(diǎn)接地，V+電位再高，DW3、T2、T1、SCR1也不會(huì)導(dǎo)通。保護(hù)電路和充電停止就是利用將R20和R21分壓點(diǎn)電位拉低實(shí)現(xiàn)關(guān)閉充電輸出。

　　電瓶電壓限壓檢測(cè)由U1A、R1、W1、R2組成。當(dāng)電瓶電壓上升到43.5V時(shí)，U1A翻轉(zhuǎn)，它的②腳對(duì)地導(dǎo)通，通過R17將R20和R21分壓點(diǎn)電位拉低實(shí)現(xiàn)關(guān)閉充電輸出。

　　充電電流限流檢測(cè)由U1C、R12、R13組成，當(dāng)充電電流超過限定值時(shí)，電流取樣電阻R11左端電位降低到使U1C翻轉(zhuǎn)，它的（14）腳對(duì)地導(dǎo)通，同樣將R20和R21分壓點(diǎn)電位拉低實(shí)現(xiàn)關(guān)閉充電輸出。

　　充電狀態(tài)檢測(cè)由U1B、R10、R13組成，當(dāng)充電電流超過規(guī)定值時(shí)，電流取樣電阻R11左端電位降低到U1B翻轉(zhuǎn)，它的①腳變?yōu)楦唠娢?，促使充電狀態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)U1D翻轉(zhuǎn)，其（13）腳電位變高，充電燈LED2熄滅。在U1B的①腳電位變高時(shí)，也升高了U1A的基準(zhǔn)電壓，即升高了電瓶限壓的門檻電壓值，充電脈沖電流波形左邊變窄，即使充電電流下降。

　　3.其他類型充電器簡(jiǎn)述

　　有一種半橋式充電器，也是以TLA94為核心，不同之處：

　　1.功率開關(guān)管不是NPN管而是VDMOS管；

　　2.沒有自激啟動(dòng)電路，靠被充電電瓶啟動(dòng)脈寬調(diào)制芯片TL494。

　　顯然，被充電電瓶沒電或有故障時(shí)，充電器沒法啟動(dòng)，并不是充電器本身有故障。

　　采用TOP226之類的充電器，電路雖然簡(jiǎn)潔，但TOP226本身和TVS配件目前較貴。

　　高頻脈沖充電器，控制核心為單片機(jī)。這種充電器對(duì)已硫化電瓶有修復(fù)作用，還具有溫度補(bǔ)償功能，這種充電器價(jià)格比較貴。具有代表性的是36121充電器，內(nèi)部有一塊ABT6502芯片，由它測(cè)量電瓶電壓和充電電流，控制充放電。充電主體部分是典型的半橋式充電器，充電的周期約513ms。所有的充電電流都是限流（2A）的。第一階段是500ms充電，間隔1ms，放電3ms，10ms測(cè)量。在達(dá)到電池規(guī)定的開路電壓以后，進(jìn)入第二階段。在第二階段，充電電流沒有變化，但是通過充電的占空比逐漸減少來維持開路電壓。形成“偽恒壓充電”，該階段的負(fù)脈沖放電依然存在。當(dāng)占空比下降到規(guī)定值的時(shí)候，進(jìn)入浮充狀態(tài)。第三階段，調(diào)整（進(jìn)一步減少）脈沖占空比，使充電電壓為設(shè)定的浮充電壓。

　　三、其他四種控制器與充電器電路

　　圖17由PIC16C58B單片機(jī)為PWM核心的控制器，同類產(chǎn)品有英克萊TC22418有刷控制器，小羚羊SPMBC有刷控制器等。

　　圖18是天津中科的PIM6401，9，10KZX無刷控制器。其電路以PIC16C58單片機(jī)為核心，完成PWM控制和電極位置識(shí)