电动车充电器的设计原理图及电动车充电器原理图_电动车充电器图原理图
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电动车充电器原理图
电动车充电器36V/48V
一、CD-L-36型电动自行车电池充电器
这是一种脉冲调制(PWM)式开关电源充电器，具有恒流充电、充电电压监测防过充和涓流充电等功能。
1．主要技术参数：
(1)输入电源电压为175～266V(50Hz～60Hz)。(2)输出电压：44.3V±0.3V。输出电流(视电池容量不同)：1.8—2A。若被充电池容量为12Ah，则充电时间约为9小时．充电效率约为88%。
2．电路原理
测绘电路原理图见附图1所示。
市电经C1、L共轭抗干扰电路、D1～D4整流、BT扼流、C3滤波后形成310V左右直流电压，经启动电阻R1、R2加至脉宽调制IC1(TL3842F)⑦脚，IC1起振，从⑥脚输出激励脉冲，激励V1(ZRFP750)场效应管，T初级线圈N1有脉冲电流，N2产生感应电流经D5、R4回授给IC1⑦脚供电，使IC1建立稳定的振荡脉冲输出。同时，在N3感生的电流经D7(BYW29)整流、C16滤波后输出44V±0.3V充电电压。
当输出端接上被充电池(残余电压为32V左右)时，将输出1.8A～2A的充电电流，在充电限流/恒流取样电阻R8(1.5Ω)上的压降大于(TC431)中2.5V基准比较电压，使V3 K极电位降低，LED2(红)发光，表示正在充电。
V5、R28、R26、R18等构成电压监测电路，以保证不过充。由于开始充电时，被充电池电压较低，而且在R18上的恒流充电电压降较大，所以V5(TC431)的R端电压远低于2.5V，V5 K极电位较高，LED2(绿)不亮，IC2①、②脚间电压很小，其④、⑤脚间内阻呈高阻抗，使IC1②脚(误差放大器反相输入端)的电位较低；①脚电位保持不变，所以⑥脚保持输出脉宽较宽且较稳定的激励脉冲，使T次级持续输出额定充电电流。随着充电电压上升，当将要达到额定电压(44V)时，由于V5的反馈作用．充电电流也有所下降，V5 R极取样电压高于2.5V，V5 K极电压立即下降，使IC2①、②脚间电压升高，④、⑤脚间内阻下降，IC1②、①脚电压均上升，使⑥脚输出脉冲宽度变窄，T次级输出电流大大减小。此时．因R18上的电流减小，压降变低，V3 K极电位升高，LED1熄灭；与此同时LED2因V5 K极电位降低而点亮，表示电池已充足，恒流充电阶段结束，进入浮充(涓流)阶段。此时，在浮充阶段(约2小时)内随时都可取用电池。
3．故障检修
(1)故障现象：无充电电压输出。
首先查C3上有无310V直流电压，若无且BX未熔断，多数是电源电路(如L、D1～D4、RT等)有开路故障。而BX熔断，可能为电源电路有短路情况或V1击穿所致。
如果有310V电压，故障原因就较多，如IC1未起振等．应查IC1的工作状态。先查IC1⑦脚有无20V左右的电压、⑧脚有无5V基准电压；然后查其余各脚在空载情况下的电压，正常时③脚为0V、④脚为2V、⑥脚为0.5V。而②、①脚受控于IC2④脚电压，在空载时②脚为3.8V、①脚为1V左右。若上述相符．则IC1等基本正常。应查T次级N3、D7有无开路等。
(2)故障现象：电池长时间充不满。
此时两个指示灯之一亮，应查电池本身及输出插头接触是否良好。若指示灯部不亮，而输出电压较低，可能是IC1工作不正常或V1不良，可在空载情况下测IC1各脚电压，若正常查输出部分。如R26虚焊(似通非通)，使V5取样电压时高时低，IC2①、②脚电压时高时低．此时脉宽也时宽时窄，导致输出电流不恒定，因而电池久充不满。
二、快达DZ-2-48型智能全自动充电器
这款自激/他激式半桥驱动脉宽调制充电器，适用于电摩和电三轮。采用恒压、限流和在浮充时采取变压、变流保持的方式，提高充电效率。具有过充、过流、短路保护等功能，电池充满后自动转入浮充状态。
1．主要技术参数：(1)输入电压：AC220V±10%。(2)输出电压：DC59V±0.2V。(2)输出电流：≤2.5A。2．电路原理
测绘电路原理图如图2所示。
220V市电经L1、C11、C10高频抑制，D13-D16整流、C12滤波，建立约310V直流电压。V3、V4、T1等组成半桥式变换器，开始通电即形成较弱的自激振荡，V3、V4交替导通和截止。这样，T1的N3和T2的N1，经隔直电容C9，在V3、V4交替导通和截止的过程中感生电磁势，一方面通过T1N3的回授维持变换器的振荡；另一方面经T2N1将电磁能耦合至T2的N2和N3，经D9、D10全波整流得到20V电压。此电压给IC1(TL494CN)12脚Vcc端供电；同时，LED1(红色)亮；12V风扇电机旋转，给机内风冷。并在IC1内部建立起5V基准电压，此电压经C3给IC1④脚以高电平，当C3充电结束，使④脚复位为低电平时，由IC1⑤、⑥脚和C1、R29组成的振荡电路起振。从⑧、11脚分别输出相位相差180°的激励脉冲，分别激励V1、V2导通和截止，经T1的N4、N5中建立的高频电磁势，耦合到T1的N1、N2进一步增强了对V3、V4的激励，形成强烈的他激振荡。进而经T1的N3、T2的N1形成强电磁势，在T2的N2、N1感应稳定的电压，T2的N4、N5输出的电压经高频对管V5全波整流，经L2高频扼流、二极管(6A10)输出。此时，对在X2输出插接件上的被充电电池组(48V)进行恒流充电。电路中R20(100kΩ)和R28(10kΩ)分压，加至IC1④脚，设置了一个死区控制电位，以设定占空比。也可以说使⑧脚、11脚输出的激励脉冲之间形成一段静止区，以使V1、V2在导通/截止的交越瞬间不致发生同时导通。图中D1、D2用以抬高V1、V2射极的电位，以使其截止可靠。
(1)充电指示和过流保护在恒流充电期间，充电电流在取样电阻R37上形成负极性电流取样电压(视电池容量不同约-2V——3V)，此负电压一路经R30加至IC2②脚，使①脚输出高电平，使双色LED2的红色指示灯亮，表示正在恒流充电；另一路经R16传输至IC1 15脚(控制放大器反相输入端)。一旦过流(甚至发生短路)，在R37上产生较大的负电压，将使IC1输出的激励脉冲宽度大大减小，使输出电压大大降低(甚至无输出)而保护充电器和被充电池。
(2)过压保护 当充电电池电压逐渐升高到接近设定的59V额定电压时，在R25(2kΩ)上的取样电压，使IC1①脚电压超过由IC1 14脚输出的5V基准电压，并经R19、R27分压设定的②脚电压(3V)时，将使IC1输出的脉冲宽度大大减小。这时，T2的N4、N5输出电流转为涓流，维持浮充电，在R37上的压降(负电压)减小，IC1的基准电压使IC2②脚呈正电位，使①脚输出低电平(LED2熄灭)，并使⑦脚输出高电平，LED2亮，表示恒流充电阶段结束．进行浮充电阶段。在2小时内随时都可取用电池。
应注意，取下已充满的电池前应先切断充电器输入端的市电；而充电时应先接上被充池再接通市电。
3．常见故障检修
(1)故障现象：无充电电压输出，连空载时也无输出。
此故障的检修重点在电源输入和变换部分。首先测C12上有无310V直流电压，如有，多数为V3、V4变换部分未起振。若用数字万用表测V3、V4基极对发射极之间应有-0.3V左右的电压，否则未起振。此时，应查T1的N1、N2及偏置电路元件有无虚焊、脱焊、失效等；若已起振，则为T1的N3、T2的N1、C9回路开路。
若无310V电压、且FVl熔断，多数为V3、V4、C12或D13-D16之一短路。而FV1未熔断，多为电源回路的L1、D13-D16开路。
(2)故障现象：充电无电压(或很低)，但空载有电压输出。
此现象表明电源输入和变换部分正常，故障在他激部分。此时测C5有无20V电压，若无是D10、D9及N2、N3回路不通，或D10、D9之一短路。如有20V电压，可能为IC1不良不起振；过流、过压取样电路失去取样电压；C3漏电严重等导致他激脉冲很窄甚至无他激脉冲。
这是一种脉冲调制(PWM)式开关电源充电器，具有恒流充电、充电电压监测防过充和涓流充电等功能。
1．主要技术参数：
(1)输入电源电压为175～266V(50Hz～60Hz)。(2)输出电压：44.3V±0.3V。输出电流(视电池容量不同)：1.8—2A。若被充电池容量为12Ah，则充电时间约为9小时．充电效率约为88%。
2．电路原理
测绘电路原理图见附图1所示。市电经C1、L共轭抗干扰电路、D1～D4整流、BT扼流、C3滤波后形成310V左右直流电压，经启动电阻R1、R2加至脉宽调制IC1(TL3842F)⑦脚，IC1起振，从⑥脚输出激励脉冲，激励V1(ZRFP750)场效应管，T初级线圈N1有脉冲电流，N2产生感应电流经D5、R4回授给IC1⑦脚供电，使IC1建立稳定的振荡脉冲输出。同时，在N3感生的电流经D7(BYW29)整流、C16滤波后输出44V±0.3V充电电压。
当输出端接上被充电池(残余电压为32V左右)时，将输出1.8A～2A的充电电流，在充电限流/恒流取样电阻R8(1.5Ω)上的压降大于(TC431)中2.5V基准比较电压，使V3 K极电位降低，LED2(红)发光，表示正在充电。
V5、R28、R26、R18等构成电压监测电路，以保证不过充。由于开始充电时，被充电池电压较低，而且在R18上的恒流充电电压降较大，所以V5(TC431)的R端电压远低于2.5V，V5 K极电位较高，LED2(绿)不亮，IC2①、②脚间电压很小，其④、⑤脚间内阻呈高阻抗，使IC1②脚(误差放大器反相输入端)的电位较低；①脚电位保持不变，所以⑥脚保持输出脉宽较宽且较稳定的激励脉冲，使T次级持续输出额定充电电流。随着充电电压上升，当将要达到额定电压(44V)时，由于V5的反馈作用．充电电流也有所下降，V5 R极取样电压高于2.5V，V5 K极电压立即下降，使IC2①、②脚间电压升高，④、⑤脚间内阻下降，IC1②、①脚电压均上升，使⑥脚输出脉冲宽度变窄，T次级输出电流大大减小。此时．因R18上的电流减小，压降变低，V3 K极电位升高，LED1熄灭；与此同时LED2因V5 K极电位降低而点亮，表示电池已充足，恒流充电阶段结束，进入浮充(涓流)阶段。此时，在浮充阶段(约2小时)内随时都可取用电池。
3．故障检修
(1)故障现象：无充电电压输出。
首先查C3上有无310V直流电压，若无且BX未熔断，多数是电源电路(如L、D1～D4、RT等)有开路故障。而BX熔断，可能为电源电路有短路情况或V1击穿所致。
如果有310V电压，故障原因就较多，如IC1未起振等．应查IC1的工作状态。先查IC1⑦脚有无20V左右的电压、⑧脚有无5V基准电压；然后查其余各脚在空载情况下的电压，正常时③脚为0V、④脚为2V、⑥脚为0.5V。而②、①脚受控于IC2④脚电压，在空载时②脚为3.8V、①脚为1V左右。若上述相符．则IC1等基本正常。应查T次级N3、D7有无开路等。(2)故障现象：电池长时间充不满。
此时两个指示灯之一亮，应查电池本身及输出插头接触是否良好。若指示灯部不亮，而输出电压较低，可能是IC1工作不正常或V1不良，可在空载情况下测IC1各脚电压，若正常查输出部分。如R26虚焊(似通非通)，使V5取样电压时高时低，IC2①、②脚电压时高时低．此时脉宽也时宽时窄，导致输出电流不恒定，因而电池久充不满。
二、快达DZ-2-48型智能全自动充电器
这款自激/他激式半桥驱动脉宽调制充电器，适用于电摩和电三轮。采用恒压、限流和在浮充时采取变压、变流保持的方式，提高充电效率。具有过充、过流、短路保护等功能，电池充满后自动转入浮充状态。
1．主要技术参数：
(1)输入电压：AC220V±10%。(2)输出电压：DC59V±0.2V。(2)输出电流：≤2.5A。2．电路原理
测绘电路原理图如图2所示。220V市电经L1、C11、C10高频抑制，D13-D16整流、C12滤波，建立约310V直流电压。V3、V4、T1等组成半桥式变换器，开始通电即形成较弱的自激振荡，V3、V4交替导通和截止。这样，T1的N3和T2的N1，经隔直电容C9，在V3、V4交替导通和截止的过程中感生电磁势，一方面通过T1N3的回授维持变换器的振荡；另一方面经T2N1将电磁能耦合至T2的N2和N3，经D9、D10全波整流得到20V电压。此电压给IC1(TL494CN)12脚Vcc端供电；同时，LED1(红色)亮；12V风扇电机旋转，给机内风冷。并在IC1内部建立起5V基准电压，此电压经C3给IC1④脚以高电平，当C3充电结束，使④脚复位为低电平时，由IC1⑤、⑥脚和C1、R29组成的振荡电路起振。从⑧、11脚分别输出相位相差180°的激励脉冲，分别激励V1、V2导通和截止，经T1的N4、N5中建立的高频电磁势，耦合到T1的N1、N2进一步增强了对V3、V4的激励，形成强烈的他激振荡。进而经T1的N3、T2的N1形成强电磁势，在T2的N2、N1感应稳定的电压，T2的N4、N5输出的电压经高频对管V5全波整流，经L2高频扼流、二极管(6A10)输出。此时，对在X2输出插接件上的被充电电池组(48V)进行恒流充电。电路中R20(100kΩ)和R28(10kΩ)分压，加至IC1④脚，设置了一个死区控制电位，以设定占空比。也可以说使⑧脚、11脚输出的激励脉冲之间形成一段静止区，以使V1、V2在导通/截止的交越瞬间不致发生同时导通。图中D1、D2用以抬高V1、V2射极的电位，以使其截止可靠。
(1)充电指示和过流保护在恒流充电期间，充电电流在取样电阻R37上形成负极性电流取样电压(视电池容量不同约-2V——3V)，此负电压一路经R30加至IC2②脚，使①脚输出高电平，使双色LED2的红色指示灯亮，表示正在恒流充电；另一路经R16传输至IC1 15脚(控制放大器反相输入端)。一旦过流(甚至发生短路)，在R37上产生较大的负电压，将使IC1输出的激励脉冲宽度大大减小，使输出电压大大降低(甚至无输出)而保护充电器和被充电池。
(2)过压保护 当充电电池电压逐渐升高到接近设定的59V额定电压时，在R25(2kΩ)上的取样电压，使IC1①脚电压超过由IC1 14脚输出的5V基准电压，并经R19、R27分压设定的②脚电压(3V)时，将使IC1输出的脉冲宽度大大减小。这时，T2的N4、N5输出电流转为涓流，维持浮充电，在R37上的压降(负电压)减小，IC1的基准电压使IC2②脚呈正电位，使①脚输出低电平(LED2熄灭)，并使⑦脚输出高电平，LED2亮，表示恒流充电阶段结束．进行浮充电阶段。在2小时内随时都可取用电池。
应注意，取下已充满的电池前应先切断充电器输入端的市电；而充电时应先接上被充池再接通市电。
3．常见故障检修
(1)故障现象：无充电电压输出，连空载时也无输出。
此故障的检修重点在电源输入和变换部分。首先测C12上有无310V直流电压，如有，多数为V3、V4变换部分未起振。若用数字万用表测V3、V4基极对发射极之间应有-0.3V左右的电压，否则未起振。此时，应查T1的N1、N2及偏置电路元件有无虚焊、脱焊、失效等；若已起振，则为T1的N3、T2的N1、C9回路开路。
若无310V电压、且FVl熔断，多数为V3、V4、C12或D13-D16之一短路。而FV1未熔断，多为电源回路的L1、D13-D16开路。
(2)故障现象：充电无电压(或很低)，但空载有电压输出。
此现象表明电源输入和变换部分正常，故障在他激部分。此时测C5有无20V电压，若无是D10、D9及N2、N3回路不通，或D10、D9之一短路。如有20V电压，可能为IC1不良不起振；过流、过压取样电路失去取样电压；C3漏电严重等导致他激脉冲很窄甚至无他激脉冲。
电动车充电器的设计原理图
电动车充电器的设计
一、密封铅酸蓄电池的充电特性
电池充电通常要完成两个任务，首先是尽可能快地使电池恢复额定容量，另一是使用小电流充电，补充电池因自放电而损失的能量，以维持电池的额定容量。在充电过程中，铅酸电池负极板上的硫酸铅逐渐析出铅，正极板上的硫酸铅逐渐生成二氧化铅。当正负极板上的硫酸铅完全生成铅和二氧化铅后，电池开始发生过充电反应，产生氢气和氧气。这样，在非密封电池中，电解液中的水将逐渐减少。在密封铅酸蓄电池中，采用中等充电速率时，氢气和氧气能够重新化合为水。过充电开始的时间与充电的速率有关。当充电速率大于Ｃ／５时，电池容量恢复到额定容量的８０％以前，即开始发生过充电反应。只有充电速率小于Ｃ／１００，才能使电池在容量恢复到１００％后，出现过充电反应。为了使电池容量恢复到１００％，必须允许一定的过充电反应。过充电反应发生后，单格电池的电压迅速上升，达到一定数值后，上升速率减小，然后电池电压开始缓慢下降。由此可知，电池充足电后，维持电容容量的最佳方法就是在电池组两端加入恒定的电压。浮充电压下，充入的电流应能补充电池因自放电而失去的能量。浮充电压不能过高，以免因严重的过充电而缩短电池寿命。采用适当的浮充电压，密封铅酸蓄电池的寿命可达１０年以上。实践证明，实际的浮充电压与规定的浮充电压相差５％时，免维护蓄电池的寿命将缩短一半。铅酸电池的电压具有负温度系数，其单格值为－４ｍＶ／℃。在环境温度为２５℃时工作很理想的普通（无温度补偿）充电器，当环境温度降到０℃时，电池就不能充足电，当环境温度上升到５０℃时，电池将因严重的过充电而缩短寿命。因此，为了保证在很宽的温度范围内，都能使电池刚好充足电，充电器的各种转换电压必须随电池电压的温度系数而变。
常见的几种充电模式为：
１． 限流恒压充电模式，其充电曲线和转换电压如图１所示。
２． 两阶段恒流充电模式，其充电曲线和转换电压如图２所示。
３． 恒流脉冲充电模式，其充电曲线和转换电压如图３所示。
此三种充电模式均为业界推荐采用，其各阶段充电电流间的转换，都分别受有温度补偿的转换电压Ｖｍｉｎ（快充最低允许电压）、Ｖｂｉｋ（快充终止电压）和Ｖｆｌｔ（浮充电压）控制。国外已开发出多款具有上述功能的专用充电集成电路，如ＵＣ３９０６，ｂｑ２０３１等。
二、ＤＢ３６１６Ｃ电动自行车充电器的制作实例
目前国内市场上的电动自行车大多采用３６Ｖ或２４Ｖ密封铅酸蓄电池组，为了降低成本，与其相配套的充电器大多采用简化的恒流恒压模式，充电曲线见图４。此方案与图１相比，由于省却了补足充电阶段（即Ｖｌｋ高电压恒压过充电阶段），故电池的容量只能恢复到额定容量的８０％～９０％，同时，其充电转换电压也没有温度补偿。在冬夏两季易出现充电不足或过充电现象。再者，由于串联电池组中各个电池的自放电率亦不尽相同，如果采用恒定的浮充电压，那么将影响单体电池的充电状态。
本充电机实例采用图３充电模式，原理图见图５。本机选用ＡＣ／ＤＣ谐振式高效变换器组件ＤＢＸ６００１，作为前级隔离降压。此组件效率高达９２％以上。组件输出的６０Ｖ直流电，由ｃ、ｄ端进入后级充电电路。后级功率元件采用低导通压降器件，考虑到便携性，本机采用小型化设计，内置自动小型风扇，整机体积为７５ｍｍ×１３０ｍｍ×５０ｍｍ。ＩＣ和Ｑ１、Ｌ、Ｄ１等组成快速恒流充电系统。ＩＣ采用ＳＧ３８４２，Ｒ１、ＤＺ１、Ｃ３、Ｃ４为ＩＣ的供电电路，Ｒ４、Ｃ６决定ＩＣ的振荡频率，Ｃ５、Ｒ３为补偿元件。刚开始充电时，电池电压较低，ＰＣ不导通（原理后述）。ＩＣ①脚被Ｒ３、Ｒ４拉到地电位，⑥脚输出约１００ｋＨｚ脉冲，通过Ｒ８加到Ｑ１栅极，控制Ｑ１通断。Ｑ１导通期间，ＤＢＸ６００１③脚输出的充电电流，经储能电感Ｌ、外接电池Ｅ、Ｑ１、Ｒ６到④脚。在给电池充电的同时，电感Ｌ也存储着能量，充电电流呈线性增大，并在Ｒ６上产生检测压降，经Ｒ５、Ｃ７传递到ＩＣ③脚。当③脚上的电压达到１．１Ｖ时，⑥脚关闭脉冲，Ｑ１截止。此时电感Ｌ中的磁场能释放，所产生的电流继续向电池供电。Ｄ１为Ｌ提供续流通道。平均充电电流的大小由Ｒ６决定。电池充满后，ＰＣ导通，⑧脚输出的５Ｖ电压经ＰＣ加到Ｒ２上，①脚的电位高于２．５Ｖ时，⑥脚关闭输出，充电器停止充电。
ＤＢＭ３６为３６Ｖ铅酸电池组专用充电检测与控制模块，内部有两种充电模式。
ＤＢＭ３６的工作原理是：
当电池电压接入ＤＢＭ３６②端时，工作于恒流脉冲充电模式，即②脚电位小于４５Ｖ时，④脚输出高电位，光耦ＰＣ不导通，ＩＣ组成的充电电路开始工作，同时Ｑ２导通，风扇ＦＳ得电工作。当电池电压逐渐升高，②脚电位达到４５Ｖ时，触发器ａ翻转，④脚输出低电平，光耦ＰＣ初级流过电流，次级导通，ＩＣ①脚高于２．５Ｖ，⑥脚停止输出脉冲，Ｑ２截止，充电器停止充电。同时风扇停转。随后电池电压逐渐下降，当电压下降到４１．５Ｖ时，触发器ａ复位，④脚输出高电平，光耦ＰＣ截止，解除对ＩＣ的封锁，充电器重新输出电流。周而复始，充电的时间越来越短，电池电压由４５Ｖ下降到４１．５Ｖ的自放电时间越来越长，电量逐步恢复到１００％。此种状态由充电指示灯ＬＥＤ充电时灭、停充时亮表现出来，而风扇的工作状态刚好与ＬＥＤ相反：充电时转动，停充时停转。Ｒ９、Ｃ１０、ＤＺ２组成ＤＢＭ３６的供电电路。
当电池电压接入③端时，ＤＢＭ３６工作于恒流恒压充电模式，开始时，充电器输出１．６Ａ恒流连续对电池充电，当电池电压上升到４５Ｖ时，ＤＢＭ３６③脚检测基准电压由４５Ｖ自动切换到４１．５Ｖ并保持不变，通过光耦ＰＣ的反馈，充电器则由恒流充电转换为恒压浮充充电状态。应当注意，如充电电流过大，使电池的温度显著增加，那么自放电电流可能会超过充电电流，温度的继续升高，使Ｖｂｌｋ不断下降，将出现严重的过充电反应，影响电池的寿命。
另外，当工作于恒流恒压充电方式时，充电器应先接入电池，然后再接入２２０Ｖ市电。否则，充电器输出的４５Ｖ电压会使ＤＢＭ３６误判，而直接切换到41.5恒压浮充状态，造成电池充电不足。用于对２４Ｖ蓄电池组的充电测控，需用ＤＢＭ２４模块。
