電動車用電池充電器的原理與維修（二）

www.bomingjun.com 來源：中國電動車信息網(wǎng)　　　電動車商情網(wǎng) 作者：俠名類別：電動車維修時間：2005-10-15

（四）穩(wěn)壓由于市電經(jīng)常有波動，電壓不穩(wěn)；電路的負載也有變化，造成充電電路電壓不穩(wěn)。這對負載是有害的，尤其是最后階段超過電池的充終值，電池一定因受損而影響其壽命。在圖4-39中，加入一個穩(wěn)壓管，相當于把超過部分——“波頂”削掉，電路的電壓則保持在設定點上，保護了電池和向負載提供穩(wěn)定的電源，但這個電壓是固定的，不能隨情況的變化和需要而調(diào)整電壓。（五）自動調(diào)壓電路穩(wěn)壓管雖然可以保持電路電壓不超過規(guī)定值，但它并不能滿足今天的要求。市電由于用電不均衡，電網(wǎng)電壓上下波動較大，就暴露了穩(wěn)壓管的不足。當電路電壓超過要求時，它能將超過部分削掉，然而電路電壓低于要求值時，卻不能補足，結果電路工作仍然會出現(xiàn)不正常；另一方面，電路在設計時，一般比要求電壓高出30%～50%，這樣市電電壓降低時雖然可以保證，但在市電經(jīng)常保持在平穩(wěn)值期間，超出的部分勢必經(jīng)常流過穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管經(jīng)常有電流通過不僅是不經(jīng)濟的，穩(wěn)壓管本身也不允許。實際上，電路穩(wěn)壓并不使用穩(wěn)壓管，而是采用由分離元器件組成的穩(wěn)壓電路，或選用現(xiàn)成的穩(wěn)壓集成塊，隨時調(diào)整因外界電壓不穩(wěn)造成的電路工作不穩(wěn)定。不管電壓升高還是降低，電路始終工作在理想狀態(tài)。而穩(wěn)壓管只用在充電電路的某個單元部分內(nèi)，滿足單元穩(wěn)定工作的需要。集成電路的穩(wěn)壓工作實際是調(diào)壓，高了可以調(diào)低、低了又可以調(diào)高，使電壓總穩(wěn)定在設定值范圍內(nèi)。圖4-40中采用的是可調(diào)式三端穩(wěn)壓集成電路W317（LM317），1腳為輸入端Vin、3腳為輸出端Vout、2腳為控制端ADJ。穩(wěn)壓電路W317右邊有一個并聯(lián)電路，其中電阻R可以為發(fā)光管VD2提供分流電壓。圖4-40a，電路是固定不可調(diào)，當電壓達到預定值時，穩(wěn)壓電路停止輸出。4-40b是可調(diào)典型局部電路，按照這個電路的原理，可以運用到開關電路和充電器等電路中，以達到穩(wěn)壓的目的。圖4-40b中，R為取樣電阻，1.25V為虛擬電源，實際是W317的基準電壓，W317的ADJ和Vout間電壓大于或小于此值，內(nèi)部電路都要做相應的調(diào)整，使之穩(wěn)定在1.25V。這是輸出電流Io穩(wěn)定的關鍵。輸出電流值Io=（1.25-Uab）/R，式中Uab是a、b兩點間的壓差。調(diào)整方法和原理：當RP滑點移向a點時，Uab降低，輸出電流Io增大；當向下移動時，Uab增大，相應地Io變小。若因某種原因造成電流不穩(wěn)，Io增大或減小，則取樣電阻R上的電壓也隨之增大或減小。這時，Vout和ADJ間的變化促使電路內(nèi)部做相應調(diào)整，使輸出電流穩(wěn)定。（六）如何顯示充電狀態(tài) 充電電路工作在什么狀態(tài)，電路是否有電，是否在進行充電，充滿了沒有，憑眼睛在電路上是看不出來的。為此，只有在電路中設置顯示功能，發(fā)光管就是最好的元件。在圖4-41中最左側的發(fā)光管亮，表示插上電源后市電有通過變壓器。但變壓器次級有沒有電？如果接入電池后，圖中最上側的發(fā)光管亮，表示電路有電流通過，充電正在進行。電池充滿后，由于電壓升高，導致圖中最右側發(fā)光管亮，說明充電達到終止點，應當停止充電。（七）自動調(diào)整電流的電路 1、電路組成及原理電路由整流、充電通路3CT和C1、R1、BT33A等組成的張弛震蕩器、穩(wěn)壓管導通自動關斷電路和電池接口等組成（圖4-42）。當電池接入電路后，電路才能接通并開始工作，其順序是：電池電壓通過D1、R1到單結晶體管BT33A控制極，單結晶體管導通；電流通過震蕩變壓器觸發(fā)可控管3CT，使之導通；電路形成充電通路，對電池充電。 2、可調(diào)整電流功能調(diào)整圖中可變電阻R1，通過改變晶閘管3CT沒有導通，電路不能通過電流。 3、自動保護當電阻沒有電池接入，即使接通電源，由于可控管3CT沒有導通，電路不能通過電流。 4、自動斷電當被充電電池已經(jīng)充滿，達到充電終止電壓時，電流即通過二極管D1、R1，擊穿穩(wěn)壓管2DW，電流被旁路，小環(huán)路失電，單結晶體管BT33A因控制極失去電壓而停振。通過BT33A控制的晶閘管3CT失去出發(fā)電壓而電流倒流。四、充電器電路實例下面介紹的是利用三極管、集成電路為開關器件組成的開關充電電路。（一）恒流部分整個充電通路是：電流從整流校正極出發(fā)首先經(jīng)R3，然后經(jīng)3DG4、VD、被充電池、R1，最后回到整流橋負極形成回路。由于電流的流通，在電阻R1兩端形成壓差，三極管3DG2的基極電位高于發(fā)射極到一定值時，3DG2導通；若電池初充電時電壓較低，充電電流就大，R1兩端壓差也大，基極電位提高，3DG2進一步導通，拉低了三極管3DG3基極電位，繼而又導致了三極管3DG4導通降低，通過3DG4的電流被控而減少，達到恒流的目的。 2、保護部分三極管3DG1原處于截止狀態(tài)，經(jīng)充電后電池電壓升高，3DG1基極電壓跟隨升高，直至3DG1導通，造成3DG3基極電壓被拉低，相繼使3DG4被截止，電路被關斷而停止充電。電路停止充電電壓值由調(diào)節(jié)RP2設定。設定時應帶負荷（即電池充電狀態(tài)），當達到該電池充電終止電壓時，調(diào)節(jié)RP2使電路關閉，設定即完成，使關閉電壓固定在該品種電池的充電終止電壓上，防止過充。（二）可調(diào)電流、自動關斷、自動保護充電器電路圖4-44和圖4-42相似，也只有將電池接入電路之后，才能使晶閘管導通進行充電。電池接入后，電流經(jīng)R2使單結晶體管BT35D的e極得到電壓，BT35開始振蕩，射極b2電流流入變壓器，次極得到耦合電壓，觸發(fā)晶閘管3CT導通，進入充電狀態(tài)。 1、自動停止充電經(jīng)過一定時間充電，電池電壓逐漸升高。當電壓達到充電終止電壓值時，穩(wěn)壓管WD被擊穿，單結晶體管BT35因e極失壓而停振，變壓器無震蕩信號，次極無輸出，晶閘管3CT截止，電路被關閉而停止充電。 2、充電電流的調(diào)節(jié) 圖中有兩個電位器RP1、RP2。（1）調(diào)節(jié)RP1可改變3DD基極控制電壓，改變?nèi)龢O管的放大倍數(shù)，調(diào)整充電電壓和電流，以適應不同類型電池的要求。由于整個電路及充電電流都通過3DD，它流過的電流較大，開始時可達3～5A，容易發(fā)熱，為了防止過熱燒毀，應為該管設大面積散熱片。（2）調(diào)節(jié)RP2可改變晶閘管3CT的導通角，控制充電電流的大小。 3、自動保護電源無電時，3DD基極無電壓，自動截止或不能導通，即使3CT仍然處于導通狀態(tài)，電路也是關閉的，電池的電流不能倒流，只能在張弛振蕩器范圍內(nèi)小量消耗。 4、電路優(yōu)點當已經(jīng)被充滿的電池接入電路，電路不會起動也不充電，這是因為穩(wěn)壓管處于擊穿狀態(tài)，單結晶體管不能導通，晶閘管3CT得不到觸發(fā)電壓的緣故。（三）適合于鉛酸電池、鎳系列電池使用的充電電路根據(jù)車用電池電壓和電路結構，調(diào)整電路元器件型號即可改變成適合的電路。 1、電路工作原理開關穩(wěn)壓電路：整流后的電源，經(jīng)開關穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓在預定點上，也就是電池的充電終止電壓。電路由三極管、二極管、電阻、電容和電位器W1組成自激振蕩式開關穩(wěn)壓電路，電路工作頻率為12kHz，頻率大小由1000P電容決定，容量減小，頻率就會提高，但以不超過16 kHz為宜，頻率高則損耗大。電路也可用穩(wěn)壓管代替，三端式穩(wěn)壓器件效果更好。穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓上限W1調(diào)定，調(diào)定是在充電電路帶負荷狀態(tài)，50V電壓表跨接在電路上。電壓檢測：電路采用施密特電路檢測電壓，對電路的要求是：在電池放電終止電壓點上，繼電器KM閉合接通電源：在電池充電終止電壓點之下，繼電器KM釋放，切斷電路。交流電源電路的開關由KM控制。它的調(diào)定與上述方法相同，但要調(diào)整的是W2。 2、電路工作狀態(tài) （1）充電起始電流較大，達4.6A，對饑餓電池快速充電，短時間內(nèi)即可充入容量的30%～50%。（2）很快即轉入3.5A電流，約相當于0.4C速率，并自動維持相當一段時間。（3）隨著充電電池電壓不斷上升，電流強度也不斷減低。（4）當電池電壓達到充電終止電壓前，電流在750mA上逐漸再降低。（5）達到充電終止電壓時，繼電器KM釋放，切斷交流電輸入電路，停止充電。（四）脈沖反脈沖充電電路用散件組成的電路繁瑣復雜，調(diào)制費時、漂移較大不穩(wěn)定，故障率高不易查找。采用集成電路不僅電路簡單，周邊散件少，調(diào)試簡單，性能穩(wěn)定，還具有各種保護功能、自動調(diào)節(jié)和控制功能。圖4-46是用兩個時基電路555及周邊器件組成的脈沖反脈沖充電電路。電路中的555-1是充電脈沖發(fā)生IC、555-2是放電反脈沖發(fā)生IC。充電脈沖占空比決定于555-1的2、6腳R2和C3，輸出腳為3，輸出脈沖通過R5、C7給3DD1基極偏壓，當555-1的3腳輸出高壓電平時，觸發(fā)3DD1導通，充電電池由全波整流電路出發(fā)，經(jīng)過R7、3DD1給電池充電，電流又經(jīng)R9返回整流器；輸出低電平時，3DD1被截止。555-1的3腳輸出信號經(jīng)C5耦合從555-2的2腳輸入，觸發(fā)555-2的3腳發(fā)出短暫的間歇階段。3DD2基極電位被觸發(fā)而導通，造成電池通過3DD2D、R8、R9形成的小回路放電。反脈沖占空比由555-2的6腳電容C6、電阻R4決定。反脈沖過后有一個小間隙，之后又開始充電脈沖，如此反復，脈沖反脈沖直至充電結束。時基電路555是充電器經(jīng)常使用的，另外還有TL494也是常用的集成電路