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分享雅迪電動(dòng)車60V充電器電路圖,超詳細(xì)分析工作原理



(注意:版權(quán)歸本人所有,如果有網(wǎng)友要引用我的帖子里的內(nèi)容到別的網(wǎng)站發(fā)表文章,請(qǐng)務(wù)必注明出處和ID號(hào),例如:'......本文出自數(shù)碼之家的網(wǎng)友ILovePLC')

●論壇內(nèi)有很多開關(guān)電源的高手,本貼文章算是小兒科,在各位高手前面班門弄斧了,我有講錯(cuò)的地方或分析不到位的地方,還請(qǐng)麻煩指正一下。本文篇幅過長,高手們可以忽略不看,但我希望:既然進(jìn)來都來了,那么提出一些不同意見再走吧。

寫本文的目的:
1、作為一份有價(jià)值的資料,自己繪制電路原理圖,辛苦耗時(shí)12天編寫而成,不想私藏,奉獻(xiàn)給大家,作為以后的維修資料和學(xué)習(xí)參考文獻(xiàn)。
2、我也才接觸開關(guān)電源兩個(gè)月,學(xué)識(shí)很淺,容易健忘,為防止時(shí)間久了健忘,特發(fā)表此文,方便以后健忘時(shí)可以隨時(shí)查閱。

●上次拆了兩個(gè)電動(dòng)車充電器(小刀和雅迪),很多壇友詢問我維修方法和要求我講解次級(jí)低壓控制部分,由于上次拆解的小刀電動(dòng)機(jī)充電器的低壓部分,完全使用一個(gè)單片機(jī)控制,根本不知道單片機(jī)的程序是如何控制的,所以無法講解低壓控制部分。
(雅迪電動(dòng)車拆機(jī)貼:《拆一個(gè)雅迪電動(dòng)車60V充電器,保護(hù)功能超多》
(小刀電動(dòng)車拆機(jī)貼:放在樓主位的文章末尾,請(qǐng)先看完本貼再回頭看過往貼)
(小刀電動(dòng)車原理圖分析貼:放在樓主位的文章末尾,請(qǐng)先看完本貼再回頭看過往貼)
●這次拆解的雅迪電動(dòng)車充電器,它的低壓部分使用的是LM358制作的比較器和一個(gè)小的單片機(jī)來控制的,再加上雅迪充電器使用了各種保護(hù)功能,很具有代表性,只要學(xué)會(huì)了這款充電器的工作原理,就可以掌握市面上80%的電動(dòng)車充電器了,為此,我認(rèn)為有必要重新解析一次這個(gè)充電器的工作原理,一步一個(gè)腳印地去分析原理圖,詳細(xì)分析它的每一塊功能是如何工作的,榨取它的價(jià)值,造福廣大壇友。
●你也可以通過我的帖子,知道如何把充電器改造為可調(diào)電源,知道怎么調(diào)節(jié)電壓和調(diào)節(jié)電流。本帖子希望能對(duì)你有所幫助。
●如果你覺得有掌握的地方,可以跳過前面幾節(jié),直接看你認(rèn)為有用的章節(jié),或者選擇無視我的帖子。
呵呵。
歡迎各位提出不同問題與看法,參與討論,我會(huì)盡量抽空回復(fù)大家的問題。

導(dǎo)讀標(biāo)題:
第1節(jié):電源管理芯片384X系列的簡單介紹。
第2節(jié):220V輸入電源濾波電路的元件作用與功能。
第3節(jié):啟動(dòng)電路的工作原理。
第4節(jié):持續(xù)供電電路的工作原理。
第5節(jié):高頻變壓器和RCD尖峰吸收電路的工作原理。
第6節(jié):芯片4腳和RC振蕩電路的工作原理。
第7節(jié):MOS管的軟啟動(dòng)電路的工作原理。
第8節(jié):芯片6腳和MOS管驅(qū)動(dòng)電路的工作原理。
第9節(jié):芯片3腳和MOS管過流過壓保護(hù)電路的工作原理。
第10節(jié):芯片1腳和光耦反饋電路的工作原理。
第11節(jié):低壓整流濾波主電路和RC尖峰吸收電路的工作原理。
第12節(jié):防倒流與輸出短路保護(hù)電路的工作原理。
第13節(jié):低壓整流濾波副電路12V和5V穩(wěn)壓電路的工作原理。
第14節(jié):431穩(wěn)壓電路與光耦反饋電路的工作原理。
第15節(jié):LM358實(shí)現(xiàn)恒流充電的工作原理。
第16節(jié):LM358與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)燈的工作原理。
第17節(jié):單片機(jī)實(shí)現(xiàn)三段式充電的工作原理。
第18節(jié):超溫保護(hù)電路的工作原理。
第19節(jié):整機(jī)是怎么實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋穩(wěn)壓的?請(qǐng)見詳細(xì)分析。
第20節(jié):(附贈(zèng))怎樣改可調(diào)電壓、可調(diào)電流?
總原理圖
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第1節(jié):電源管理芯片384X系列的簡單介紹。
●本帖使用的電源管理芯片為UC3842A。在分析原理圖之前,要先對(duì)芯片有一定的基礎(chǔ)了解才行。
●384X系列的電源管理芯片有四種,分別為3842、3843、3844、3845。常見的型號(hào)有KA3842、UC3842等,前綴不同而已,相同后綴數(shù)字的型號(hào)可以互相代換。3842-3845的主要區(qū)別如下所示:
UC3842的區(qū)別:開啟電壓16V, 關(guān)閉電壓10V, 占空比范圍0-97%,最高工作頻率500KHz。
UC3843的區(qū)別:開啟電壓8.5V,關(guān)閉電壓7.6V,占空比范圍0-97%,最高工作頻率500KHz。
UC3844的區(qū)別:開啟電壓16V, 關(guān)閉電壓10V, 占空比范圍0-48%,最高工作頻率500KHz。
UC3845的區(qū)別:開啟電壓8.5V,關(guān)閉電壓7.6V,占空比范圍0-48%,最高工作頻率500KHz。

●384X內(nèi)部功能圖如下圖所示,分別為中文和英文功能圖:(圖2、3、4)
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●384X的各個(gè)引腳定義如下圖所示:(圖5)
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●針對(duì)上表中的各個(gè)引腳,我再進(jìn)行補(bǔ)充說明:
○芯片1腳--是芯片內(nèi)部誤差放大器(比較器)的輸出端,外接阻容元件至2腳形成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò),確定誤差放大器的增益和頻響;也可以直接使用1腳作為光耦反饋電壓輸入端,跳過內(nèi)部誤差放大器(比較器),直接讓光耦反饋電壓去控制脈沖寬度(1腳電壓與脈寬成正比關(guān)系),采用這種形式時(shí),必須把2腳直接接地。
○芯片2腳--是芯片內(nèi)部誤差放大器(比較器)的負(fù)相輸入端,其輸入的電壓與放大器正相輸入端的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,產(chǎn)生誤差電壓,控制脈沖寬度(2腳電壓與脈寬成反比關(guān)系);如果不使用2腳作為光耦反饋電壓輸入端,而使用1腳作為光耦反饋電壓輸入端時(shí),2腳必須接地。
○芯片3腳--是電流檢測(cè)輸入端,當(dāng)檢測(cè)電壓超過1V時(shí)縮小脈沖寬度使MOS管導(dǎo)通時(shí)間變短,避免MOS管長時(shí)間導(dǎo)通而發(fā)熱燒毀;
○芯片4腳--是R/C定時(shí)器的振蕩腳,內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的RC阻容時(shí)間常數(shù)來決定,振蕩頻率公式f=1.8(RT×CT);閥門值電壓為2V,達(dá)到2V就立即對(duì)地放電,把振蕩電容上的電壓泄放掉。
○芯片5腳--是GND接地端;
○芯片6腳--是脈沖輸出端,內(nèi)部為兩個(gè)三極管組成上下臂推挽式輸出,上升和下降時(shí)間僅為50ns,驅(qū)動(dòng)電流能力為±1A;
○芯片7腳--是電源供電端,具有欠壓、過壓鎖定功能,芯片功耗為15mW。7腳電源有個(gè)閥門值為16V,高于16V時(shí)開始工作,正常工作之后如果低于關(guān)閉電壓10V,芯片才會(huì)停止工作,所以芯片正常的工作電壓范圍在10V-30V之間波動(dòng),工作時(shí)耗電約為15mA。
○芯片8腳--是5V基準(zhǔn)電壓輸出端,輸出電流可達(dá)50mA的帶載能力;

第2節(jié):220V輸入電源濾波電路的元件作用與功能。
●220V電源經(jīng)過四個(gè)二極管1N5408整流、大電容C2的濾波后,得到直流+310V電壓。(圖6)
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下面講一下圖中各個(gè)元件的作用和工作原理。

●共模電感LF1--是一種抑制共模干擾信號(hào)的電感元件。它由兩組線圈繞制在磁芯上,但兩個(gè)線圈的繞制方向相反,這樣才能起到抑制共模干擾的作用。(圖7)
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○為什么要抑制共模信號(hào)?共模信號(hào)是極性相同、幅值相同、電流方向相同的信號(hào)。共模信號(hào)示意圖如下所示:(圖8)
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○干擾信號(hào)大多數(shù)是共模信號(hào),它對(duì)我們的電路產(chǎn)生干擾造成電路不穩(wěn)定工作,所以要抑制它。共模電感消除干擾的工作原理是這樣的:共模信號(hào)同時(shí)從兩根線進(jìn)入兩組線圈時(shí),電流方向相同,而兩組線圈的繞制方向相反,所以兩根線在磁芯上形成相同的磁場(chǎng)方向(根據(jù)右手定則),你形成的電感量疊加在我形成的電感量上面,就得到雙倍的電感量,這個(gè)電感量非常巨大,對(duì)交流共模信號(hào)產(chǎn)生非常大的感抗,所以就達(dá)到了抑制共模干擾信號(hào)的作用了。如下圖所示:(圖9)
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●這里有必要講一下保險(xiǎn)管FU1,它的規(guī)格是T5A,而不是F5A。5A表示允許通過最大電流是5A。T和F的區(qū)別在于,F(xiàn)是瞬時(shí)熔斷的保險(xiǎn),T是延時(shí)熔斷的保險(xiǎn)。為什么要用T呢?因?yàn)閯倓偵想姇r(shí),220V經(jīng)過整流對(duì)大電容充電時(shí),會(huì)產(chǎn)生非常大的電流,可達(dá)到10A電流,然后電流會(huì)迅速減小,如果采用的是F保險(xiǎn)管的話,因?yàn)殡娏鞒^5A就容易燒斷保險(xiǎn)管。而采用T保險(xiǎn)管的話,它可以容許短時(shí)間內(nèi)通過大電流而不會(huì)燒斷,但長時(shí)間通過大電流就會(huì)燒斷。
●安規(guī)電容C1--容量0.1uF以上,耐壓一般在275V以上,具有通高頻阻低頻的作用,它可以濾除電網(wǎng)中高頻雜波干擾,也能濾除高頻變壓器的高頻干擾信號(hào)。安規(guī)電容如果擊穿短路,會(huì)燒斷保險(xiǎn)管。下圖是安規(guī)電容的外形圖,長得方方正正:(圖10)
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●熱敏電阻RT1--本板采用的是NTC負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,型號(hào)為5D11,前面的數(shù)字5表示常溫下它的阻值是5Ω,隨著溫度的上升,它的阻值會(huì)變小(2Ω以下)。它的作用是防浪涌電流保護(hù),因?yàn)榇箅娙菰趧倓傞_機(jī)通電時(shí),會(huì)產(chǎn)生很大的充電電流,熱敏電阻因?yàn)樽柚荡?,所以它可以減少浪涌電流,讓大電容緩慢充電,起到保護(hù)其它元件的作用。隨著工作電流持續(xù)通過熱敏電阻,它會(huì)慢慢發(fā)熱,阻值就會(huì)變小,相當(dāng)于直通狀態(tài),不會(huì)影響充電器的工作。它的外形圖如下所示:(圖11)
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●壓敏電阻YM1--型號(hào)為14D471K,其中的471是它的擊穿電壓值470V。它的特性是正常狀態(tài)下它是開路狀態(tài),如果加在它兩端的高壓電超過一定數(shù)值時(shí),它會(huì)瞬間擊穿短路,把高壓電短路掉,還會(huì)引發(fā)保險(xiǎn)管燒斷,從而不讓超高電壓損壞后面的元件。壓敏電阻的作用是防止電網(wǎng)中的瞬時(shí)超高電壓成分和雷擊電壓串入后面電路中,實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)。如果高壓電消失后,電壓恢復(fù)到220V,壓敏電阻又恢復(fù)開路狀態(tài),不會(huì)影響后面電路的工作。它的外形圖如下所示:(圖12)
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第3節(jié):啟動(dòng)電路的工作原理。
●R21-R24這四個(gè)貼片電阻叫做啟動(dòng)電阻,C3叫做啟動(dòng)電容。啟動(dòng)電路由啟動(dòng)電阻和啟動(dòng)電容組成。(圖13)
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●啟動(dòng)電阻由R21-R24四個(gè)電阻組成,經(jīng)過串并聯(lián)的組合方式,最終等效為一個(gè)總電阻=220K。為什么要用四個(gè)串并聯(lián)的組合方式而不用一個(gè)電阻的形式呢?主要目的是:1、減少成本,2、減少體積。
●成本考慮:一個(gè)大功率(2W)的分立電阻,價(jià)格約為0.3元;而一個(gè)貼片電阻價(jià)格約為0.005元,4個(gè)也才0.02元;顯然價(jià)格相差幾十倍,貼片電阻具有很低的成本優(yōu)勢(shì)。
●體積考慮:一個(gè)大功率的分立電阻,體積很大,占用PCB空間很多,給排版布線造成困難;而4個(gè)貼片電阻占用面積卻很小,可讓出更多空間給其它元件布置。
●那么怎么用4個(gè)貼片電阻代替一個(gè)大功率電阻而不會(huì)發(fā)熱損壞呢?經(jīng)過分析,發(fā)現(xiàn)它的代替方法,如下圖所示:(圖14)
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由圖中計(jì)算得知:如果只用一個(gè)電阻,它的電流為:310V÷220K=1.41mA,功率為:310V×0.00141A=0.437W。而一個(gè)貼片電阻的額定功率為1/8W=0.125W,實(shí)際功率為0.11W,比額定功率小,不會(huì)發(fā)熱損壞。所以啟動(dòng)電阻為什么要用四個(gè)貼片電阻而不會(huì)只用一個(gè)貼片電阻的原因就在于此。.
●啟動(dòng)電路的工作流程:
①大濾波電容C2(100u/400V)兩端的+310V電壓,經(jīng)過啟動(dòng)電阻(R21-R24)給啟動(dòng)電容C3充電,(如下圖所示)
②當(dāng)啟動(dòng)電容C3的電壓從0V慢慢升到16V時(shí),芯片的7腳閥門打開,啟動(dòng)電容向芯片內(nèi)部放電,(圖15)
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③電容C3電壓會(huì)從16V下降到10V,時(shí)間很短,大約在1秒內(nèi)就會(huì)放完電。芯片正是利用這短短1秒時(shí)間來啟動(dòng),發(fā)出第一個(gè)脈沖使MOS功率管V1導(dǎo)通和截止,
④MOS管在第一次通斷后,會(huì)使高頻變壓器產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),在持續(xù)供電線圈(56線圈)處,輸出交流電壓,(如下圖所示)
⑤經(jīng)過二極管D5整流、電阻R25、R26限流之后,向啟動(dòng)電容C3充電,讓C3保持在16V以上的電壓,對(duì)芯片提供長期穩(wěn)定的電源供應(yīng),
⑥啟動(dòng)電容C3此時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)闉V波電容,啟動(dòng)電阻(R21-R24)退出歷史舞臺(tái)。啟動(dòng)電阻雖然也向啟動(dòng)電容充電,但電流僅有1.4mA左右,不足以支撐芯片的正常供電,所以它已經(jīng)不是主要電源的供電來源了。(圖16)
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第4節(jié):持續(xù)供電電路的工作原理。
●持續(xù)供電電路由56線圈(持續(xù)供電線圈)、二極管D9、限流電阻R25、R26、啟動(dòng)電容C3構(gòu)成。持續(xù)供電電路的作用是向芯片提供源源不斷的直流供應(yīng),保證芯片的電壓保持在16V以上,讓芯片能正常工作。(圖17)
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●二極管D9采用快恢復(fù)二極管,能快速響應(yīng)50KHz的脈沖頻率,把交流電整流成直流電。
●電阻R25、R26由兩個(gè)電阻并聯(lián)而成,并聯(lián)電阻=15Ω,主要是限流保護(hù)作用。假設(shè)持續(xù)供電線圈(56線圈)經(jīng)過二極管整流輸出20V以上的直流電壓,并且芯片6腳輸出極大的脈沖電流或者芯片短路,那么通過限流電阻的電流為:20V÷15Ω=1.33A,而芯片6腳的驅(qū)動(dòng)電流能力為±1A,所以限流電阻就能限制芯片的輸出脈沖電流不能超過1.33A。但由于負(fù)載的存在,持續(xù)供電電路的電流一般不會(huì)超過1A,所以實(shí)際上限流電阻可以限流的電流通常都在1A以下。(圖18)
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●萬一芯片真的輸出超過1A時(shí)怎么辦?例如芯片短路,此時(shí)由于電流過大,兩個(gè)限流電阻R25、R26的功率各自為13.4W,已經(jīng)嚴(yán)重發(fā)熱而燒斷,起到保護(hù)持續(xù)供電線圈(56線圈)的作用。(見上圖)

第5節(jié):高頻變壓器和RCD尖峰吸收電路的工作原理。(圖19)
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●高頻變壓器共有4組線圈,分別是13線圈(振蕩繞組)、56線圈(持續(xù)供電線圈)、9.12線圈(輸出主線組)、7.11線圈(輸出副線組)。
●RCD尖峰吸收電路由二極管D6、電容C4、電阻R1組成。它的作用是吸收13線圈(振蕩繞組)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)。
●RCD尖峰吸收電路的工作過程是這樣的:
①第一階段:MOS管V1導(dǎo)通,+310V電壓經(jīng)過振蕩繞組時(shí),產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),如下圖所示:(圖20)
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②此時(shí)二極管D6截止,電流經(jīng)過振蕩繞組和MOS管到地,電流在振蕩繞組形成磁場(chǎng)(相當(dāng)于向變壓器磁芯充電),完成電磁轉(zhuǎn)換。
③第二階段:當(dāng)MOS管截止時(shí),振蕩繞組無電流流過,于是振蕩繞組形成上負(fù)下正的反向電動(dòng)勢(shì),電壓約為310V,(圖21)
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④此時(shí)二極管D6導(dǎo)通,310V的反向電動(dòng)勢(shì)向電容C4充電,相當(dāng)于電容把反向電動(dòng)勢(shì)短路掉,磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換成電流,完成磁電轉(zhuǎn)換。
⑤當(dāng)MOS管再次導(dǎo)通時(shí),二極管D6截止,此時(shí)電容C4向電阻R1放電,泄放電壓。然后又開始重復(fù)第①步的過程,周而復(fù)始,無限循環(huán)。

●那么為什么要用RCD尖峰吸收電路呢?不用不行嗎?不用的話電路就不能工作嗎?答案是:可以工作,但MOS管容易擊穿損壞。下面進(jìn)行分析:
①如果不用RCD尖峰吸收電路,當(dāng)MOS管V1導(dǎo)通時(shí),+310V加在MOS管兩端,此時(shí)MOS管可以正常工作,因?yàn)镸OS管耐壓650V,可以承受310V的電壓,不會(huì)損壞。
②當(dāng)MOS截止時(shí),振蕩繞組形成上負(fù)下正的反向電動(dòng)勢(shì),電壓約為310V,然后再疊加電容C2的電壓310V,總共有620V電壓加在MOS管兩端(見下圖所示),而MOS管耐壓只有650V,如果電網(wǎng)電壓220V升到240V時(shí),那么整流出來的直流電壓就不是310V了,而是比310V高的電壓,因此很容易擊穿MOS管,造成短路損壞。(圖22)
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③由上圖可以明顯的看出來,兩個(gè)310V電壓,疊加成620V加在MOS管兩端,很容易擊穿MOS管,所以要用RCD尖峰吸收電路去吸收振蕩線圈產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)310V,保護(hù)MOS管的安全。

第6節(jié):芯片4腳和RC振蕩電路的工作原理。
●芯片4腳是振蕩腳,外接振蕩電阻R31、振蕩電容C24。振蕩頻率由R31和C24的充放電系數(shù)決定。芯片4腳有一個(gè)閥門值2V,當(dāng)電壓升高到2V時(shí),芯片4腳閥門打開,當(dāng)電壓下降到接近0V時(shí),閥門關(guān)閉。(圖23)
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●RC振蕩過程是這樣的:
①當(dāng)啟動(dòng)電路第一次給芯片供電時(shí),時(shí)間很短(約1秒),芯片正好利用這1秒時(shí)間來啟動(dòng),芯片首先從8腳輸出+5V的基準(zhǔn)電壓,經(jīng)過振蕩電阻R31給振蕩電容C24充電,
②當(dāng)振蕩電容C24的電壓升到2V時(shí),達(dá)到了4腳的閥門電壓值 ,4腳立即打開閥門,振蕩電容立即對(duì)4腳內(nèi)部電路放電,
③當(dāng)振蕩電容的電壓下降到接近0V時(shí),4腳閥門立即關(guān)閉。此時(shí),4腳獲得了第一個(gè)鋸齒波波形。
④芯片內(nèi)部會(huì)把鋸齒波轉(zhuǎn)換成方波,從6腳輸出第一個(gè)方波給MOS管V1,讓MOS管導(dǎo)通和截止,(方波頻率約為50KHz)
⑤高頻變壓器的13線圈(振蕩繞組)獲得了電流通斷,形成了第一次電磁轉(zhuǎn)換,讓56線圈(持續(xù)供電線圈)獲得了能量,代替啟動(dòng)電路輸出電壓給芯片,讓芯片長期穩(wěn)定的工作。
⑥當(dāng)芯片4腳的閥門關(guān)閉后,8腳的+5V基準(zhǔn)電壓經(jīng)過振蕩電阻R31,又對(duì)振蕩電容C24充電,周而復(fù)始,不斷的充放電,形成一連串的穩(wěn)定的鋸齒波波形,從而可以讓芯片輸出一連串的方波。

第7節(jié):MOS管的軟啟動(dòng)電路的工作原理。
●軟啟動(dòng)電路由芯片1腳、三極管Q21、延時(shí)電阻R29、延時(shí)電容C22構(gòu)成。(圖24)
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●軟啟動(dòng)過程是這樣的:
①當(dāng)啟動(dòng)電路第一次給芯片供電時(shí),芯片首先從8腳輸出+5V的基準(zhǔn)電壓,經(jīng)過延時(shí)電阻R29給延時(shí)電容C22充電,
②充電時(shí),延時(shí)電容C22相當(dāng)于短路狀態(tài),于是三極管Q21的基極接地,
③三極管Q21導(dǎo)通,發(fā)射極的電壓接近0V,芯片1腳的電壓被強(qiáng)制拉低到0V,
④由于芯片1腳的電壓為0V,經(jīng)過芯片內(nèi)部電路處理,那么芯片6腳輸出的脈沖寬度最小,MOS管V1導(dǎo)通時(shí)間最短,對(duì)電路沖擊最小。
⑤當(dāng)延時(shí)電容C22的電壓慢慢升高時(shí),三極管的導(dǎo)通程序由強(qiáng)變?nèi)酰酒?腳的電壓被三極管的發(fā)射極慢慢抬高,
⑥那么芯片6腳輸出的脈沖寬度慢慢變寬,MOS管V1導(dǎo)通時(shí)間慢慢變長,逐漸恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)。由此,MOS管的工作狀態(tài)由弱變強(qiáng),實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)的過程。
⑦當(dāng)延時(shí)電容C22的電壓升高到超過芯片1腳的最高電壓后,三極管Q21截止,軟電動(dòng)電路不再起作用,芯片恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。

第8節(jié):芯片6腳和MOS管驅(qū)動(dòng)電路的工作原理。
●MOS管驅(qū)動(dòng)電路由芯片6腳、限流電阻R2、下拉電阻R27、MOS管V1構(gòu)成。(圖25)
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●芯片6腳輸出的方波脈沖,最高電平是7腳的電源電壓,如果7腳電壓是20V那么6腳輸出的高電平就是20V。芯片6腳輸出的低電平為0V,也就是5腳的地。下圖可以很清楚的看到6腳由兩個(gè)三極管組成上下臂推挽式輸出。(圖26)
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●限流電阻R2用于給MOS管驅(qū)動(dòng)時(shí)進(jìn)行限流,這個(gè)阻值由廠家設(shè)計(jì)出來的,阻值一般為15Ω-20Ω,我也不知道廠家為什么設(shè)計(jì)這么低的阻值,經(jīng)過我的分析,唯一的解釋可能是芯片6腳輸出的電流最高可達(dá)1A,超過1A的話容易損壞,所以16V÷15Ω=1.07A,使用15Ω電阻來限制它的電流最高不超過1A。不知道這個(gè)解釋正不正確,希望高手進(jìn)行解答。
●下拉電阻R27的作用是把MOS管的柵極(1腳G極)上的感應(yīng)電荷釋放掉。必須要有這個(gè)下拉電阻,否則MOS極易擊穿損壞。
●MOS管驅(qū)動(dòng)過程是這樣的:
①當(dāng)芯片6腳輸出方波高電平時(shí),16V電壓從6腳輸出,經(jīng)過電阻R2限流,到達(dá)MOS管的G極,MOS管導(dǎo)通,高頻變壓器獲得電流實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)換;
②當(dāng)芯片6腳輸出方波低電平時(shí),0V電壓從6腳輸出,MOS管的G極通過電阻R2被拉低到0V,MOS管截止,高頻變壓器斷電,磁能開始轉(zhuǎn)換成電能,從各個(gè)繞組輸出感應(yīng)電壓;
③芯片6腳輸出方波的頻率一般為50KHz,由4腳的振蕩頻率來決定。6腳輸出方波的占空比(即脈沖寬度)由1腳反饋電壓和3腳電流信號(hào)共同作用來決定的。

第9節(jié):芯片3腳和MOS管過流過壓保護(hù)電路的工作原理。
●MOS管過流過壓保護(hù)電路:由芯片3腳、電阻R28、R32-37和電容C25構(gòu)成。(圖27)
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●芯片3腳為MOS管電流取樣檢測(cè)腳,當(dāng)3腳電壓超過1V時(shí),芯片關(guān)斷6腳輸出,使MOS管導(dǎo)通時(shí)間變短或截止。
●電阻R34-R37叫做電流取樣電阻,它由是四個(gè)貼片電阻并聯(lián),每個(gè)阻值為1.3Ω,四個(gè)并聯(lián)后的總阻值=0.325Ω。
●電阻R33叫做電流反饋電阻,它把取樣電壓值送到3腳。R33同時(shí)與R32組合成分壓電阻的形式。
●電阻R32叫做最大過流保護(hù)調(diào)節(jié)電阻,調(diào)節(jié)此電阻,可以調(diào)節(jié)MOS管最大電流保護(hù)動(dòng)作值。它與R33組合成分壓電阻的形式。
●電容C25是濾波電容,專門濾除取樣電流傳送過來的尖峰雜波和其它干擾成分。
●電阻R28叫做驅(qū)動(dòng)超壓保護(hù)電阻,用于檢測(cè)芯片6腳輸出的高壓干擾,它把高壓干擾輸送到3腳強(qiáng)迫3腳電壓升高進(jìn)行動(dòng)作保護(hù),從而保護(hù)MOS管不被擊穿損壞。
●MOS管過流過壓保護(hù)的過程是這樣的:
①假如MOS的工作電流為1A,那么在取樣電阻上產(chǎn)生的電壓為0.325V,經(jīng)過電阻R32、R33分壓之后,得到分壓=0.21V,小于保護(hù)閥值1V,芯片不會(huì)動(dòng)作保護(hù)。
②假如MOS的工作電流為5A,那么在取樣電阻上產(chǎn)生的電壓為1.625V,經(jīng)過電阻R32、R33分壓之后,得到分壓=1.04V,大于保護(hù)閥值1V,芯片開始動(dòng)作保護(hù)。
③經(jīng)過計(jì)算,只要MOS管工作電流大于4.8A,芯片就會(huì)保護(hù),關(guān)斷6腳輸出,讓MOS管截止。
④當(dāng)MOS管截止后,工作電流為零,3腳取樣值小于1V,芯片又開始工作,又開始重新檢測(cè)MOS管的電流,所以會(huì)讓MOS管處于間歇工作狀態(tài),不讓MOS管長期處于過流狀態(tài),從而保護(hù)了MOS管不會(huì)過熱而燒毀。
⑤當(dāng)芯片6腳輸出的方波脈沖中串有高壓干擾成分時(shí),例如30V以上的尖峰電壓,那么電阻R28會(huì)把這個(gè)尖峰電壓送到3腳,與取樣電壓值疊加在一起,使3腳電壓迅速超過1V,芯片開始關(guān)斷6腳輸出,從而保護(hù)了MOS管不被尖峰電壓擊穿。

第10節(jié):芯片1腳和光耦反饋電路的工作原理。
●光耦反饋電路由芯片1腳、電阻R30、電容C23構(gòu)成。(圖28)
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●電阻R30是1腳的負(fù)載電阻、電容C23是光耦反饋電壓的濾波電容。
●芯片1腳是芯片內(nèi)部誤差放大器(比較器)的輸出端,在這里它被用作光耦反饋電壓輸入端。本來2腳是內(nèi)部誤差放大器負(fù)相輸入端的,信號(hào)要從2腳輸入的,但在這里直接接地,意思是不使用內(nèi)部誤差放大器,跳過內(nèi)部誤差放大器,直接從1腳輸入電壓進(jìn)去給后級(jí)電路處理。(圖29)
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●光耦把反饋電壓輸入給1腳,去控制輸出脈沖寬度(占空比),讓MOS管的導(dǎo)通時(shí)間根據(jù)光耦的反饋電壓變化而變化,從而調(diào)節(jié)輸出電壓的高低。芯片1腳電壓與脈寬成正比關(guān)系,1腳電壓調(diào)節(jié)范圍0V-6V。(圖28).
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●光耦反饋電路是這樣工作的:
①當(dāng)光耦的發(fā)光二極管沒有發(fā)光時(shí),光耦的三極管截止,1腳電壓升到6V,脈沖寬度最大,充電器的輸出電壓為100+V(可高達(dá)130V),此時(shí)輸出電壓端的濾波電容會(huì)爆掉,所以禁止光耦的發(fā)光二極管的回路斷開,必須保證發(fā)光二極管有一定的電流流過,讓發(fā)光二極管發(fā)光,否則后面電路會(huì)損壞。光耦不發(fā)光,要么光耦損壞、要么光耦前級(jí)電路損壞。
②當(dāng)光耦的發(fā)光二極管光亮適中時(shí),光耦的三極管的導(dǎo)通,導(dǎo)通程度受發(fā)光的強(qiáng)度影響,1腳電壓處于1V-5V之間變化,實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)脈沖寬度,讓輸出電壓穩(wěn)壓。
③當(dāng)光耦的發(fā)光二極管光亮最強(qiáng)時(shí),光耦的三極管的導(dǎo)通程度最大,1腳電壓被拉低到0V,此時(shí)脈沖寬度最小,輸出電壓降至最低(可低達(dá)30-40V)。有的充電器甚至關(guān)斷輸出,輸出電壓為0V。
④由此可以看出,1腳的電壓與脈沖寬度成正比關(guān)系,電壓越高,脈寬越寬,輸出電壓越高;電壓越低,脈寬越窄,輸出電壓越低。

●題外話:如果采用2腳作為反饋電壓輸入端的話,1腳必須外接阻容元件至2腳形成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò),確定誤差放大器的增益。那么芯片2腳的電壓與6腳的脈沖寬度是反比關(guān)系。如果2腳電壓被拉低,1腳電壓就會(huì)升高,6腳的脈沖寬度增大,輸出電壓升高;如果2腳電壓被抬高,1腳電壓就會(huì)降低,6腳的脈沖寬度減少,輸出電壓降低。這種電路結(jié)構(gòu)請(qǐng)見我的另一個(gè)帖子,里面就是這種設(shè)計(jì)。(《分享小刀電動(dòng)車72V充電器電路圖,簡單分析工作原理》中的第D1節(jié)

第11節(jié):低壓整流濾波主電路和RC尖峰吸收電路的工作原理。
●低壓整流濾波主電路由整流二極管V2、吸收電阻R7、吸收電容C9、濾波電容C8、泄放電阻R60-R63構(gòu)成。(圖30)
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●整流二極管V2是快恢復(fù)二極管,它可以快速響應(yīng)高頻交流電,整流出直流電壓。
●電容C8是濾波大電容,為后級(jí)電路提供充足的儲(chǔ)能。電阻R60-R63用于斷電時(shí),把電容C8上的電壓泄放掉防止人觸電。
●電阻R7和電容C9組成RC尖峰吸收電路,用于保護(hù)整流二極管V2不被反向電壓擊穿的。
●RC尖峰吸收電路的保護(hù)過程是這樣的:
①當(dāng)線圈的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)時(shí),二極管V2導(dǎo)通,電流直接通過二極管向電容C8充電,所以RC尖峰吸收電路不工作;(圖31)
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②當(dāng)線圈的感應(yīng)電壓為上負(fù)下正時(shí),二極管V2截止,線圈電壓疊加電容C8上的電壓,總共大于150V以上的尖峰高壓直接加到二極管上,可能會(huì)造成二極管擊穿損壞,這時(shí)電容C9被充電,相當(dāng)于把這個(gè)尖峰高壓短路掉,吸收掉,不讓尖峰高壓加到二極管,從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)作用。(圖32)
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第12節(jié):防倒流與輸出短路保護(hù)電路的工作原理。(圖33)
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●防倒流電路由二極管D12構(gòu)成。它的作用是在220V電源斷電后,二極管截止,電池電壓不能流過二極管,防止電池反向充電造成電阻R8和保險(xiǎn)管FU2燒毀。
注意:二極管D12只能防止電池倒流,不能防止電池接反。如果電池接反,二極管D12會(huì)導(dǎo)通,電池的反向電壓可以順利通過二極管,反向電壓擊穿各個(gè)元件,會(huì)大面積燒毀電路板上的元件。想要防反接功能,只能使用可控硅電路,由于本電路沒有可控硅,在此略過。
●輸出短路保護(hù)電路由保險(xiǎn)管FU2構(gòu)成。它的作用是充電時(shí),防止電池短路引起電流急速?zèng)_到8A以上,超過8A就會(huì)燒斷。同時(shí)在電池接反時(shí)進(jìn)行熔斷保護(hù),防止電路板上的元件進(jìn)一步損壞。

第13節(jié):低壓整流濾波副電路12V和5V穩(wěn)壓電路的工作原理。(圖34)
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●低壓整流濾波副電路由二極管D7和濾波電容C6構(gòu)成。它可以輸出12V-18V的直流電壓,我在這里統(tǒng)一取12V,方便后繼說明。
●整流二極管D7V2是快恢復(fù)二極管,它可以快速響應(yīng)高頻交流電,整流出直流電壓。電容C6是濾波電容。
●5V穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓管Z1、電阻R45、R16構(gòu)成。穩(wěn)壓管的供電來自兩路,一路來自12V經(jīng)過電阻R45限流,另一路來自69V經(jīng)過電阻R16限流,這兩路都向穩(wěn)壓管提供電流,其中來自69V的這一路,提供電流最大,應(yīng)該是主要能源提供者。為什么廠家要設(shè)計(jì)兩路供電給穩(wěn)壓管,請(qǐng)高手幫忙解釋一下。

第14節(jié):431穩(wěn)壓電路與光耦反饋電路的工作原理。
●光耦反饋電路由光耦PC1、限流電阻R38、分流電阻R39構(gòu)成。
●431穩(wěn)壓電路由精密穩(wěn)壓源IC1、電容C26、C5、電阻R10、R40-43構(gòu)成。(圖35)
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●上圖中的D10、D8、R5、R6受外圍芯片控制,平時(shí)是截止不工作的,所以沒有算入431穩(wěn)壓電路中。
●精密穩(wěn)壓源IC1的型號(hào)是AZ431,與常見的TL431可以互相代換,下面的描述統(tǒng)一簡稱為431。
●限流電阻R38的作用是限制光耦的發(fā)光二極管電流不宜過大。
●分流電阻R39的作用是給431提供能正常工作的最低電流,防止光耦損壞導(dǎo)致431斷電。
●電容C26必須要有,它的作用是可以讓431處于類似于線性作用的穩(wěn)壓效果。例如431的導(dǎo)通程度可以受1腳的電壓變化而變化,呈現(xiàn)一種線性關(guān)系(類似線性而不是真的線性);
●電容C5是濾波電容,濾除1腳上的雜波。
●上分壓電阻是R40-R42,串聯(lián)總阻值=58K;下分壓電阻是R10、R43,它們的并聯(lián)總阻值=2.1526K。此時(shí)的充電器的輸出電壓被設(shè)定為69.8V。
●還有一個(gè)電阻R5受單片機(jī)控制,單片機(jī)根據(jù)實(shí)際情況把R5的另一端接地,相當(dāng)于把R5并入到下分壓電阻風(fēng)絡(luò)中,如果R5并入進(jìn)來的話,并聯(lián)總阻值=2.009K。此時(shí)的充電器的輸出電壓被設(shè)定為74.7V。(圖36)
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●431穩(wěn)壓電路與光耦反饋電路的工作過程是這樣的:
①充電器的輸出電壓DC+(+69V-74V)經(jīng)過上分壓電阻和下分壓電阻取樣后,把分壓值送到431的1腳,
②如果輸出電壓升高,那么431的導(dǎo)通程度就增強(qiáng),電流增大,光耦的發(fā)光二極管的亮度就增強(qiáng),
③光耦的三極管的導(dǎo)通強(qiáng)度也隨著增強(qiáng),等效電阻變小,光耦把這個(gè)值反饋給前級(jí)的電源管理芯片,
④電源管理芯片讓MOS管的工作電流減小,那么變壓器的輸出電壓就變小了,相應(yīng)的充電電壓也就降低了,實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓效果。
⑤同理,如果輸出電壓降低,那么431的導(dǎo)通程度也減小,光耦的發(fā)光也變小,反饋給前級(jí),最終使輸出電壓升高,實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓效果。

第15節(jié):LM358實(shí)現(xiàn)恒流充電的工作原理。
●恒流充電電路由芯片的5、6、7腳及相連的元件構(gòu)成。
●芯片5腳為基準(zhǔn)電壓參考端,它的上分壓電阻由R47、R13、R11組成,它們的串并聯(lián)等效阻值=38.12K,下分壓電阻為R49(2.2K),芯片5腳經(jīng)過分壓后得到基準(zhǔn)參考電壓值為0.278V。(圖37)
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●芯片6腳為充電電流取樣端,充電電流在取樣電阻R8上形成一個(gè)電壓,把這個(gè)電壓經(jīng)過R48輸送給芯片6腳,然后與5腳的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,再?zèng)Q定芯片7腳輸出高電平還是低電平。
●如果6腳電壓小于5腳電壓,則7腳輸出高電平,二極管D10截止,光耦不受充電電流的影響。其中二極管D10為隔離二極管,用于隔離光耦與芯片LM358的電氣連接。
●如果6腳電壓大于5腳電壓,則7腳輸出低電平,二極管D10導(dǎo)通,光耦的2腳被強(qiáng)制拉低到0.5V左右,發(fā)光二極管的亮度最高,反饋到前級(jí),使輸出電壓降低,充電電流也隨之降低,實(shí)現(xiàn)調(diào)流的目的。
●從圖中參數(shù)可以計(jì)算分析:芯片5腳的基準(zhǔn)參考電壓值為0.278V,當(dāng)充電電流為2.8A時(shí),在取樣電阻R8上的電壓為0.28V,輸出到芯片6腳,6腳的電壓也為0.28V。
●恒流充電過程是這樣工作的:(見上圖)
①當(dāng)充電電流為2.8A時(shí),芯片6腳的電壓從取樣電阻R8取樣后為0.28V,
②芯片6腳與5腳電壓比較,0.28V>0.278V,芯片7腳輸出低電平,
③光耦2腳的電壓被拉低到0.5V,發(fā)光二極管發(fā)光最強(qiáng),
④光耦反饋到前級(jí)電路處理,讓MOS管降低電流,使輸出電壓降低,從而使充電電流降低。
⑤當(dāng)充電電流小于2.8A時(shí),芯片6腳電壓小于0.28V,
⑥芯片6腳與5腳電壓比較,6腳電壓<5腳電壓(0.278V),芯片7腳輸出高電平,
⑦隔離二極管D10截止,把7腳與光耦隔離,光耦不受充電電流的影響,恢復(fù)正常穩(wěn)壓的工作狀態(tài),
⑧當(dāng)充電電流再次為2.8A時(shí),又開始重復(fù)第①步的動(dòng)作,周而復(fù)始,從而實(shí)現(xiàn)了充電電流恒定為2.8A的充電狀態(tài),這就是恒流充電的原理。
⑨由以上得知,當(dāng)充電電流大于2.8A時(shí),輸出電壓就會(huì)降低,從而降低充電電流,這也決定了最大充電電流不會(huì)超過2.8A。超過2.8A的話,充電器就會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)電流。

第16節(jié):LM358與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)燈的工作原理。
●轉(zhuǎn)燈電路由芯片的1、2、3腳及相連的元件構(gòu)成。(圖38)
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●芯片2腳為基準(zhǔn)電壓參考端,它的上分壓電阻為R52(82K),下分壓電阻由R53、R56、R14組成,下分壓電阻的并聯(lián)等效阻值=0.846K,芯片2腳經(jīng)過分壓后得到基準(zhǔn)參考電壓值為0.05V。(圖39)
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●電阻R57是反饋電阻,它把LM358的2腳基準(zhǔn)電壓反饋給單片機(jī)U3的2腳,然后單片機(jī)程序根據(jù)情況在3腳輸出相應(yīng)的電平狀態(tài)。
●當(dāng)單片機(jī)U3的3腳輸出低電平時(shí),電阻R14、R56接地,相當(dāng)于把電阻R14、R56并聯(lián)到下分壓電阻R53上,三個(gè)電阻并聯(lián)值=0.846K。
●當(dāng)單片機(jī)U3的3腳輸出高電平時(shí),電阻R14、R56斷開,下分壓電阻就只有一個(gè)電阻R53(1.8K)。
●風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路由三極管Q1、限流電阻R12、基極電阻R44構(gòu)成。

●轉(zhuǎn)燈過程是這樣子的:
(注:轉(zhuǎn)燈由單片機(jī)里面的程序控制的,我是無法準(zhǔn)確得知程序控制步驟的,我只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來分析它的控制時(shí)序,不當(dāng)之處請(qǐng)諒解)(圖38)
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①芯片LM358的2腳是基準(zhǔn)電壓腳,它的初始基準(zhǔn)電壓值由上分壓電阻R52和下分壓電阻R53的分壓決定,分壓值=0.109V。
②當(dāng)充電電流大于1.1A以上時(shí),在取樣電阻R8上形成電壓0.11V以上,3腳電壓0.11V>2腳基準(zhǔn)0.109V,芯片LM358的1腳輸出高電平。
③1腳的高電平分成兩路輸出,一路經(jīng)基極電阻R44去驅(qū)動(dòng)三極管Q1帶動(dòng)風(fēng)扇散熱;另一路經(jīng)電阻R51輸送到單片機(jī)的6腳。
④單片機(jī)的6腳檢測(cè)到有高電平到來時(shí),單片機(jī)的7腳輸出高電壓,LED1綠燈熄滅,LED2紅燈點(diǎn)亮,表示正在充電。
⑤當(dāng)充電電流從最大值慢慢降低到1.1A以下時(shí),在取樣電阻R8上形成電壓0.11V以下,3腳電壓0.10V<2腳基準(zhǔn)0.109V,芯片LM358的1腳輸出低電平。
⑥單片機(jī)的6腳檢測(cè)到低電平時(shí),單片機(jī)控制3腳為低電平,電阻R14、R56被拉低到地,相當(dāng)于把電阻R14、R56并聯(lián)到電阻R53兩端,三個(gè)電阻并聯(lián)阻值=0.846K,芯片LM358的2腳的分壓值降低,
⑦芯片LM358的2腳的基準(zhǔn)電壓值從0.109V變成0.05V,此時(shí)只要充電電流大于500mA,在取樣電阻R8上就會(huì)形成大于0.05V的電壓(但小于0.11V),
⑧芯片LM358的3腳檢測(cè)到取樣電壓值為0.05V以上,則:3腳電壓0.051V>2腳基準(zhǔn)0.05V,LM358的1腳仍然輸出高電平,單片機(jī)仍然保持充電狀態(tài),風(fēng)扇和紅燈繼續(xù)點(diǎn)亮。
⑨當(dāng)充電電流下降到500mA以下時(shí),在取樣電阻R8上形成的電壓小于0.05V,經(jīng)過反饋電阻R50輸送到芯片LM358的3腳,3腳電壓0.049V<2腳基準(zhǔn)電壓0.05V,
⑩芯片LM358的1腳翻轉(zhuǎn),輸出低電平,風(fēng)扇停轉(zhuǎn);同時(shí)單片機(jī)的6腳檢測(cè)到低電平,在7腳輸出低電平,LED1綠燈點(diǎn)亮,LED2紅燈熄滅,表示充滿電了。

第17節(jié):單片機(jī)實(shí)現(xiàn)三段式充電的工作原理。
●三段式充電指的是:第1階段恒流充電(電流恒定,電壓緩慢上升),第2階段恒壓充電(電壓恒定,電流緩慢減小),第3階段浮充(電壓下降,電流也在減小)。
●三段式充電時(shí)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換,大部分由單片機(jī)(U3)來控制,少部分由LM358(U2)控制。

●第1階段恒流充電的過程是這樣的:
①開始通電220V時(shí),充電器開始工作,充電電流一般會(huì)大于1.1A,在取樣電阻R8上形成電壓0.11V以上,LM358的3腳電壓0.111V>2腳基準(zhǔn)電壓0.11V,LM358的1腳輸出高電平,
②單片機(jī)的6腳檢測(cè)到高電平,7腳輸出高電平,紅燈亮表示正在充電,風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn),
③同時(shí)5腳輸出低電平,電阻R5的一端被強(qiáng)行接地,相當(dāng)于把電阻R5并聯(lián)到431的下分壓電阻網(wǎng)絡(luò)中,三個(gè)電阻并聯(lián)阻值=2.009K,充電電壓抬升到74.7V,(圖40)
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④充電器以最高電壓74.7V進(jìn)行充電,此時(shí)充電電流最大,為2.8A。由于芯片LM358限制了最大充電電流(詳見第15節(jié)說明),所以充電器為了保證最大充電電流的恒定,它會(huì)使充電電流大于2.8A時(shí)降低充電電壓、小于2.8A時(shí)抬高充電電壓的浮動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行充電,這種狀態(tài)叫做恒流充電,一般以2.6A-2.8A的最高電流進(jìn)行充電。
⑤在恒流充電階段,充電時(shí)電池的電壓是不能一下子充到最高電壓74.7V的,它呈現(xiàn)出緩慢上升的趨勢(shì)。

●第2階段恒壓充電的過程是這樣的:
①在恒流充電階段時(shí),電池的電壓會(huì)慢慢上升到接近最高電壓74.7V左右,由于電池充到一定程度時(shí),電流不能再保持最高電流的狀態(tài)了,它會(huì)以2.8A→2.7A→2.6A→2.5A→......→1.2A→1.1A的趨勢(shì)下降。
②在電流下降時(shí),由于沒有超過最大電流2.8A的觸發(fā)條件,芯片LM358不會(huì)有降低電壓的動(dòng)作(詳見第15節(jié)說明),(圖37)
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③所以充電器就會(huì)以最高電壓74.7V的狀態(tài)進(jìn)行穩(wěn)壓,而不用擔(dān)心為了超過最大電流2.8A時(shí)強(qiáng)行降低電壓的動(dòng)作了。這就是穩(wěn)壓的狀態(tài),叫做恒壓充電。

●第3階段浮充的過程是這樣的:
①隨著電池逐漸充滿,充電電流進(jìn)一步減小。當(dāng)充電電流減小低于1.1A時(shí),在取樣電阻R8上形成的電壓小于0.11V,LM358的3腳電壓0.109V<2腳基準(zhǔn)電壓0.11V,
②然后LM358的1腳輸出低電平,單片機(jī)的6腳檢測(cè)到低電平時(shí),5腳斷開不再輸出低電平,電阻R5斷開與下分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的連接,充電電壓降到69.8V,(圖40)
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③同時(shí),單片機(jī)的3腳為低電平,電阻R14、R56被拉低到地,相當(dāng)于把電阻R14、R56并聯(lián)到電阻R53兩端,三個(gè)電阻并聯(lián)阻值=0.846K,
④芯片LM358的2腳的基準(zhǔn)電壓值從0.11V降低為0.05V,此時(shí)只要充電電流大于500mA,在取樣電阻R8上就會(huì)形成大于0.05V的電壓(但小于0.11V),
⑤3腳電壓0.051V>2腳基準(zhǔn)0.05V,LM358的1腳仍然輸出高電平,單片機(jī)仍然保持充電狀態(tài),風(fēng)扇和紅燈繼續(xù)點(diǎn)亮。
⑥以上階段叫做浮充階段,它會(huì)以69.8V左右的電壓進(jìn)行充電。
⑦當(dāng)充電電流下降到500mA以下時(shí),在取樣電阻R8上形成的電壓小于0.05V,3腳電壓0.049V<2腳基準(zhǔn)電壓0.05V,
⑧芯片LM358的1腳翻轉(zhuǎn),輸出低電平,風(fēng)扇停轉(zhuǎn);同時(shí)單片機(jī)的6腳檢測(cè)到低電平,在7腳輸出低電平,LED1綠燈點(diǎn)亮,LED2紅燈熄滅,表示充滿電了。

●由以上過程得知,第3階段浮充過后,充電器還是以69.8V的電壓進(jìn)行充電,只是電流小于500mA而已。此時(shí)綠燈亮起,表示充滿電,但不代表停止充電,充電器還是以小于500mA的電流進(jìn)行充電,如果長時(shí)間這樣小電流充電的話,電池也有可能會(huì)發(fā)熱鼓包,這時(shí)單片機(jī)程序還有定時(shí)功能,從轉(zhuǎn)為綠燈開始計(jì)時(shí),到達(dá)一定時(shí)間后,停止充電,但是怎么個(gè)停止充電的方法,我看不到程序內(nèi)容,不得而知,經(jīng)過分析,我認(rèn)為單片機(jī)的5腳會(huì)輸出一個(gè)高電平,經(jīng)過電阻R5加到431的1腳,使1腳的電壓上升,從而使充電電壓下降,達(dá)到停止充電的目的。是不是這樣,還請(qǐng)高手解答。

第18節(jié):超溫保護(hù)電路的工作原理。
●超溫保護(hù)電路由第二個(gè)431(IC2)、溫度傳感器RT2、隔離二極管D8、電阻R54、R55、R6構(gòu)成。(圖41)
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●溫度傳感器RT2是一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)的溫敏電阻,溫度越高,阻值越小,反之溫度越低,阻值越大。
●隔離二極管D8,用于隔離第一個(gè)431與第二個(gè)431之間的電氣連接。
●超溫保護(hù)過程是這樣子的:
①常溫狀態(tài)下,溫敏電阻阻值較大,431(IC2)的1腳電壓大于2.5V,431的2腳和3腳導(dǎo)通,
②3腳的電位被拉低,小于2.5V,比第一個(gè)431(IC1)的1腳電壓還低,隔離二極管D8截止,第二個(gè)431不會(huì)影響第一個(gè)431的工作狀態(tài)。
③當(dāng)風(fēng)扇停轉(zhuǎn),充電器內(nèi)部溫度很高時(shí),溫敏電阻阻值變小,431(IC2)的1腳電壓小于2.5V,431的2腳和3腳截止,
④3腳的電位被抬高,當(dāng)高于第一個(gè)431(IC1)的1腳電壓時(shí),隔離二極管D8導(dǎo)通,+5.1V電壓通過電阻R54、二極管D8、電阻R6,加在第一個(gè)431(IC1)的1腳上面,
⑤第一個(gè)431(IC1)的1腳電壓大于2.5V,431(IC1)的2、3腳導(dǎo)通程度增強(qiáng),光耦發(fā)光二極管的亮度變亮,
⑥光耦反饋信號(hào)到前級(jí),經(jīng)過前級(jí)的一系列處理,從而使輸出電壓降低,MOS管和次級(jí)整流二極管的電流也隨之降低,發(fā)熱溫度下降,達(dá)到保護(hù)的作用。
●此保護(hù)電路,也有壇友認(rèn)為不是超溫保護(hù)電路,而是冬天和夏天的蓄電池的溫度補(bǔ)償電路,冬天抬高一點(diǎn)充電電壓,夏天降低一點(diǎn)充電電壓,使電池處于良好的充電狀態(tài)。對(duì)此,各位高手如何看待?請(qǐng)發(fā)表一下意見。

第19節(jié):整機(jī)是怎么實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋穩(wěn)壓的?請(qǐng)見詳細(xì)分析。
●整機(jī)是完整的一套負(fù)反饋系統(tǒng),如果輸出電壓升高,會(huì)導(dǎo)致MOS管電流減小,從而使輸出電壓下降;反之,輸出電壓下降時(shí),會(huì)導(dǎo)致輸出電壓升高;從而實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓效果。(圖42)
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●如果電網(wǎng)電壓升高,充電器的輸出電壓也會(huì)跟著升高,那么充電器是如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的?請(qǐng)看以下流程說明:
①輸出電壓升高↑ →→ 431的1腳電壓大于2.5V↑ →→ 431的2腳和3腳的導(dǎo)通程度增強(qiáng)↑ →→ 流過431的電流增大↑ →→
②光耦的發(fā)光二極管的亮度增強(qiáng)↑ →→ 光耦的三極管的導(dǎo)通電阻變小↓ →→ 芯片3844的1腳電壓被拉低↓ →→
③芯片的6腳輸出的脈寬變窄↓ →→ MOS管的導(dǎo)通時(shí)間變短↓ →→ 通過變壓器的電流變小↓ →→ 變壓器的磁能變?nèi)酢?→→
④次級(jí)的感應(yīng)電壓變小↓ →→ 輸出電壓下降↓。這就是輸出電壓升高時(shí)的穩(wěn)壓過程。見下圖所示:(圖43)
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●如果電網(wǎng)電壓降低,充電器的輸出電壓也會(huì)跟著降低,那么充電器是如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的?請(qǐng)看以下流程說明:
①輸出電壓下降↓ →→ 431的1腳電壓小于2.5V↓ →→ 431的2腳和3腳的導(dǎo)通程度減弱↓ →→ 流過431的電流減小↓ →→
②光耦的發(fā)光二極管的亮度變?nèi)酢?→→ 光耦的三極管的導(dǎo)通電阻變大↑ →→ 芯片3844的1腳電壓抬高↑ →→
③芯片的6腳輸出的脈寬變寬↑ →→ MOS管的導(dǎo)通時(shí)間變長↑ →→ 通過變壓器的電流變大↑ →→ 變壓器的磁能變強(qiáng)↑ →→
④次級(jí)的感應(yīng)電壓變大↑ →→ 輸出電壓升高。這就是輸出電壓下降時(shí)的穩(wěn)壓過程。見下圖所示:(圖44)
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第20節(jié):(附贈(zèng))怎樣改可調(diào)電壓、可調(diào)電流?
●有很多壇友問我充電器怎么改可調(diào)電源,趁此機(jī)會(huì),利用本電路圖,講解一下如何改為可調(diào)電源。改可調(diào)電源可分為調(diào)壓和調(diào)流兩種改法。(圖36)
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●第一種,改調(diào)壓。由上圖得知,改變穩(wěn)壓芯片431(IC1)的1腳的電壓即可改變輸出電壓,實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的。431(IC1)的1腳電壓由上下分壓電阻的分壓值來決定,所以改變上分壓電阻的阻值,或者改變下分壓電阻的阻值,均可以實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。但是上分壓電阻的阻值大小決定輸出電壓是往下調(diào)的,即69V-30V之間;下分壓電阻的阻值大小決定輸出電壓是往上調(diào)的,即69V-120V之間。
●改調(diào)壓就不需要單片機(jī)的控制了,以防單片機(jī)對(duì)調(diào)壓電路的影響。這時(shí)需要拆解電阻R5,再斷開單片機(jī)的5V供電。
●只要把上分壓電阻或下分壓電阻并聯(lián)一個(gè)電位器(阻值一般大于5K以上),即可實(shí)現(xiàn)調(diào)壓。見下圖所示:(圖45)
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●上圖的接法,是最簡單的、最省成本的改可調(diào)的方法,但有很多局限性:
①電壓往上調(diào)時(shí),不能超過輸出濾波電容的耐壓,否則會(huì)炸電容。所以下分壓的電位器W2要串入一個(gè)電阻進(jìn)行限制,不讓電位器無限制的往下調(diào),防止電壓超壓。
②電壓往下調(diào)時(shí),上分壓的電位器W1也要串入一個(gè)電阻進(jìn)行限制,防止輸出電壓直接加到1腳造成431損壞。
③電壓往下調(diào)時(shí)最低也只能調(diào)到30V-40V左右,再低的話電路就不能正常工作了。原因在于輸出電壓過低,導(dǎo)致芯片3844的供電電壓也會(huì)太低,無法正常運(yùn)行,所以如果想要調(diào)到0V,需要外接獨(dú)立的16V電源給芯片3844,LM358及單片機(jī)也需要外接獨(dú)立電源。這種改法就比較復(fù)雜了,在此不討論。
④由于上下分壓各自需要電位器,調(diào)壓不方便,需要更改原來的上分壓電阻阻值和下分壓電阻阻值,然后再串入電位器,讓電位器的調(diào)節(jié)范圍可以囊括30V-100V的范圍。

●第二種,改調(diào)流。由下圖得知,只要把電阻R11換成電位器W1即可,電位器阻值20K-100K。調(diào)流也不可能從0A起調(diào),需要外接電源給LM358才行。注意:調(diào)流時(shí),最大電流不能超過整流二極管的額定電流、不能超過變壓器的輸出電流、不能超過保險(xiǎn)管的熔斷值,否則會(huì)造成元件損壞。(圖46)
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●以上就是我對(duì)調(diào)流的一些分析,由于本人技術(shù)能力有限,以及沒有對(duì)調(diào)壓、調(diào)流實(shí)踐過,所以有些地方可能會(huì)不完善,請(qǐng)諒解。

(小刀電動(dòng)車拆機(jī)貼:《小刀電動(dòng)車72V充電器拆解》
(小刀電動(dòng)車原理圖分析貼:《分享小刀電動(dòng)車72V充電器電路圖,簡單分析工作原理》

本文到此完結(jié),分析不對(duì)的地方,還請(qǐng)?zhí)岢鲋刚庖?,謝謝!















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