電動車充電器原理剖析

（二）、充電模式的簡單分析：1、恒流充電：

需定時管理，避免過充。2、恒壓充電：當(dāng)電瓶虧電時，，充電起始電流大。當(dāng)前第1頁\共有23頁\編于星期六\8點3、三段式充電：充電起始階段：用限流充電，也稱為恒流充電；充電中期：改為定壓充電；充電后期：也是定壓充電，但定壓值比中期降低了一些，稱為涓流充電，也稱為浮充。此階段，還可以采用脈沖模式。

當(dāng)前第2頁\共有23頁\編于星期六\8點1充電狀態(tài)輪換電流檢測比較器2充電電流限流檢測反饋放大器

3電池電壓檢測反饋放大器（基本基準(zhǔn)電壓為第三階段涓流充電恒壓值）

三段工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換條件：⑴、充電電流＞基準(zhǔn)電流1，進入第一階段電流：充電電流＝基準(zhǔn)電流2＞基準(zhǔn)電流1，進入第一階段基準(zhǔn)電流1＜充電電流＜基準(zhǔn)電流2，進入第二階段⑵、充電電流＜基準(zhǔn)電流1，進入第三階段當(dāng)前第3頁\共有23頁\編于星期六\8點幾點說明：①、各控制信號共同作用的結(jié)果，控制開關(guān)電源振蕩脈沖的寬度即開關(guān)管的通斷比，通斷比越大，輸出電壓高，充電電流就大②、階段的確定，是預(yù)先設(shè)定，賦值給電壓比較器，充電電流或充電電壓都是通過取樣，并與電壓比較器的賦值進行比較，通過電壓比較器的輸出改變電壓負(fù)反饋量的大小，去控制輸出電壓。不同的電壓負(fù)反饋比例和電流負(fù)反饋量結(jié)合形成不同的充電階段。③、第一階段電流反饋起主導(dǎo)作用，實質(zhì)是限流（恒流）；第二階段電壓負(fù)反饋和電流負(fù)反饋共同作用，主導(dǎo)作用由電流負(fù)反饋轉(zhuǎn)向電壓負(fù)反饋第三階段電壓反饋起主導(dǎo)作用后兩個階段實質(zhì)上均是恒壓階段，差別是第三段的恒壓值低于第二階段的恒壓值。當(dāng)前第4頁\共有23頁\編于星期六\8點4、全橋式、半橋式功率轉(zhuǎn)換和單管激勵功率轉(zhuǎn)換：為提高電路效率，PWM頻率高達(dá)幾十千赫茲，因此，需要將直流電轉(zhuǎn)換為頻率為幾十千赫茲的開關(guān)脈沖，再將開關(guān)脈沖進行高頻整流后向被充電的電瓶提供直流電壓（電流）。這一過程的實現(xiàn)依靠高頻變壓器進行能量的轉(zhuǎn)換和傳遞，也稱為功率轉(zhuǎn)換器。根據(jù)轉(zhuǎn)換形式的不同，又分為全橋式、半橋式功率轉(zhuǎn)換和單管激勵功率轉(zhuǎn)換。⑴、全橋式功率轉(zhuǎn)換器（圖中K是開關(guān)，實際電路中是功率開關(guān)管）當(dāng)前第5頁\共有23頁\編于星期六\8點⑵、半橋式功率轉(zhuǎn)換器全橋式轉(zhuǎn)換效率高，但成本也高。實際電路中大都采用半橋式電路。通常配用的集成電路為TL494。⑶、單管激勵開關(guān)由一個功率開關(guān)管構(gòu)成。也稱為單激型。通常配用的集成電路為μc3842。當(dāng)前第6頁\共有23頁\編于星期六\8點5、單激型反激式功率轉(zhuǎn)換

在功率轉(zhuǎn)換中，不改變變壓器初級繞組電流方向，而通過開關(guān)控制單方向電流導(dǎo)通和切斷的時間（仍屬于PWM），顯然，開關(guān)管由單管即可完成。開關(guān)管導(dǎo)通時儲能，開關(guān)截止時，儲能釋放給負(fù)載，稱為單激型反激式功率轉(zhuǎn)換。開關(guān)管導(dǎo)通時間長，傳輸電能多，變壓器次級繞組輸出電壓、電流高、大。用PWM控制功率開關(guān)管，就可以改變次級繞組輸出的電壓和電流，同時，使用閉環(huán)反饋可以穩(wěn)定電壓、電流或限制功率。單激型反激式功率轉(zhuǎn)換的電路結(jié)構(gòu)及工作原理：D1：續(xù)流二極管C：濾波電容當(dāng)前第7頁\共有23頁\編于星期六\8點V導(dǎo)通時，電流I通過L1，電流逐漸增加，產(chǎn)生變化磁場，L1中自感電動勢上正下負(fù)，在次級繞組L2產(chǎn)生感應(yīng)電壓為上負(fù)下正，D1截止L1.儲能。

V截止時L1中電流不能突變，產(chǎn)生自感電動勢下正上負(fù)，經(jīng)電磁耦合，在L2中產(chǎn)生感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，D1導(dǎo)通，感生電流從D1、RL構(gòu)成閉合回路，L1儲能得到釋放。當(dāng)前第8頁\共有23頁\編于星期六\8點6、單激型正激式功率轉(zhuǎn)換在單激型功率轉(zhuǎn)換中，若不經(jīng)過儲能階段，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，初級繞組電流增長，形成變化的磁場感應(yīng)到次級繞組給負(fù)載供電，稱為單激型正激式功率轉(zhuǎn)換。單激型正激式功率轉(zhuǎn)換的電路結(jié)構(gòu)及工作原理：L3：后續(xù)電感D3：L3續(xù)流二極管D1：續(xù)流二極管L4：新增變壓器繞組當(dāng)前第9頁\共有23頁\編于星期六\8點V導(dǎo)通時，L1中自感電動勢上正下負(fù)，L2中感應(yīng)電動勢上正下負(fù)，D3導(dǎo)通形成的電流經(jīng)D3、L3供給負(fù)載，形成閉合回路。后續(xù)電感L3同時儲能；V截止時，L1中的電流不能突變，L1產(chǎn)生上負(fù)下正的自感電動勢，經(jīng)電磁耦合到L4，L4上產(chǎn)生上正下負(fù)電勢，感生電流經(jīng)續(xù)流二極管D1將能量回饋電源UI，與此同時，D3反偏截止，后續(xù)電感L3的儲能在L3上形成左負(fù)右正電動勢，感生電流流經(jīng)RL和續(xù)流二極管D2，構(gòu)成閉合回路。總之，V導(dǎo)通時，不經(jīng)儲能就將能量傳到負(fù)載，故為正激式。當(dāng)前第10頁\共有23頁\編于星期六\8點7、負(fù)脈沖充電器充電過程中，每秒（1000ms）使電瓶放電12ms采用負(fù)脈沖充電，可以去極化，增加極板承受能力，降低充電溫度，延長蓄電池壽命。8、單片機控制的充電器單片機控制可用于兩個方面：⑴、對開關(guān)電源的控制；⑵、對三段式階段的控制。當(dāng)前第11頁\共有23頁\編于星期六\8點單極反激式智能型充電器當(dāng)前第12頁\共有23頁\編于星期六\8點脈寬調(diào)制集成電路c3842簡介3腳為最大電流限制，調(diào)整輸出最大電流7腳為電源正極5腳為電源負(fù)極6腳為脈沖輸出直接驅(qū)動場效應(yīng)管2、4腳為電壓反饋，可調(diào)節(jié)輸出電壓4、8腳外接振蕩電阻和振蕩電容1腳誤差放大器輸出經(jīng)RC網(wǎng)絡(luò)反饋到2腳,起頻率補償作用當(dāng)前第13頁\共有23頁\編于星期六\8點T0：雙向濾波抑制干擾，D1：整流C11：濾波IC1：μc3842脈寬調(diào)制集成電路。其5腳為電源負(fù)極，

7腳為電源正極，

6腳為脈沖輸出直接驅(qū)動場效應(yīng)管Q1(K1358)

3腳為最大電流限制，調(diào)整R25(2.5歐姆)的阻值可以調(diào)整充電器的最大電流。2腳為電壓反饋，可以調(diào)節(jié)充電器的輸出電壓。

4腳外接振蕩電阻R1,和振蕩電容C1。T1為高頻脈沖變壓器，其作用有三個：第一是把高壓脈沖降壓為低壓脈沖。第二是起到隔離高壓的作用，以防觸電。第三是為μc3842提供工作電源。當(dāng)前第14頁\共有23頁\編于星期六\8點D4：高頻整流管（16A60V）C10：低壓濾波電容，D5：12V穩(wěn)壓二極管，IC3：(TL431)為精密基準(zhǔn)電壓源，配合IC2(光電耦合器4N35)起到自動調(diào)節(jié)充電器電壓的作用。調(diào)整w2(微調(diào)電阻)可以細(xì)調(diào)充電器的電壓。D6：充電指示燈，D10：電池浮充（充滿）指示燈。

R27：電流取樣電阻（0.1歐姆，5w）改變W1的阻值可以調(diào)整充電器轉(zhuǎn)浮充的拐點電流（200－300

mA）。當(dāng)前第15頁\共有23頁\編于星期六\8點通電開始時，C11上有300v左右電壓。此電壓一路經(jīng)T1加載到Q1。第二路經(jīng)R5,C8,C3,達(dá)到IC1的第7腳。強迫IC1啟動。IC1的6腳輸出方波脈沖，Q1工作，電流經(jīng)R25到地。同時T1副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓，經(jīng)D3、R12給IC1提供可靠電源。T1輸出線圈的電壓經(jīng)D4、C10整流濾波得到穩(wěn)定的電壓。此電壓一路經(jīng)D7（D7起到防止電池的電流倒灌給充電器的作用）給電池充電。第二路經(jīng)R14、D5、C9,為LM358(雙運算放大器，4腳為電源地，8腳為電源正)及其外圍電路提供12V工作電源。D9為LM358提供基準(zhǔn)電壓，經(jīng)R26、R4分壓達(dá)到LM358的第2腳和第5腳。當(dāng)前第16頁\共有23頁\編于星期六\8點

正常充電時，R27上端有0.15－0.18V左右電壓，此電壓經(jīng)R17加到LM358第3腳，從1腳送出高電壓。此電壓一路經(jīng)R18，強迫Q2導(dǎo)通，D6（紅燈）點亮，第二路注入LM358的6腳，7腳輸出低電壓，迫使Q3關(guān)斷，D10(綠燈)熄滅，充電器進入恒流充電階段。當(dāng)電池電壓上升到44.2V左右時，充電器進入恒壓充電階段，輸出電壓維持在44.2V左右。充電器進入恒壓充電階段，電流逐漸減小。

當(dāng)充電電流減小到200mA—300mA時，R27上端的電壓下降，LM358的3腳電壓低于2腳，1腳輸出低電壓，Q2關(guān)斷，D6熄滅。同時7腳輸出高電壓，此電壓一路使Q3導(dǎo)通，D10點亮。另一路經(jīng)D8、W1到達(dá)反饋電路，使電壓降低。充電器進入涓流充電階段。1－2小時后充電結(jié)束。當(dāng)前第17頁\共有23頁\編于星期六\8點1、3842的基本工作原理？2、T1的作用？3、三段式充電是怎樣實現(xiàn)的？當(dāng)前第18頁\共有23頁\編于星期六\8點（一）、半橋式智能型電動車充電器山東GD36其它電動車充電器當(dāng)前第19頁\共有23頁\編于星期六\8點（二）、負(fù)脈