应赵老师要求写的威昌ＦＤＸ－３６电动车专用智能充电器原理和调试之一

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威昌ＦＤＸ－３６电动车专用智能充电器属于单激型正激式充电器。
　　一，电路组成及功能
１， 高压带市电部分
C1、L1、C2组成市电双向抗干扰滤波器，D1—D4、C5构成市电桥式整流和电容滤波电路。RT是负温度系数电阻，室温时约８欧姆，可以减小充电器刚接通市电时的冲击电流，保护D1—D4等，随温度升高电阻值减小，功耗也随之减小。
启动电阻R32、和C6、C7组成IC1的启动电路；N3、D5组成IC1的高压侧辅助电源；C14为IC1自身+5V参考电源滤波电容；C10、R28为IC1内部运算放大器补偿电路；高频变压器T1的初级N1和功率开关管Q1组成能量转换电路，Q1导通时，N1将能量传递给次级绕组；在Q1截止时，D6将储能返还电源；R31是功率转换管电流取样电阻，它两端电压超过1V，IC1保护电路动作，关断６脚输出。这一功能在本电路里是第一功率限制电路。
该电路的KA3842AP和UC3842可以通用，IC1的运用，和常见充电器相比有两个不同点：①在３脚和４脚间加了R26斜坡补偿，这样对输出占空比大于８０％时有利，加C11对开关电源空载和轻载时，稳定振荡有益。②电压和电流负反馈通过光电耦合器IC3加在IC1运算放大器的输出端1脚，而不是通常的反相输入端2脚和供电端７脚之间，好处是缩短了信号传递和处理经过运算放大器的延迟时间。
２， 低压部分
　　T1次级绕组N2和D13a、L2、D13b、C21等组成充电主电源，供电池充电。R13、C12为吸收电路，消除变压器的尖峰电压，保护半导体器件。
L2是单激式的正激类开关电源特有的后续电感，D13b为其续流二极管，R12是假负载。当Q1导通时，T1初级的能量，通过电磁耦合到N2，经D13a送入L2，L2一方面输出VB为电池充电，一方面储能；当Q1截止时，L2的储能通过其续流二极管D13b形成为C21和电池充电回路。D14主要功能是防止先接入电池时，C21充电造成的火花烧蚀充电插口，并没有防电池反接功能。D14的运用也与众不同，它接在电池负端并且接在主电源电压取样电阻之后，这和接在电池正端并且接在主电源电压取样电阻之前，不仅降低了故障率，还摆脱了二极管非线性对电压负反馈取样的影响。

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N4、D12、C17组成低压侧辅助电源VCC，为集成电路U1等低压控制电路供电。R23、LED1组成电源工作指示。
光电耦合器IC3隔离了控制电路带市电和低压不带市电部分。它的导通情况关系功率开关管Q1的导通占空比。通过发射端发光管电流越大→接受端的光电三极管导通越好→Q1的导通占空比越小→输出VB越低；反之VB越高。有三路模拟信号控制着IC3内部发射端发光管：一路为第二功率限制部分；二路为电压负反馈部分；三路为电流负反馈部分。
低压部分控制核心U1为集成块LM324，内部有四个运算放大器：U1B工作在模拟运算放大状态，为电压负反馈放大器；U1C工作在积分放大状态，是限制充电电流负反馈放大器；U1A和U1D工作在开关状态，和外围元件组成充电状态转换和充电状态显示，其中U1A是（充电状态转换）电压比较器，为了防止在转换临界点频繁转换，增加了正反馈，形成施密特电路。U1D可以看作是一个反相器和开关，通过操作Q4导通和截止，决定R3是否介入电压负反馈的的取样。
电压负反馈取样电阻决定主整流输出电压ＶＢ的高低。R1、R*组成上取样电阻R上= R1+R*。R2、R3、组成下取样电阻。当Q4导通时，R3和R2并联，此时的下取样电阻R下=R2×R3／（R2+R3），由于R2和R3并联，R下<R2，取样电压Va=VB×R下／（R上＋R下），充电主电压VB将升高，处于限流充电状态；当Q4截止时，R3下端开路悬空，此时的下取样电阻R下=R2，显然，取样电阻的比值变了，电压负反馈Ｖa变大了，充电主电源输出VB将低于前面的值，充电器处于涓流充电状态。如果把R1、R*、 R2组成的电压取样，在不受干预时叫电压基本取样，那么，电压基本取样时稳定的电压，就是涓流充电时的电压。
Q2为精密可调稳压管，图中接法可以提供2．5V基准电压，为比较器等提供基准电压。
Q3、Z2、D10组成为第二功率限制电路。当负载较重时，功率开关管导通占空比大，VCC较高，而VB电压较低。VCC→Q3发射结→Z2→D10→R8→VB，压差大于１０伏时，Z2反向齐纳击穿导通、Q3导通，使光电耦合器IC3内部发光管导通电流增加，从而使功率开关管导通占空比降低，降低转换功率；当负载比较轻时，VCC也可能比VB高许多，Z2反向齐纳击穿导通、Q3导通，使光电耦合器IC3内部发光管导通电流增加，从而使功率开关管导通占空比降低，提高充电器轻载时的可靠性。
R11是充电电流取样电阻，它的下端接零电位地。充电电流越大→取样电阻两端压降越大→而R11上端电位Vb越低。这个代表充电电流的电位分成两路分别送往电流负反馈和充电电流鉴别电压比较器。
电流负反馈通路，充电电流取样（电位）经R16、C18滤波后送U1B反相输入端和U1C反相输入端，充电电流大→取样（电位）低→U1B和U1C输出端电位升高，都会使光电耦合器IC3内部发光管导通电流趋向增加，从而使功率开关管Q1导通占空比降低→VB降低→充电电流趋向减小，使充电流稳定并受到限制。
充电电流鉴别通路，这个通路功能是决定并显示充电模式，充电电流大于300毫安时，干预电压基本取样，充电电流小于300毫安时，不干预电压基本取样。充电电流取样（电位）经R20、C22滤波后送U1A同相输入端，当充电电流大于300毫安时，U1A输出低电位→绿发光管熄灭。U1A输出的低电位送U1D反相输入端→使U1D输出为高电平→一方面点亮红（充电）发光管，同时使Q4导通。Q4的导通使R3 和R2并联，改变了电压负反馈上下取样电阻的比例，造成电压负反馈量Ｖa减小，引起VB升高，充电器处于高电压限流充电状态。当充电电流小于300毫安时，U1A输出高电位→绿发光管点亮。U1A输出的高电位送U1D反相输入端→使U1D输出为低电平，一方面熄灭红（充电）发光管，同时使Q4截止。Q4的截止，使R3下端开路，不再干预电压基本取样，电压负反馈Ｖa回到电压基本取样，VB降低，充电器处于较低的恒压充电状态，即“涓流”充电状态。

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二，整机工作原理
市电经双向抗干扰滤波器和市电桥式整流滤波后变为310V左右平滑直流电，为整个充电器提供能量。310V直流电经启动电阻R32为IC1供电，IC1开始工作后，６脚输出脉冲驱动Q1，Q1断续导通使高频变压器T1初级绕组N1将310V直流转换为变化的磁场能，经电磁耦合给次级绕组N3、N2、N4，其中N3、D5，C6、C7组成高压侧辅助电源，很快取代启动电路为IC1供电；N2，D13a组成充电主电源和L２、D13b联合，为电池充电；N4、D12、C17组成低压侧辅助电源VCC，为低压控制电路供电。
IC1具有完善的保护功能，它的供电端７脚达到16V才启动工作，低于10V就因欠压自动关断输出。由于内部有３４V稳压器，所以供电高于３４V也可以保证内部电路在３４V下稳定工作。IC1内部含有振荡器（ＯＳＣ），误差放大器，脉宽调制（ＰＷＭ），5V参考电压产生等脉宽调制（ＰＷＭ）专用芯片必备的内电路，输出为图腾柱式电路，输出电流可达１Ａ，可直接驱动垂直导电结构的功率场效应管（ＶＤＭＯＳ）。芯片进行逐个脉冲的电流限制，也叫逐周（期）限制。
输出稳压环路的负反馈通路，主要由电压取样电阻（R1、R*、R2、R3），反馈电压放大器U1B、基准电源Q2、光电耦合器IC3等组成。稳压过程：输出电压由于某原因意图上升↑时，电压取样电位Va升高↑，→经U1B同相放大，→U1B输出升高↑，→经D8流经光电耦合器发光二极管电流增加↑，→光强增加↑，→光电耦合器光电三极管加剧导通，→内阻减小↓，→使IC1的1脚电位降低↓，通过IC1内部电路作用，减小6脚输出的ＰＷＭ的占空比↓，→Q1导通占空比减小↓，→转换能量减小↓，→输出电压VB降低↓。反之，输出电压意图下降时↓，流经光电耦合器发光二极管电流减小↓，→光强随之减小↓，→耦合器光电三极管导通变差，→内阻增加↑，→使IC1的1脚电位升高↑，通过IC1内部电路作用，增大6脚输出的ＰＷＭ占空比↑，→Q1导通占空比增大↑，→转换能量增大↑，→使输出电压VB升高↑，起到自动稳定输出电压的作用。C24为加速电容，对信号的快速变化部分起作用。
输出限流环路的负反馈通路，主要由充电电流取样电阻R11，R16、C18阻容滤波，负反馈积分放大器U1C、基准电源、光电耦合器IC3等组成。稳流和限流过程：充电电流由于某原因意图上升↑时，电流取样电位Vb降低↓，→经U1C积分反相放大，→U1C输出升高↑，→经D9流经光电耦合器发光二极管电流增加↑，→光强增加↑，→光电耦合器光电三极管加剧导通，→内阻减小↓，→使IC1的1脚电位降低↓，→通过IC1内部电路作用，减小6脚输出的ＰＷＭ占空比↓，→Q1导通占空比减小↓，→转换能量减小↓，→输出电压VB降低↓，→充电电流随之减小↓。充电电流由于某原因意图下降时，过程相反，不再赘述。
电池放电后进行充电，开始充电电流会很大，必须进行限流，限流实质是降低充电电压。随着充电时间增长，充电电流会逐步减小，充电电压逐步升高，如不控制，这个电压会渐渐高于析气电压，电池会失水。因此，在适当时机，使充电器进入恒压涓流充电状态。恒压涓流充电状态实质是使充电电压固定在低于析气电压某值。转换时机由充电电流确定，对普通电动自行车12安时密封铅酸电池一般选200－300毫安，恒压涓流充电状态恒压选42．5伏。转换电流选得大有利于电池寿命，缺点是充满电需要时间增长；反之，充满电需要时间短了，但对电池寿命不利。恒压涓流充电状态恒压值的选择，要兼顾温度，选高了冬天可以充足电，缺点是夏天会热失控，将电池充鼓包；选低了冬天可能充不足电。
充电状态转换电路主要由电流取样电路（R11和R20C22滤波等），转换电流鉴别（电压）比较器U1A和反相器U1D、开关管Q4、下取样电阻R3，充电状态指示等组成。这部分电路看着复杂，其实就是两个状态：一个是将电压负反馈下取样电阻弄小，使输出电压VB升高；一个是不干预电压负反馈上下取样电阻比例，使输出电压降低并且恒压。工作过程：充电电流取样（电位）Vb，经R20、C22滤波后送电压比较器U1A同相输入端，当充电电流大于300毫安时→U1A输出低电位，绿发光管熄灭。U1A输出的低电位送反相器U1D反相输入端→使U1D输出为高电平→一方面点亮红（充电）发光管→同时使开关管Q4导通。Q4的导通使R3 和R2并联起作用，结果下取样电阻减小，改变了电压负反馈上下取样电阻的比例→ VB升高，充电器处于高压大电流限流充电状态。当充电电流小于300毫安时，U1A翻转输出高电位→点亮绿（涓流）发光管。U1A输出的高电位经U1D反相，输出为低电平→红（充电）发光管熄灭，同时使Q4截止。Q4的截止，使R3开路不再影响电压负反馈上下取样电阻（R1、R*和R2）的比例→VB降低，充电器处于较低的恒压充电状态。需要说明的是，集成块U1为LM324，它既可以双电源供电也可以单电源供电，本充电器是单电源供电，U1ｃ是电压比较器，基准端１０脚接地，为使电压比较器工作可靠，将2．5V基准电压通过电阻R9、R20给阻值很小的电流取样电阻R11注入一个电流，形成一定的电压，使Ｕ１Ｃ预先工作在输出低电平状态。

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三，调试
1，恒压涓流充电状态恒压值的调试。令充电器空载，用数字电压表监测VB点和地之间电压。假设电池析气电压选42．5伏，加上D14压降VB应为43．5V。改变R*可以改变这个电压，增大R*阻值，VB升高； 减小R*阻值，VB降低。
３， 充电状态电流转换点的调试。用５０瓦１８０欧姆可调电阻串联上电流表接在VB点和地之间，电压表监测U1A的１脚电压。由大到小调整可调电阻，当电流表指示值升高到转换动作值３００毫安时，U1A的１脚应该输出低电位（接近零伏）；增大可调电阻阻值，当充电电流小于300毫安时，U1A的１脚应该翻转输出高电位（即VCC）。改变R9可以改变该转换动作值。由于正反馈电阻R19的存在，需要反复调试才能满意。实际操作比较麻烦，建议维修不要做该项调整。
(完)

97cn

配图比较好

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图在2005年<电子报>17期上,用visio软件画的.文字部分应以这里的为准.我把它编进了教材,这里发表的就是选自教材的部分

正好

luo3077

值得敬重!

老三

张老师：给我传一个清晰的图片好吗                                                                          我这里先谢谢了

vikylee

好东西,正想找这,谢谢了!!!