三段式电动车充电器原理和维修技巧

电动车三段式充电器原理和维修技巧

恒流，恒压和浮充是三段式充电的三个必须阶段，它的充电曲线见图2，对48V蓄电池而言，可以这样来描述其充电过程，在充电开始时保持一个充电电流1.8-2.5A，直到时间t1，此时充电电压逐渐上升---即恒流充电阶段；当充电电压上升到58.5-59.5V时，立即保持这个充电电压不变直到时间t2，此时充电电流逐渐下降---即恒压充电阶段；当充电电流下降到400-500mA的转换电流时，充电器立即转为55.5-56.5V的小电流充电---即浮充阶段。

三段式充电是一个自动充电的过程，要实现对充电电流和电压的自动控制，在电路的输入和输出之间必须有一个闭环的反馈回路，通过对输出电流和电压的反馈取样，再经过控制电路对信号的处理输出控制信号去调整输入端的工作状态，从而达到自动控制的目的。

下面以TL494为中心组成的一款充电器为列来比较详细的解说一下三段式充电的控制和转换过程（见图1）。

TL494是美国德州仪器公司生产的一种电压驱动型脉宽调制控制集成电路，主要应用在各种开关电源中,TL494的内部电路由基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、AMP1和AMP2误差放大器、死区比较器，PWM比较器以及输出电路等组成，其中1、2脚是AMP1的同相和反相输入端；3脚是AMP1和AMP2的公共输出端，4脚外接C4使电源软启动，5、6脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容，7脚为接地端；8、9 脚和11、10脚分别为TL494内部两个末级输出三极管集电极和发射极；12脚为电源供电端；13 脚为输出控制端，该脚接地时为并联单端输出方式，接14脚时为推挽输出方式;14脚为5V基准电压输出端,15、16脚是AMP2的反相和同相输入端。

TL494的内部资料见图3.

图1中的电流检测A和C点分别通过R13，R31等接至电源地上，利用充电电流流过R29产生的压降为IC1内AMP2电流误差放大器和IC2内比较器1提供充电电流检测的取样电压，因整机地接输出负极，所以从电源地（即C6负端）取得的电压为负电压，充电电流越大，在R29上产生的压降越大，由电源地取得的负电压就越大；图中IC1的AMP2电流比较器的（16）脚接地，（15）脚电压由R13引入电流检测负电压和由R14接+5V引入的正电压叠加而成，当（15）脚叠加电压为正时，AMP2输出低电平，对输出脉宽无控制作用，为负时AMP2输出高电平，使输出脉宽受控减小直至为0；在IC2的比较器1中，其（3）脚接地，（2）脚电压由R31引入的电流检测负电压和由R35接+5V引入的正电压叠加而成，当IC2的（2）脚电压为正时，比较器1输出低电平，LED2充电灯（橙色）灭，充满灯（黄色）亮，散热风扇停转；为负时，比较器1输出高电平，LED2充电灯亮，充满灯灭，散热风扇转动；在设计时由于R35（100K）比R14（24K）大很多，只有当充电电流下降到400-500mA时才能使IC2的（2）脚叠加电压为正，这时IC2的比较器1输出低电平，使充满灯亮，散热风扇停转，预示充电即将完成。

图1中的电压检测B点通过R29，C15，R27直接接于输出正极上，输出端的电压变化通过这3个元件反馈到IC1的（1）脚，AMP1电压误差放大器的（2）脚外接固定电压3.25V，（1）脚电压由电压检测B点引入的输出端取样电压和由D18提供的电压叠加而成，当（1）脚电压大于（2）脚的3.25V时，AMP1电压误差放大器输出高电平，使输出脉宽减小直至为0，反之对输出脉宽无限制作用。

充电器空载

当充电器不接蓄电池处于空载时，输出电压因空载而升高，输出电流为0，R29上的压降为0；电流检测A点的引入电压和由R14引入的正电压使IC1的（15）脚的叠加电压为正，AMP2输出低电平，对输出脉宽无限制作用；电流检测C点引入电压和由R35引入的正压叠加使IC2的（2）脚电压为正，IC2比较器1输出低电平，使LED2充电灯（橙色）灭，U5截止，散热风扇停转，使IC2（6）脚电压降低，比较器2输出高电平，使LED2的充满灯（黄色）亮，同时D17因IC2的（7）脚电压升高而截止，D18导通向IC1（1）脚提供一个正电压，另一方面，电压检测B点电压因输出空载而升高，这两路电压的叠加使IC1（1）脚电压大于（2）脚，于是AMP1输出高电平使输出脉宽减小，振荡减弱，输出电压降低，之后，又通过电压检测B点

引入使IC1（1）脚电压降低，当（1）脚电压低于（2）脚3.25V时，AMP1又输出低电平，对输出脉宽无限制作用，振荡加强，又使输出电压升高，如此反复，使空载电压保持在55.5-56.5V(与设计有关）上。

在充电器空载中，因输出电流为0，R29上压降为0V，此时由电流检测A点引入的电压和由R14接+5V 引入的正电压在IC1（15）脚上的叠加电压始终为正，AMP2输出低电平，在空载时对输出脉宽无限制作用。

恒流充电

当充电器接上蓄电池时，输出电压因接上负载而下降，充电电流经充电器正极流向蓄电池并回到充电器负极，再经过R29流向电源地，会在R29上产生一个压降，因而会在C6的负极上（电源地）产生一个负电压，由于在充电前期充电电流远大于400-500MA，而R35（100K）阻值很大，所以电流检测C点引入负电压和由R35引入的正电压不足以使IC2的（2）脚电压为正，因而在恒流充电阶段，IC2的比较器1始终输出高电平，这个高电平使LED2的充电灯（橙色）亮，U5导通，散热风扇转动，使IC2（6）脚电压为高电平，IC2比较器2输出低电平，使ED2充满灯（黄色）灭，同时D17因IC2（7）脚电压降低而导通，D18截止，停止向IC1的（1）脚提供一个正电压，另一方面，电压检测B点的引入电压因输出电压下降而降低，这两组电压的下降使IC1（1）脚电压在恒流充电阶段始终低于（2）脚,因而在恒流充电阶段AMP1始终输出低电平，对输出脉宽无控制作用。

电流检测A点引入的负电压随着充电电流的增加而越来越大，和在IC1（15）脚R14的引入正电压叠加，当叠加的结果使IC1（15）脚电压变为负时，因IC1（16）脚接地，AMP2输出高电平，使输出脉宽减小，振荡减弱，充电电流减小，之后，电流检测A点的引入负压也减小，当减小到使IC1（15）脚电压为正时，AMP2又输出低电平，对输出脉宽无控制作用，振荡加强，充电电流又增大，如此反复，使充电电流保持在1.8-2.5A 上（与设计有关），可以看出恒流充电实际上是一个动态恒流的过程。

恒压充电

在图2的电压电流时间曲线图中可以看出，随着恒流充电的进行，充电电压逐渐上升，当到时间T1，即充电电压上升至58.5-59.5V（与设计有关）时，由于电压检测B点的引入电压上升，最终使IC1的（1）脚电压大于（2）脚的3.25V，AMP1输出高电平，使输出脉宽减小，振荡减弱，输出电压降低，之后，电压检测B点的引入电压也降低，当IC1的（1）脚电压低于（2）脚后，AMP1又输出低电平，对输出脉宽无控制作用，振荡加强，输出电压上升，如此反复，使输出电压稳定在58.5-59.5V（与设计有关）上，这实际上也是一个动态恒压的过程。

此过程中因充电电流仍高于400-500MA，所以IC2（2）脚叠加电压仍维持负电压，IC2内比较器1输出高电平，LED2的充电灯维持点亮，U5导通而散热风扇维持转动，IC2内比较器2输出低电平维持LED2的充满灯灭，D17导通，D18截止，降低了IC1（1）脚的电压，使输出脉宽的受控时间变短而使输出电压维持在58.5-59.5V的较高水平上。

在恒压充电阶段，充电电流下降得比较快，电流检测A点的引入负电压因充电电流下降而减小它与R14的引入正电压在IC1（15）脚上的叠加电压始终为正，因而在恒压充电阶段AMP2始终输出低电平，失去对输出脉冲的控制作用。

浮充电

随着恒压充电接近尾声，充电电流逐渐减小，R29上的压降也逐渐减小，到400-500MA（与设计有关）即时间T2时，电流检测C点的引入负电压和由R35引入的正电压在IC2（2）脚的叠加电压已经不能维持负电压，从而使IC2的（2）脚电压大于（3）脚，IC2内比较器1输出低电平，使LED2的充电灯（橙色）灭,U5截止，散热风扇停转，同时使IC2（6）脚电压下降，使IC2（5）脚电压大于（6）脚，IC2内比较器2输出高电平，使LED2的充满灯（黄色）亮，D17因IC2（7）脚电压升高而截止，D18导通，从而抬高IC1（1）脚电压，使电压检测点B的引入电压在较短的时间内就可以使IC1（1）脚电压大于（2）脚,也就是使输出脉宽受控的时间变长了，此时输出电压略低于59.5而稳定在55.5-56.5V上（与设计有关）。

在浮充电阶段，因充电电流小于400-500MA，R29上的压降已经变得很小了，因而电流检测A点的引入