给电动车辆的铅酸电瓶、镍鎘电瓶补充能源要通过充电器进行。充电器的种类很多一般以有无工频变压器区分可分为分两大类。大功率的普遍采用环牛工频变压器虽然效率低，但是电流大（可到30A）、可靠货运电动三轮无一例外地使用它，而30Ah以下的电瓶则大多采用开关电源技术这样便提高了效率，甩掉了笨重的工频变压器电动自行车充电器最大充电电流大多在2A左右。

　　1.采用开关电源技术的电动自行车充电器

　　（1）山东GD36充电器

　　电路原理图见图12所示该充电器为半桥式充电器。主要性能指标为：输入电压：170-260V；输出电压：44 V（可调）；最大充电电流：1.8A；浮充充电电流：200～100mA

　　本充电器电路主要由市电整流滤波、自激加他激半桥转换、PWM控制、电压控制、电流控制、输出整流滤波六部分组成。

　　整流滤波 市电220V/50Hz经二极管D1～D4桥式整流、电容C5～C7滤波得到310V左右的直流电压，作为开关变换器的电源

　　自激加他激半桥输出电路主偠由Q1、Q2、B2、B3等元件组成。

　　自激启动该电路的特点是自激启动控制电路所需辅助电源由其本身提供，无需另设自激振荡是利用磁心飽和特性产生的，具体过程为：接通电源C5、C6上的150V电压经R5、R7、R9、R10给开关管Q1、Q2提供基极偏压。设Q1由TR5偏压而微导通则推动变压器B2的②-④绕组感应出极性是②脚正、④脚负的电压，于是①-②绕组感应出①脚正、②脚负电压加到Q1的发射极加速Q1的导通。这是一个十分强烈的正反馈過程Q1迅速饱和导通。与此同时③-⑤绕组感应出③脚正、⑤脚负的电压，使Q2截止

　　Q1饱和导通后，150电压给B3①-②主绕组充电储能线圈Φ的电流和由它产生的磁感应强度随时间线性增加。但当磁感应强度增大到饱和点Bm时电感量迅速减小，Q1的集电极电流急剧增加增加的速率远大于其基极电流的增加，Vce升高于是Q1退出饱和进入放大区，推动变压器B2的②-④、①-②、③-⑤绕组感应电压将反向这又是一个强烈嘚正反馈过程，结果是Q1截止、Q2饱和导通此后，这种过程重复进行而形成振荡

　　他激振荡：自激振荡过程中，B3的次级输出电压经D9、D10全波整流、C19滤波建立起PWM控制电路芯片TL494所需的工作电源。TL494开始工作由Q3、Q4输出相位差为180°的PWM脉冲，经B2⑥-⑦、⑦-⑧绕组感应至①-②或③-⑤绕组于是Q1、Q2便由自激转为在他激PWM脉冲驱动下轮流导通。B3的次级⑨-⑦、⑨-⑧绕组输出电压经D15全波整流、C21滤波得到+44V电压给蓄电池充电

　　D6、D7是兩只钳位二极管。保护开关管Q1、Q2保护机理是泄放B3初级的反激能量和漏感储能，消除反峰电压当Q1由导通变为截止而Q2又尚未导通时，D7导通把反激能量再生给C6充电；当Q2由导通变为截止而Q1又尚未导通时，D6导通把反激能量再生给C5充电。这样一方面消除了反峰电压，另一方面洇反激能量回送电源而极大地提高了电源的效率

　　PWM控制以TL494为核心组成。C12、R19与内部电路形成振荡当这两只阻容元件参数为图标数值时，振荡频率约为50kHz（13）脚接+5V，脉冲输出方式被设置为推挽输出⑧、（11）脚输出的推挽调宽脉冲，经驱动电路放大后送半桥输出级控制Q1、Q2轮流导通。

　　R20、R24分压值设定死区控制端④脚的电位限定最大导通占空比小于45％。C18是缓启动电容接通电源后，C18两端电压为零④脚嘚电位近似为+5V，输出脉冲占空比为零随着C18的充电，④脚电压逐渐降低导通占空比逐渐增大，输出电压逐渐受控

　　电压、电流控制：R26和R27是电压负反馈取样电阻，R26与R27分压对输出电压进行取样，加到TL494的①脚进行电压控制R3是电流取样电阻，取样电压经R13加到TL494的（15）脚进行電流控制电流控制的实质也是控制输出电压。

　　推挽驱动：由Q3、Q4、B2等元件组成这是一种典型的变压器推挽式功率放大电路。D11、D14的作鼡与D5、D7相似保护Q3、Q4，把B2初级的反激能量回送电源

　　充电状态指示主要由运放LM358、LED1、LED2等元件组成。当充电电流较大时电流取样电阻R3上端电压大大低于地电位，LM358的②脚电位低于③脚电位①脚输出高电平，电池充电指示灯LED1点亮；当充电电流较小（小于200mA）时+5V经R36、R30、R3分压，R3仩端电压略高于地电位LM358②脚电位高于③脚，①脚输出低电平电池充电指示灯LEDl熄灭，⑦脚输出高电平在充满后指示灯LED2点亮。充电过程Φ的某一期间存在LEDl、LED2同时点亮的过渡状态

　　输出电流短路时输出电流为1.8A改变R13可校准此值。

　　状态指示调试当充电电流为200mA时蓄电池充满指示灯LED2应開始点亮。改变R30可校准该状态

　　这些充电器有些故障类同，例如空载有較低输出电压带负载输出消失。多数是TL494损坏或者供电电路有故障。空载有输出说明自激正常但是没有建立起正常的控制系统，带负載自激条件被破坏停振输出电压消失。

　　对于空载无任何输出的半桥式充电器在保险管损坏的情况下，首先怀疑两只开关管是否击穿在更换NPN管的同时，检查2.2Ω等周边元件是否损坏。更换零件后通电检查仍然空载，但要在市电输入端串联一只普通的100W白炽灯泡当开机時，白炽灯泡闪亮一下变暗同时半桥式充电器各种发光管正常发光，说明基本修好了可以进行其他项目了；如果白炽灯泡常亮不变暗，说明充电器有其他故障

　　有一类开关管的损坏原因是TL494完好，正向通道往后直到开关管正常但是稳压反馈系统有问题。TL494输出到开关管的脉冲占空比失控（增加）造成开关管的损坏。因此最好在换开关管后，用稳压电源给集成电路供电模拟改变稳压反馈系统反馈電压，用示波器观察占空比是否相应变化

　　维修充电器安全问题很重要，一定要搞清楚电路中哪里带市电哪里不带市电再下手，不偠带电触摸内部线路和零件用万用表测试时，要拔掉蓄电池和市电插头对电容放电后再进行，对滤波电容放电可用普通白炽灯泡进行

　　充电器的调整很重要，直接影响电池使用寿命以12V电池为例，浮充电压13.5V~13.9V可长期进行一般输出电压不要超过14.2V，否则易使电池失水需要提醒的是：在控制充电压时胶体电池电压应低一些；夏天电压应低一些，降低幅度为每格（12V电池为6格）每℃4mV维修充电器，关键是找箌电压负反馈的电压取样电阻熟练掌握减小取样电阻上半部分电阻值，输出电压降低；增大取样电阻上半部分电阻值输出电压升高。戓者反过来减小取样电阻下半部分电阻值，输出电压升高；增大取样电阻下半部分电阻值输出电压降低的方法。其次是找到充电电流取样电阻以及电流检测比较器，掌握改变各阶段充电电流的方法

　　参考地电位，在分析电流检测比较器电路时十分重要这是因为充电器电流检测比较器的集成电路是单电源供电，比较器的一端接地比较器的另一端接取样电阻，而取样电阻上的电压一般为负电压

　　（2）石家庄某公司单激式充电器

　　充电器的原理图见图13。单激式充电器启动电路和半桥式不同一般直接取自市电整流滤波后的平滑直流电，集成电路也以UC3842、UC3845和UC3844N为主也有采用电路更加简洁的三端开关式TOP226集成块，UC38xx是电流控制PWM单输出专用芯片广泛用于电脑显示器电源、电动车充电器电路图器等电源类产品。

　　UC38xx和TL494类似内部含有振荡器（OSC），误差放大器、脉宽调制（PWM）参考电压产生等PWM专用芯片必备嘚内电路。还具有三个特点图腾柱式输出电路，输出电流可达1A可直接驱动功率开关VDMOS管：具有内部可调整的参考电源。可以进行欠压锁萣；这个带锁定的PWM可以进行逐个脉冲的电流限制，也叫逐周（期）限制

　　图13中R18、D5、N5等组成启动和供电电路。加电瞬间市电整流滤波后的平滑直流电通过R18给UC3845⑦脚以启动供电，此时D5反偏截止UC3845工作后，开关变压器各绕组有感应电压副绕组电压经D4整流供N5进行稳压，D5导通给UC3845提供稳定的工作电压，完成启动和供电图中LM393是一个变形的施密特电压比较器，用作市电过压保护当市电过压时，比较器翻转①腳呈低电平，D3导通将UC3845关闭输出稳压的负反馈系统由光电耦合器、基准电源N6、RV1、R27、R26、R23等组成。稳压过程：输出电压由于某原因上升时流經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UC3845的②脚电压升高，减小PWM占空比拉低输出電压。反之增大PWM占空比，使输出电压拉高起到自动稳定输出电压的作用。

　　1）过流（过载）保护

　　开关管过流信号取自电阻R3、R4┅旦开关管过流，UC3845的③脚电压超过1V内部电路就会关闭输出，实现过流（也叫过载）保护增大取样电阻，就是降低了起控电流的动作点电源输出功率也相应减小。

　　电源输出端的LM339四个电压比较器A、B、C、D反相端电位均固定在+5VA和B检测输出电压，当输出端电压较低时即充電初始阶段A的②脚为低电平，低压灯LOW亮B的①脚也为低电平，高压灯HI也亮；当充电电压升高时A翻转，低压灯LOW熄灭高压灯HI继续亮，当電池将充满时电池电压升高，B翻转①脚为高电平，高压灯HI熄灭同时，C的（13）脚为高电平D的（14）脚也为高电平，N7导通J1吸合，J1-1（常閉）断开将取样电阻R4接入增大了电流取样电阻，开始起控使输出电流下降进人浮充电阶段。N4、W1、R8、R7构成12V稳压电源为12V的继电器提供电源。

　　（3）天能TN-1智能负脉冲充电器

　　图14是天能TN-1智能负脉冲充电器电路图这个充电器主要部分是典型的半桥式两段充电器，和前面介紹的图12充电器基本一样这里主要介绍负脉冲充电部分的工作原理。这部分电路由放电开关、负脉冲加载控制、脉冲振荡器三部分组成

　　放电开关是三极管Q6、Q6导通，其集电极和发射极将电瓶短路电瓶放电。Q6截止电瓶恢复充电。Q5和Q6是直接耦合俗称达林顿管。Q6受加载負脉冲控制和振荡器联合控制加载负脉冲控制由IC3的C和D构成。D接成反相器（电路中与非门两个输入并联看作一个非门），只有C的两个输叺都为高电平时③脚为低电平，经D反相使Q6导通给电瓶放电。C的②脚来自多谐振荡器的每秒1个（脉宽3ms）正脉冲C的①脚来自两阶段电流檢测电路IC2的①脚，恒流充电时①脚为高电平此时，负脉冲才起作用

　　脉冲振荡器由IC3的A和B以及C24、C25、两只100kΩ电阻构成典型的多谐波振荡器，其充放电时间常数不同，高电平3ms，低电平1250ms负脉冲充电，可提高充电接受能力降低充电温度；国内还有可以消除硫化延长电瓶寿命嘚讲法。上述充电器在放电时并没有断开充电电路。

　　2.具有工频变压器的电动自行车充电器

　　（1）快乐牌KLG智能充电机

　　快乐牌KLG智能充电机是一款货运三轮常用的大功率带环牛变压器的充电机电路原理图见图15所示。

　　变压器T初级有一个抽头次级有两个独立绕组。下边14V是辅助电源绕组给控制电路供电；上边充电绕组有个抽头，供36V电瓶充电使用上边是供48V电瓶（未用）。市电通过继电器常闭触点J-1接在初级抽头A上时是恒流充电位置，输出43.2V；通过继电器常开触点接在初级上端B时是涓流充电位置，输出37.5V～43.2V

　　U3、G2组成滞后型电瓶电壓检测电路，电瓶电压通过电压取样电阻W2、R2和R3加到U3B的⑤脚当电瓶电压升到43.2v时，U3B翻转⑦脚输出高电平，U3A翻转其①脚输出高电平，导致G2導通使U3基准电位下降，产生滞迟闭锁效应此时由于U3A的①脚输出高电平，G1导通继电器J得电，继电器常开触点接在B点上进入涓流充电位置，输出37.5V～43.2V调整W2可以改变切换电压。R6、C6是积分电路延时一分钟左右。

　　该充电器用于48V电瓶充电时只需做两处改动：充电主绕组甴抽头改接到上端；增大电压取样电阻上半部分。如有必要则更换电压表头

　　（2）千鹤100Hz脉冲充电器

　　电路原理图见图16。工频变压器T1昰降压变压器D5～D8组成桥式整流，输出的脉动直流不经滤波供电瓶充电

　　上述脉动直流经D1、R9、DW2为控制电路供电。 充电开关SCRl是单向可控矽它导通时为电瓶充电，由于供电电源是馒头形的100Hz脉动直流电过零时关断，所以这个充电器为100Hz脉冲充电器充电电流波形如图16中所示。

　　充电开关控制由DW3、T1、T2组成在馒头形的100Hz脉动直流电的每个周期，V+电位上升到DW3反向击穿时V+经D4、R20、R21、DW3使T2导通，进而使T1导通V+经T1、D2使SCR1导通，在V+电位高于电瓶电压时V+对电瓶充电。但是如果将R20和R21分压点接地，V+电位再高DW3、T2、T1、SCR1也不会导通。保护电路和充电停止就是利用将R20囷R21分压点电位拉低实现关闭充电输出

　　电瓶电压限压检测由U1A、R1、W1、R2组成。当电瓶电压上升到43.5V时U1A翻转，它的②脚对地导通通过R17将R20和R21汾压点电位拉低实现关闭充电输出。

　　充电电流限流检测由U1C、R12、R13组成当充电电流超过限定值时，电流取样电阻R11左端电位降低到使U1C翻转它的（14）脚对地导通，同样将R20和R21分压点电位拉低实现关闭充电输出

　　充电状态检测由U1B、R10、R13组成，当充电电流超过规定值时电流取樣电阻R11左端电位降低到U1B翻转，它的①脚变为高电位促使充电状态显示驱动U1D翻转，其（13）脚电位变高充电灯LED2熄灭。在U1B的①脚电位变高时也升高了U1A的基准电压，即升高了电瓶限压的门槛电压值充电脉冲电流波形左边变窄，即使充电电流下降

　　3.其他类型充电器简述

　　有一种半桥式充电器，也是以TLA94为核心不同之处：

　　1.功率开关管不是NPN管而是VDMOS管；

　　显然，被充电电瓶没电或有故障时充电器没法启动，并不是充电器本身有故障

　　采用TOP226之类的充电器，电路虽然简洁但TOP226夲身和TVS配件目前较贵。

　　高频脉冲充电器控制核心为单片机。这种充电器对已硫化电瓶有修复作用还具有温度补偿功能，这种充电器价格比较贵具有代表性的是36121充电器，内部有一块ABT6502芯片由它测量电瓶电压和充电电流，控制充放电充电主体部分是典型的半桥式充電器，充电的周期约513ms所有的充电电流都是限流（2A）的。第一阶段是500ms充电间隔1ms，放电3ms10ms测量。在达到电池规定的开路电压以后进入第②阶段。在第二阶段充电电流没有变化，但是通过充电的占空比逐渐减少来维持开路电压形成“伪恒压充电”，该阶段的负脉冲放电依然存在当占空比下降到规定值的时候，进入浮充状态第三阶段，调整（进一步减少）脉冲占空比使充电电压为设定的浮充电压。

　　三、其他四种控制器与充电器电路

　　图17由PIC16C58B单片机为PWM核心的控制器同类产品有英克莱TC22418有刷控制器，小羚羊SPMBC有刷控制器等

　　图18是忝津中科的PIM6401，910KZX无刷控制器。其电路以PIC16C58单片机为核心完成PWM控制和电极位置识别于一体，使电路更简洁

图19为以LM324四运放为PWM核心的控制器，其原理类同于LM393构成的控制器

图20为河北KGC36018智能充电器，是一款以SG3524为核心的充电器电路

补充内容 ( 06:56):友情提醒：仔细看了后发现有几张电路图画嘚有些毛病（错误），千万不要照搬！补充内容 ( 06:42): 这里有上百张电动车充电器电路图器电路图、控制器电路图、电气接线图、检修流程图等：