定频电动车充电器工作原理解析

1.由UC3842构成的充电器电路工作原理分析

UC3842（IC1）为高性能单端输出电流控制型脉宽调制芯片，由它构成的充电器电路，低压电路结构简单。其电路原理如图4-31所示。该充电器适用于对48V/20A·h蓄电池充电。

四运算放大器LM324N（IC3）利用其中两组比较器，又通过精密稳压器TIAE1AA（IC2）和光耦合器EL817（IC2）作高低压电路之间信号反馈，实现充电过程状态转换与充满电自停的自动控制功能。

（1）充电工作原理

充电器与蓄电池连接后，电流检测电阻R20两端产生电压降，IC3引脚⑬（反相端）通过电阻R32、R29从R20的另一端取样（假设为下端）。因引脚⑬电位低于引脚⑫，故D比较器的引脚⑭输出高电平，晶体管D882正偏导通，风扇得电工作。稳压管D13对晶体管D882基极起限压保护作用。

IC3的引脚⑭使A比较器反相端引脚②也为高电平，稳压管D12对引脚③的电位进行限压。由于引脚②电位高于引脚③电位，因此A比较器脚输出低电平，LED2中的绿灯熄灭。同时，IC3的引脚⑭高电平又经R34限流，LED2中的红色灯被点亮。表示已对蓄电池进行充电。

（2）自动控制工作原理

图4-31 由UC3842构成的充电器电路工作原理分析

随着充电时间的延长，被充蓄电池两端电压逐渐升高，精密稳压器IC2的R端参考电位经R16、R15从蓄电池正极取样，并与R17、R18分压，使IC2的R端的电压相应逐渐升高，K端电位逐渐降低，从而使光耦合器PC1导通程度也逐渐加深，从而使IC1引脚②（信号反馈端）电位受控于光敏晶体管而逐渐升高。该信号经IC1内部误差比较器放大比较后，对引脚⑥的脉宽输出加以控制，以实现对充电电压加以控制，最后逐渐降低充电电压。

当蓄电池充电达到饱和后，IC2的R端参考电位经电阻R15、R16从蓄电池正极取样上升（达到设定值），K端电位下降到最低位，光耦PC1趋于饱和导通。随即，IC1的引脚②电位上升到设定值，其内部比较器翻转，对脉宽信号输出产生了抵制作用。

同时，D比较器反相端引脚⑬经电阻R15→R16→R17→R29→R32从蓄电池正极取样，电位上升而高于引脚⑫（反相端，即蓄电池负极），D比较器翻转，引脚⑭输出低电平，风扇失去偏置停转，LED2的红灯熄灭；与此同时，引脚⑭又使A比较器的引脚②为低电平，A比较器也翻转，使其引脚①输出高电平，LED2中的绿灯被点亮，表示充电完成。

同时，辅助电源经电阻R23→R40→D14→R18使IC2的R参考端得到钳位，促使开关电源进入微弱振荡的休眠状态，停止对蓄电池充电。实现自动控制功能。

2.以TL494为核心的充电器电路工作原理分析

以TL494为核心的充电器电路如图4-32所示，是由PWM产生和推动电路、功率开关变换电路、交流输入电路和充电状态指示电路4个部分组成。

图4-32 以TL494为核心的充电器电路工作原理分析(www.xing528.com)

（1）PWM产生和推动电路

PWM产生电路由IC1TL494和外围元器件构成。IC1（TL494）的引脚⑤、⑥外接的C10、R19是定时元器件，用来决定锯齿波振荡器的振荡频率（f=1.1/RC，按图中数值为50kHz）。

IC1的引脚⑬（输出方式控制端）接低电平时为单端输出方式，引脚⑭（+5V基准电压输出端）除芯片内部使用外，还直接或分压后供引脚②、④、⑬和IC2（HA17358）使用。图中接引脚⑭+5V高电平，为双端输出方式。

IC1的引脚④为死区电压控制端，该脚电压决定死区时间。图中该脚电位由基准电压经R24和R20分压取得。电位升高，死区时间延长，输出脉宽变窄，当电压大于锯齿波电压时，输出脉宽将变得很窄，甚至停振。凡输出端采用全桥或半桥式的开关电路，都要正确设置死区时间，以免两个开关管同时导通，发生电源短路的危险。

C15是软启动电容。+44V充电电压经R26→R27→R28分压反馈至IC1的引脚①。IC1的引脚①、②和引脚⑯、⑮分别是其内部的两个电压比较器的正、反相输入端。其中，引脚①、②作充电电压取样，引脚⑮、⑯作充电电流取样。引脚②电位由基准电压经R23和R3分压取得，引脚①电压越高，输出脉宽越窄，充电电压越低；反之脉宽增宽，充电电压升高。从而实现+44V充电电压的目的。

Ra（充电电压调试电阻）和R26并联值越小，充电电压越高。由R29（充电电流取样电阻）上取得的电压变化，经R13送入IC1的引脚⑮。充电电流越大，引脚⑮电位越低。当引脚⑮电位低于引脚⑯（接地）电位时，IC1输出端将被封闭，从而实现过电流保护。

Rb（过电流保护调试电阻）外部输入信号的变化，经片内电路处理后，由引脚⑧、⑩输出一对大小相等、相位相差180°、脉宽可变的方波，经V3、V4推挽放大后，由变压器T2耦合至功率开关变换电路。

（2）功率开关变换电路

半桥式开关电路由V1、V2两个开关管串联接在+300V供电电压和地之间组成。在调宽脉冲的作用下，轮流导通和截止，将+300V直流转换为高频交流电。

当V1导通时，高频交流电经C5+，经V1，经T2的引脚②、④，经T3的引脚②、①，经C6，流向C5；当V2导通时，高频交流电经C5+、C4，经T3的引脚①、②，经T2的引脚④、②，经V2，流向C5。T3二次侧一绕组输出电压经D15、C17全波整流滤波，输出+44V供蓄电池充电。T3二次侧另一绕组经D9、D10、C18整流滤波，输出+24V向IC1和IC2供电。

R7（启动电阻）在开机瞬间向V1、V2基极提供激励电流，使电路自激启动。D6、D7为保护二极管。C7、D5、R4或C8、D8、R11为加速网络。C3、R1为尖峰吸收网络。

（3）交流输入电路

交流输入电路的原理非常简单。220V市电经D1～D4桥式整流、经C5滤波，即取得+300V电压，随即向功率开关变换电路供电。

（4）充电状态指示电路

充电状态指示电路由IC2和双色发光管LED2构成。由R29取得的电压变化信号，经R31送入IC2的引脚②。在充电初期，充电电流较大，R29上电压增大，此时因IC2的引脚②电位低于引脚③电位，使引脚①输出高电平，从而使充电指示灯LED2-A（红灯）点亮。随着充电时间的延长，蓄电池接近充满时，充电电流减少，R29上的电压也降低，当引脚②电位高于引脚③电位时，使引脚①、⑥变为低电平，使引脚⑦输出高电平，从而使充满指示灯LED2-B（绿灯）点亮。

RC是充电状态指示调整电阻，选用适当的阻值接入，使之达到设定的指示状态（200MA）。