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[图文]低成本、高可靠性电动自行车充电器的制作           ★★★ 【字体:
低成本、高可靠性电动自行车充电器的制作
作者:imefan    文章来源:网络    点击数:    更新时间:2008-9-2    

比较,检出差值,通过输出脉冲占空比的控制使输出电压限定在43V。在调整此电压时,可使充电器空载。调整VR902,可使正负输出端电压为43V。
  • 第3脚为充电电流控制端。在第2脚设定的输出电压范围内,通过R902对充电电流进行控制,第3脚的动作阈值为1V,在R902压降1V以内,通过内部比较器控制输出电压变化,实现恒流充电。恒流值为 1.8A,R902选用0.56Ω/3W。在充电电压被限定为43V时,可通过输出电压调整充电电流为恒定的1.75A~1.8A。蓄电池充满电,端电压≥43V,隔离二极管D908 截止,R902中无电流,第3脚电压为0V,恒流控制无效,由第2脚取样电压控制充电电压不超过43V。此时若充满电,在未断电的情况下,将形成43V电压的涓流充电,使蓄电池电压保持在43V。为了防止过充电,36V铅酸蓄电池的此电压上限不宜使电池单元电压超过2.38V。该电路虽为蓄电池取样,实际上也限制了输出电压,如输出电压超过蓄电池电压0.6V,蓄电池电压也随之升高,送入电压取样电路使之降低。
  • 第4脚外接振荡器定时元件,CT为2200pF,RT为27kΩ,R911为10Ω。该例中考虑到高频磁芯购买困难,将频率设定为30kHz左右。R911用于外同步,该电路中可不用。
  • 第5脚为共地端。
  • 第6脚为驱动脉冲输出端。为了实现与市电隔离,由T902驱动开关管。T902可用5×5mm磁芯,初次级绕组各用0.21mm漆包线绕20匝,绕组间用2×0.05mm聚脂薄膜绝缘。R909为100Ω,R907为10kΩ。如果Q901内部栅源极无保护二极管,可在外电路并入一只10~15V稳压管。
  • 第7脚为供电端。为了省去独立供电电路,该电路中由蓄电池端电压降压供电,供电电压为18V。当待充蓄电池接入时,最低电压在32.4V~35V之间,接入18V稳压管均可得到18V的稳定电压。滤波电容器C909为100μF。
  • 第8脚为5V基准电压输出端,同时在IC内部经R3、R4分压为2.5V,作为误差检测基准电压。
  •   充电器的脉冲变压器T901可用市售芯柱圆形、直径Φ12mm的磁芯(芯柱对接处已设有1mm的气隙)。初级绕组用0.64mm高强度漆包线绕82匝,次级绕组用0.64mm高强度漆包线双线并绕50匝。初次级之间需垫入3层聚脂薄膜。

      该充电器的控制驱动系统和次级充电系统均与市电隔离,且MC3842由待充蓄电池电压供电,无产生超压、过流的可能,而T901次级仅有的几只元器件,只要选择合格,击穿的可能性也几乎为零,因此其可靠性极高。此部分的二极管D911可选择共阴或共阳极,将肖特基二极管并联应用。D908可选用额定电流5A的普通二极管。次级整流电路滤波电容器选用220μF已足够,以使初始充电电流较大时具有一定的纹波,而起到脉冲充电的作用。

      该充电器电路极为简单,然而可靠性却较高,其原因是:MC3842属逐周控制振荡器,在开关管的每个导通周期进行电压和电流的控制,一旦负载过流,D911漏电击穿;若蓄电池端子短路,第3脚电压必将高于1V,驱动脉冲将立即停止输出;若第2脚取样电压由于输出电压升高超过2.5V,则使第1脚电压低于1V,驱动脉冲也将被关断。多年来,MC3942被广泛用于电脑显示器开关电源驱动器,无论任何情况下(其本身损坏或外围元件故障),都不会引起输出电压升高,只是无输出或输出电压降低,此特点使开关电源的负载电路极其安全。在该充电器中MC3842及其外电路都与市电输入部分无关,加之用蓄电池电压经降压、稳压后对其供电,使其故障率几乎为零。

      该充电器中唯一与市电输入有关的电路是T901初级和T902次级之间的开关电路,常见开关管损坏的原因无非两方面:一是采用双极型开关管时,由于温度升高导致热击穿。这点对Q901的负温度系数特性来说是不存在的,场效应管的漏源极导通的电阻特性本身具有平衡其导通电流的能力。此外,由于开关管的反压过高,当开关管截止时,反向脉冲的尖峰极易击穿开关管。为此,该电路中通过减小C905的容量,以在开关管导通的大电流状态下适当降低整流电压。二是采用中心柱为圆型的铁氧体磁芯,其漏感相对小于矩形截面磁芯,而且气隙预留于中心柱,而不在两侧旁柱上,进一步减小了漏感。在此条件下选用VDS较高的开关管是比较安全的。图2中Q901为2SK1539,其VDS为900V,IDS为10A,功率为150W。也可以用规格近似的其它型号MOS FET管代用。如果担心尖峰脉冲击穿开关管,可以在T901的初级接入通常的C、D、R吸收回路。

      由于该充电器的初始充电电流、最高充电电压设计均在较低值,且充满电后涓流充电电流极小,基本可以认为是定时充电。如一只12A时的铅酸蓄电池,7小时即可充满电,且充满电后,是否断电对蓄电池、充电器影响均极小。试用中,晚上8点接入电源充电,第二天早7点断电,手摸蓄电池、充电器的外壳温度均未超过室温。

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