电动车和充电器的原理

目前由于开关电源具有较高的效率，控制比较方便，所以充电都采用开关电源。根据以上介绍，要使充电器要达到上述目的，相应的电路一般是按照下图设计的。常用的电源控制芯片有UC3842和TL494两种。用电源芯片产生脉冲振荡，用电流和电压反馈电路控制脉冲宽度来调节充电电流和电压，以实现恒流、恒压和涓流的目的。

1.UC3842介绍

UC3842采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式的开关电源控制芯片，共有8个引脚，各脚功能如下：(1)脚是误差放大器的输出端，外接R7、CII用于改善误差救大器的增益和频率特性；(2)脚是反馈电压输入端，此脚电压由IC2光耦合器产生的电压控制脉冲宽度．通过VI改变T2的交变矩形脉冲宽度，改变T2的输出电征和输出电流，以满足铅酸蓄电池按三阶段进行充电的目的；(3)脚为电流检测输入端，当充电电流过大或负载短路等故障时通过R4、R6检测到的电压（3的电压）超过1V时，缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态；(4)脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的C13、RS决定时间常数，f=1.8/(RC)；(5)脚为公共地端；(6)脚为推挽输出端，上升、下降时间仪为50ns，直接驱动V1；(7)脚是直流电源供电端，通电开始时C5的300V电压经过R2到达脚(7)强迫IC1启动，V1工作。同时T2副线圈产生感应电压，经D7，Rl0给(7)脚提供可靠的电源。它具有欠、过压锁定功能．芯片功耗为15mW；(8)脚为5V基准电压输出端，为(4)脚提供稳定的电压从而稳定内部振荡器的工作频率，它有50mA的负载能力。

电路原理分析

下面以新日XRC-TS-4810QST电动车充电器为例，分析充电器的工作原理。

220V的交流电压经D1－D4桥式整流，C1滤波，成为约310V的直流电压，这个电压经一部分经T的初级绕组加到开关管Q1的D极，另一路经R1降压C9整流形成约20V的电压加到IC1的7脚，为它供电，它的8脚输出5V电压，4脚外接的RC电路与4脚内部的电路构成振荡器，产生自激振荡，振荡脉冲从6脚输出，加到Q1的G极，使之导通，这时有电流流过T的初级，在次级感生电压，一部分感生电压经D6整流为IC1供电，维持IC1的正常工作，当电流流过Q1S极的R1时，在R1上产生电压，这个电压被R11，R12分压后送到IC1的3脚，检测电流是否过强，如果过强，则降低IC1的6脚输出脉冲的占空比或者关闭脉冲输出，保护电路不受损坏。

当开关管截止时，在T的次级感生出电压，一路经D7，C13整流滤波，为IC2，IC3，IC5等电路提供15V电源，还经R11使LED1发光，作为电源指示；另一部分经双二极管V2整流，C16滤波，为蓄电池充电，充电电流经D5，R22时在R22上产生电压，电流越大，产生的电压越高，这个电压作为充电电流的取样，这个电压加到IC3的第3个运放反相端，它的同相端有D10（5.1V）经电阻分压形成的固定电压，当充电电流增强时，U->U ,运放输出低电压，经D8使IC4的光电管导通增强，进而使加到IC1的1脚的电压升高，IC1内部电路使输出脉冲的占空比下降，降低了输出电压，这样，使充电电流下降，R22电压下降，运放翻转，输出高电压，经反馈电路使充电电压上升，然后因电流大运放再翻转，再使输出电压下降，这样通过动态的反馈调整，就稳定了充电电流，达到恒流充电的目的。根据图上元件的参数可计算出正常时的充电电流约为1.8A。

充电电压经R17，R18，R19和R20分压，加到IC2（TL431）的G极，当电压升高时，IC2的K极电流增强，使光电管的导通增强，经反馈环路使输出电压下降，达到稳定电压（恒压充电）的目的，正常时在电池没有充满情况下的充电电压为58.8V（高恒压）。

需要注意的是，恒流控制的是IC2的输出端，而恒压控制的是IC2的输入端，就是说，当恒流起控时，恒压电路是无效的，只有恒流电路不起控后（D8截止），即当充电电流小于1.8A后，恒压电路才起控，进入恒压充电阶段。

R22的取样电压还经R36加到第4 个运放的反相端，当充电电流较大时，运放的U->U ，输出端为低电压，这个低电压经D9使D11 截止，对充电电压没有影响。随着充电的进行，蓄电池的电压越来越高，充电电流越来越小。第4个运放的反相端电压会越来越低，根据图中元件参数计算可知，当充电电流约为400mA左右时，使U-<U ，运放翻转，输出高电压，D9截止，这时D10的5.1V电压经电阻分压后经D11加到IC2的G极，这个额外增加的电压使G极电压升高，经反馈环路使充电电压下降，降到约54.8V，这就是低恒压充电，随着充电电压的下降，充电电流进一步下降，即涓流充电状态。

在充电过程中，R22上端的电压经D15，R38加到第2个运放的同相端，U >U-，使运放输出高电压，使LED2中的红色发光，指示正在充电，同时R22的电压还经R36加到第4个运放的反相端，U <U-，使它输出低电压，使Q2截止，同时使LED2中的绿色也不发光。当电池充满电后（在涓流充电状态），由于充电电流减小，R22上端电压下降，使第4个运放输出端变为高电压，使Q2导通，红色LED不发光，绿色的LED发光，指示充电完成。

再说一下IC5（CD4060BE）的作用。IC5是一个定时器电路，用作充电定时。10，11 和9脚外接的RC元件与内部电路构成振荡器，f=1/2.2R50*C23,本机的振荡频率约为0.69Hz，经内部14次二分频后，频率为0.00004211Hz（f=0.69/214）,周期为23745秒，约为6.6小时，时间到后3脚（Q14）会输出高电压，经D13，R54加到第4个运放的同相端，使之输出一个高电压，这个高电压经D9提高了IC2的G极的电压，使之控制电源输出电压下降，进入涓流充电状态，防止因长时间充电损坏电池极板。在开始充电时R22的电压经R52加到第1个运放的同相端，使之输出一个高电压加到IC5的12脚（RESET），完成复位，开始计时。