充电器主要的作用是为蓄电池补充电能。它性能的好坏不仅决定充电时间的长短，而且还决定蓄电池的使用寿命。因此，它被称为电动自行车电气系统的“四大件”之一，典型的充电器如图13-1所示。

图13-1　常见充电器实物外形示意图

一、UC3842 LM324构成的充电器

由电源控制芯片UC3842和四运算放大器LM324构成的充电器应用的比较广泛。其中，UC3842和相关元件构成了功率变换器部分，LM324和相关元件构成了电压检测和控制部分。下面以图13-2所示的南京西普尔SP362型充电器为例进行介绍。

1.市电滤波及变换

该充电器通上市电电压后，市电电压经2A保险管F1和负温度系数热敏电阻RT1送到差模电容C1、C2和互感线圈LE1组成的滤波电路滤除市电电网中的高频干扰脉冲后，通过D1～D4组成的桥式整流堆整流，在滤波电容C3两端建立300V左右的直流电压。300V电压不仅通过开关变压器T1的初级绕组(N1绕组)加到开关管V1的　极为它供电;另一路经启动电阻R5对电源控制芯片IC1(UC3842)供电端[7]脚外接的滤波电容C10充电。

2.功率变换

当C10两端电压达到16V时IC1内部的启动电路开始工作，由基准电压发生器产生的5V电压不仅为内部的振荡器等电路供电，而且从[8]脚输出。该5V电压经C5滤波后通过定时元件R9、C6和[4]脚内的振荡器通过振荡在C6两端产生锯齿波脉冲电压，于是振荡器输出矩形振荡脉冲。该脉冲作为触发信号控制PWM调制器(RS触发器)产生矩形激励脉冲，再经推挽放大器放大后得到开关管激励脉冲信号，从IC1的[6]脚输出。当开关管激励脉冲为高电平时，通过R4驱动开关管V1导通，300V电压经T1的N1绕组、VI的D/S极和R6到地构成回路，回路中的电流在绕组N1上产生上正、下负的电动势，此时T1的N2、N3、N4绕组所接的整流管反偏截止，能量被存储在T1内部。同时导通电流在R6两端产生取样压降，并通过R7和C7积分后加到IC1的[3]脚。当IC1的[3]脚输入的电压达到1V，被IC1内部的PWM电路处理后，IC1的[6]脚输出的激励脉冲变为低电平，使V1迅速截止。V1截止后，流过T1初级绕组的导通电流消失，T1初级绕组产生反相的电动势，于是T1的次级绕组产生反相的脉冲电压，经整流滤波后产生直流电压为相应的负载供电。

图13-2　西普尔SP362型充电器电路

N3绕组输出的脉冲电压通过D6整流，C10滤波获得的电压不仅取代启动电路为IC1供电，而且为光电耦合器PC1内的光敏管供电。N2绕组输出的脉冲电压经D7、D8整流，C16滤波产生的直流电压第一路通过防止反向充电的隔离二极管D11为蓄电池充电;第二路通过R15～R18取样后加到误差放大器IC2的取样端。N4绕组输出的脉冲电压通过D10整流，C12滤波后第一路通过R13加到光电耦合器PC1的[1]脚，为它内部的发光管供电;第二路为芯片LM324供电;第三路通过R23限流，通过稳压管产生5V基准电压。该电压第一路加到IC3A[3]脚，为它提供参考信号;第二路经R42限流加到A点。

3.稳压控制

该开关电源的稳压控制电路由电源控制芯片IC1、光电耦合器PC1、三端误差放大器IC2和误差取样电路构成。由于误差取样电路是对开关电源输出端的电压进行取样，所以误差取样方式属于直接取样方式。

当市电电压降低或负载较重引起开关电源输出电压下降时，滤波电容C12两端降低的电压使PC1[1]脚输入的电压下降。同时C16两端下降的电压通过R15～R18取样后，为IC2提供的取样电压低于2.5V。该电压由IC2内的误差放大器放大后，使PC1的[2]脚电位升高，于是PC1内的发光管因导通电流减小而发光变弱，而光敏管因受光变弱而导通程度下降，使PC1[4]脚输出的电压减小。该电压通过R11为IC1[2]脚提供的误差电压变小，经IC1内的误差放大器放大后，为IC1内的电流比较器反相输入端提供的电压增大。该电压与同相输入端的电压比较后，使IC1[6]脚输出的激励脉冲占空比增大，使得开关管V1导通时间延长，开关变压器T1存储的能量增大，开关电源输出电压升高到正常值，实现稳压控制。开关电源输出电压升高时，控制过程相反。

4.充电、显示控制

该充电器的充电、显示控制电路由四运算放大器LM324(IC3)、取样电阻R20、复合发光管LED2等元件构成。其中R20是电流取样电阻，它串联在蓄电池的充电回路中，充电期间会在R20两端产生的下正、上负的压降。这个压降通过R28、R29送到A点，同时5V电压经R42限流也加到A点，A点电压通过R32加到IC3D的反相输入端[13]脚。

使用过的蓄电池因能量释放而使电压不足，导致开关电源的负载较重，在稳压控制电路的控制下，开关管V1导通时间较长，充电电流较大，为蓄电池快速充电。同时，较大的充电电流在R20两端建立的压降较高，使A点电压为负压，该电压通过R32为IC3D的[13]脚提供负电压，因IC3D的同相输入端[12]脚接地为0V，所以IC3D的输出端[14]脚输出高电平电压。该电压一路通过R34限流使LED2内的红色发光管发光，表明充电器在快速充电;另一路使IC3A[2]脚电位高于它[3]脚输入的参考电压，于是IC3A的输出端[1]脚输出低电平控制电压。该控制电压一方面使D14截止，不影响开关电源的工作状态;另一方面使LED2内的绿色发光管因无供电不能发光。

在恒流充电阶段，随着蓄电池两端电压不断升高，充电电流逐步减小，开关电源在稳压控制电路的作用下，为蓄电池提供稳定的44.5V充电电压，充电器工作在恒压充电阶段。虽然此时充电电流较小，但在R20两端产生的压降仍然使IC3D的[13]脚电位低于[12]脚电位，确保红色发光管发光。

在恒压充电阶段，随着蓄电池两端电压不断增加，充电电流进一步减小。当电流减小到转折电流后，在R20两端产生的压降减小到使A点电压变为正压，致使IC3D的[13]脚电位变为正电压，于是IC3D的[14]脚输出低电平电压。该电压一路通过R34使LED2内的红色发光管因导通电压消失而熄灭;另一路使IC3A[2]脚电位低于它[3]脚输入的参考电压，于是IC3A的[1]脚输出高电平控制电压。该电压不仅通过R35限流使LED2内的绿色发光管发光，表明蓄电池进入涓流充电状态，而且使D15截止，于是5V电压通过R40、R41加到三端误差放大器IC2的取样电压输入端，使IC2输入的取样电压升高。该电压经IC2内的误差放大器放大后使PC1的[2]脚电位下降，PC1内的发光管因导通电流增大而发光加强，于是PC1内的光敏管导通加强，PC1的[4]脚输出电压升高。该电压通过R11加到电源控制芯片IC1的[2]脚后，被IC1内的误差放大器、PWM调制器处理后，使开关管V1导通时间缩短，开关电源输出电压下降，C16两端电压下降到42.5V，为蓄电池提供涓流充电的低电压。

5.保护

(1)尖峰脉冲吸收

为了防止开关管V1在截止瞬间被过高的电压击穿，电路中设置了由C15、R21、C4、D5、R1组成的尖峰脉冲吸收回路对过高的尖峰脉冲进行吸收，确保V1不被过高的尖峰脉冲击穿。

(2)开关管过流保护

当蓄电池或D7、D8、D10、C12、C16击穿等原因引起开关管V1过流，导致R6两端产生的取样电压升高时，该电压通过R7为IC1[3]脚提供的电压达到1V后，切断IC1[6]脚输出的激励脉冲，使V1截止，避免了V1过流损坏，实现开关管过流保护。

(3)欠压保护

当控制芯片的供电电压过低时，可能会引起芯片内的振荡器、推挽放大电路等电路工作异常，使芯片输出的开关管激励电压失真，容易导致开关管因功耗大(开启损耗大)而损坏。为此，需要设置欠压保护电路。

若启动电阻R5或IC1的[7]脚外电路异常，导致启动期间电路为IC1[7]脚提供的电压低于16V时，芯片内的启动/关闭控制电路输出关闭信号，IC1不能启动;当完成启动后，若D6、R2、C10异常，导致为IC1提供工作电压(通常称该电压为自馈电电压)低于10V时，启动/关闭控制电路再次输出低电平信号，使5V基准电压消失，IC1停止工作，实现欠压保护。因该保护电路未采用闭锁技术，所以保护动作后启动电压再次达到16V后IC1仍会启动。

(4)软启动控制

该电源为了防止开机瞬间，开关管V1过激励损坏，设置了由误差放大器IC2、C11等元件构成的软启动控制电路。

C11是软启动控制电容。开机瞬间因C11两端电压为0，所以它充电使IC2的取样端输入的电压由高逐渐降低到正常，IC2的输出端电压由低逐渐升高到正常，致使光电耦合器PC1[4]脚输出的电压也由高逐渐到正常，被IC1内部的误差放大器、PWM电路处理后，使ZC1的[6]脚输出的激励脉冲占空比由小逐渐增大到正常，避免了开关管V1在开机瞬间过激励损坏，实现软启动控制。

6.常见故障检修

(1)充电器无电压输出

充电器无电压输出，说明充电器未输入市电或开关电源未工作，该故障检修流程如图13-3所示。

图13-3　充电器无电压输出故障检修流程

方法与技巧　当电源控制芯片IC1(UC3842)供电端[7]脚的启动电压异常时，可在路测IC1[7]脚对地电阻的阻值，若阻值过小，说明C10、D5或IC1的[7]脚内部电路对地短路或漏电;若[7]脚对地阻值正常，检查启动电阻R5是否开路或阻值增大。当IC1供电端[7]脚的电压达到32V，或IC1的[7]脚有16V的启动电压，而它的[8]脚没有5V电压输出，都说明IC1损坏。

注意　开关电源未工作时，滤波电容C3会在切断电源后仍存储一段时间的高电压，检修时需对该电容放电，以免发生危险。

开关管V1损坏后，必须检查R6、R7、R4是否被连带损坏。为了防止更换的开关管再次击穿，必须检查三方面电路：一是由R1、D5、C4、C15、R21组成的尖峰脉冲吸收回路的元件;二是电源控制芯片UC3842是否损坏;三是必须检查稳压控制电路。稳压控制电路的检修见输出电压高部分。

(2)充电器输出电压过高

充电器输出电压过高，说明充电器内的稳压控制电路异常，该故障检修流程如图13-4所示。