常用電動(dòng)車控制器電路及原理大全

文案大全文案大全文案大全標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用??！電動(dòng)自行車控制器電路原理分析目前流行的電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車大都使用直流電機(jī)，對(duì)直流電機(jī)調(diào)速的控制器有很多種類。電動(dòng)車控制器核心是脈寬調(diào)制(PWM)器，而一款完善的控制器，還應(yīng)具有電瓶欠壓保護(hù)、電機(jī)過(guò)流保護(hù)、剎車斷電、電量顯示等功能。電動(dòng)車控制器以功率大小可分為大功率、中功率、小功率三類。電動(dòng)自行車使用小功率的，貨運(yùn)三輪車和電摩托要使用中功率和大功率的。從配合電機(jī)分，可分為有刷、無(wú)刷兩大類。關(guān)于無(wú)刷控制器，受目前的技術(shù)和成本制約，損壞率較高。筆者認(rèn)為，無(wú)刷控制器維修應(yīng)以生產(chǎn)廠商為主。而應(yīng)用較多的有刷控制器，是完全可以用同類控制器進(jìn)行直接代換或維修的。本文分別介紹國(guó)內(nèi)部分具有代表性的電動(dòng)自行車控制器整機(jī)電路，并指出與其他產(chǎn)品的不同之處及其特點(diǎn)。所列電路均是根據(jù)實(shí)物進(jìn)行測(cè)繪所得，圖中元件號(hào)為筆者所標(biāo)。通過(guò)介紹具體實(shí)例，達(dá)到舉一反三的目的。1.有刷控制器實(shí)例(1)山東某牌帶電量顯示有刷控制器電路方框圖見(jiàn)圖1。1)電路原理電路原理圖見(jiàn)圖2所示，該控制器由穩(wěn)壓電源電路、PWM產(chǎn)生電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、蓄電池放電指示電路、電機(jī)過(guò)流及蓄電池過(guò)放電保護(hù)電路等組成。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用該控制器采用無(wú)刷專用芯片,MC33035為核心制作的有刷控制器?？刂破麟娐吩韴D見(jiàn)圖6所示，該控制器的特點(diǎn)是剎車時(shí)三管齊下，具體工作原理如下：剎車電路主要由J、Q3、Q6等組成。繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)在電機(jī)的供電電路中，+24V通過(guò)R29、D8為Q3提供基極電流，Q3導(dǎo)通，J得電吸合，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電機(jī)得電。1)當(dāng)剎車時(shí)，左、右剎車開(kāi)關(guān)閉合，+15V通過(guò)R25、R21為Q6提供基極電流，Q6導(dǎo)通，集電極電位降低，D4導(dǎo)通，使D8截止，Q3失去基極電流而截止，J失電，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，電機(jī)失電停止轉(zhuǎn)動(dòng)。2)在Q6導(dǎo)通，集電極電位降低時(shí)，D5也導(dǎo)通，降低了U1的⑦腳電位。該腳低電平關(guān)斷PWM輸出。3)在Q6導(dǎo)通，集電極電位降低時(shí)，D6也導(dǎo)通，無(wú)論調(diào)速轉(zhuǎn)把在低速或高速位置，均將霍爾調(diào)速轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)速信號(hào)對(duì)地短路而降低送往U1⑾腳的信號(hào)電壓。欠壓保護(hù)電路由欠壓檢測(cè)U2B和單端觸發(fā)器U3組成。其輸出經(jīng)Q4倒相送U1的⑦腳，關(guān)斷U1的輸出。轉(zhuǎn)把電壓檢測(cè)U2C的輸出送單端觸發(fā)器U3強(qiáng)制復(fù)位端④腳進(jìn)行調(diào)速工作。(4)北京某牌帶防飛車功能有刷控制器電路原理圖見(jiàn)圖7。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用該控制器有36V、48V、60V多種規(guī)格，主要區(qū)別在功率管部分，電路見(jiàn)圖9。如此簡(jiǎn)明的控制器，主要損壞元件就是功率管。損壞的原因主要是串激電機(jī)碳刷接觸不良，高壓擊穿功率管；還有堵轉(zhuǎn)造成的過(guò)流和過(guò)熱。(6)電動(dòng)機(jī)有刷控制器小結(jié)及維修無(wú)論更換原配套、還是換用其他品牌的有刷控制器，首先要搞清控制器的幾條基本連線：電源正、負(fù)線，兩條電機(jī)接線，三條速度轉(zhuǎn)把接線，剎車把接線，鑰匙接線。儀表接線等。進(jìn)一步判斷霍爾速度轉(zhuǎn)把三條接線，具體到哪一條是+5V、地和速度信號(hào)，剎車把接線是斷開(kāi)有效還是短路有效等。修理有刷控制器，首先要根據(jù)現(xiàn)象粗略估計(jì)損壞部位，排除控制器外部接觸不良等低級(jí)故障。例如：飛車現(xiàn)象可能是VDMOS擊穿，也可能是霍爾速度轉(zhuǎn)把的接地端懸空；加電不轉(zhuǎn)可能是控制器故障，也可能是外部連線燒斷或接觸不良，特別是剎車開(kāi)關(guān)、鑰匙、電池等部位；加載無(wú)力可能是電流取樣電阻脫焊，也可能是電機(jī)問(wèn)題等。確實(shí)認(rèn)定是控制器內(nèi)部故障，再打開(kāi)檢查維修。要認(rèn)清控制器內(nèi)部關(guān)鍵器件，有些器件外形一樣，例如TO-220封裝的VDMOS、三端穩(wěn)壓器78xx、續(xù)流標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用二極管等。生產(chǎn)廠商為保密往往把元器件的印刷標(biāo)示打磨掉了，給維修增加了麻煩。小功率控制器，可根據(jù)連線部位等特征來(lái)認(rèn)定，例如：續(xù)流二極管兩端和電機(jī)兩條線是并聯(lián)關(guān)系，用萬(wàn)用表測(cè)一下就清楚了；VDMOS和三端穩(wěn)壓器78xx雖然都有一端接地，但VDMOS一端接電機(jī)，穩(wěn)壓器78xx則不接電機(jī)。集成塊也可以從腳數(shù)和連線部位等特征來(lái)區(qū)分，例如：TL494是16腳的。LM324和LM339是14腳的，LM393和LM358是8腳的；雖然LM324和LM339都是14腳的，但是供電腳不同，LM324供電端是④腳，而接地端是⑾腳。LM339供電端是③腳.接地端是⑿。接有直徑1mm長(zhǎng)度大約1cm的鎳銅絲或康銅絲的電阻，一般是電流取樣電阻，一端接VDMOS的源極S，一端接電池負(fù)極(粗黑)，康銅絲兩端受熱很易造成焊錫脫落。可能造成輕載正常、重載無(wú)力等故障。根據(jù)原理圖可以進(jìn)一步沿信號(hào)通路分析，有刷控制器核心部位就是PWM。它前面的輸入信號(hào)，一路是三角波發(fā)生器的三角波，一路是霍爾速度轉(zhuǎn)把的速度信號(hào)。PWM的驅(qū)動(dòng)信號(hào)加到VDMOS柵極。維修重點(diǎn)：一是VDMOS?？刂破髦芯褪荲DMOS損壞率高，多數(shù)為DS間擊穿.造成加電就高速旋轉(zhuǎn)。在不加電情況下，用萬(wàn)用表一測(cè)便知，一般換用好管故障就會(huì)排除。更換時(shí)，要注意絕緣和散熱，要墊上導(dǎo)熱絕緣片并涂上導(dǎo)熱硅脂，固定好散熱板的緊固件。伴隨VDMOS擊穿，還可能有其他周邊元件損壞。如互補(bǔ)推挽下管PNP管等。另一個(gè)是穩(wěn)壓電源，可以帶電檢查其輸出是否為額定穩(wěn)壓值，如沒(méi)有，排除輸出短路后，再沿電路向前檢查。對(duì)于控制芯片采用TL494的電路，盡管內(nèi)部復(fù)雜，只要檢查關(guān)鍵點(diǎn)，就能判斷大致情況。TLA94第⒁腳為+5V參考電源輸出端，如⑿腳供電正確，⒁腳沒(méi)有+5V。一般就是芯片壞了；③腳也是關(guān)鍵點(diǎn)，它為高電位時(shí)，芯片關(guān)閉輸出，如果它為高電位，要檢查造成原因，例如欠壓保護(hù)，霍爾調(diào)速把故障等；④腳在有刷控制器中也是關(guān)鍵點(diǎn)，它為高電位(3.6V)時(shí)，芯片關(guān)閉輸出，如果它為高電位，要檢查造成原因。也可以檢查后部的關(guān)鍵點(diǎn)，例如VDMOS柵極電壓是否隨霍爾速度轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)動(dòng)變化等。功率開(kāi)關(guān)管損壞的原因和對(duì)策：1)熱損壞開(kāi)關(guān)管過(guò)熱后性能下降，極易損壞。開(kāi)關(guān)管發(fā)熱主要是導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗。導(dǎo)通壓降和電流的乘積越大發(fā)熱越多。壓降大原因之一是器件本身問(wèn)題，靠嚴(yán)格篩選解決，并聯(lián)使用要經(jīng)過(guò)配對(duì)；壓降大原因之二不是器件本身問(wèn)題，是開(kāi)關(guān)通過(guò)放大區(qū)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，通過(guò)改善(柵極驅(qū)動(dòng)和泄放)電路設(shè)計(jì)解決。欠壓保護(hù)和過(guò)流保護(hù)工作在臨界(如堵轉(zhuǎn)引起逐周過(guò)流保護(hù)動(dòng)作)時(shí)，切換頻繁，PWM頻率升高，開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)損耗隨頻率升高而升高造成過(guò)熱。關(guān)于欠壓保護(hù)工作在臨界切換頻繁的改進(jìn)，采用改進(jìn)施密特電路，正反饋加一個(gè)二極管和一個(gè)電阻。2)電壓擊穿主要是開(kāi)關(guān)管本身耐壓不夠，當(dāng)電壓過(guò)高的一瞬間，還沒(méi)來(lái)得及將熱傳到散熱器，管子DS就擊穿了，所以也稱冷擊穿。器件本身應(yīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格篩選，并聯(lián)應(yīng)用器件要經(jīng)過(guò)配對(duì)，否則易損壞；外因主要是電機(jī)大電流工作時(shí)，突然關(guān)斷，引起瞬間高反電勢(shì)，例如有刷電機(jī)碳刷接觸不良。解決方案是并聯(lián)大電流、高速、低壓降續(xù)流二極管.例如采用30A雙快恢復(fù)(或肖特基)管。還有，在開(kāi)關(guān)管DS間加阻容吸收保護(hù)。3)提高大功率控制器可靠性對(duì)策大功率控制器要采用大電流高反壓耐高溫開(kāi)關(guān)管。但是，大功率場(chǎng)效應(yīng)管耐壓和導(dǎo)通電阻制造時(shí)是有矛盾的，例如耐壓60V左右的管子，導(dǎo)通電阻可以做到8mΩ，耐壓升高到100V，導(dǎo)通電阻就成幾倍增加。行之有效的措施是：一是降低振蕩頻率；二是增加并聯(lián)器件數(shù)；三是增加驅(qū)動(dòng)功率；四是加大散熱板面積；五是振蕩、三角波形成、PWM等電路不用WPM專用芯片TL494等，而選用故障率較低的比較器(LM339)、簡(jiǎn)單門電路等器件制作；六是功率冗余，就是功率管和續(xù)流管多只并聯(lián)，但要特別注意分布參數(shù)；七是欠壓保護(hù)改為欠壓提示，不關(guān)斷等。2.無(wú)刷控制器標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用(2)采用單片機(jī)的電動(dòng)車無(wú)刷控制器圖11是以89C2051為核心的控制器電路圖。由于89C2051屬低端產(chǎn)品，內(nèi)部沒(méi)有PWM和A/D轉(zhuǎn)換，它借助了三個(gè)模擬比較器完成相應(yīng)工作。IC8B作為電池欠壓檢測(cè)器，欠壓時(shí)，給單片機(jī)(13)腳一個(gè)低電平；IC8D做過(guò)流檢測(cè)器，過(guò)流時(shí)，給單片機(jī)⑦腳一個(gè)低電平；借助普通I/O口(11)腳輸出，通過(guò)積分電路和轉(zhuǎn)把模擬速度信號(hào)在IC8A進(jìn)行比較后.輸入單片機(jī)(12)腳，用軟件完成PWM控制，然后分三相六路輸出到三個(gè)專用驅(qū)動(dòng)芯片IR2103。由IR2103驅(qū)動(dòng)每相的上、下VDMOS管。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用單片機(jī)通過(guò)內(nèi)部軟件完成任務(wù)，不同產(chǎn)品的軟件差異很大，寫入程序時(shí)一般都進(jìn)行了加密。市場(chǎng)上銷售的單片機(jī)是空白的，內(nèi)部程序需用專用設(shè)備進(jìn)行燒寫。因此，采用單片機(jī)的各種控制器，普通售后服務(wù)作維修只是更換外圍元件，單片機(jī)本身?yè)p壞，更換工作要依靠原生產(chǎn)廠商進(jìn)行，或供應(yīng)寫有程序的單片機(jī)。單片機(jī)就是單片微型計(jì)算機(jī)，它的加入可以很容易地增加一些所謂智能功能，例如巡航功能。巡航功能就是通過(guò)按一下巡航功能按鈕，電動(dòng)自行車就以剛才的速度繼續(xù)前進(jìn)，松開(kāi)霍爾速度轉(zhuǎn)把也不受影響。3.其他控制器(