电动自行车控制器电路原理.doc

电动自行车控制器电路原理目前流行的电动自行车、电动摩托车大都使用直流电机, 对直流电机调速的控制器有很多种类。电动车控制器核心是脉宽调制(PWM) 器, 而一款完善的控制器, 还应具有电瓶欠压保护、电机过流保护、刹车断电、电量显示等功能。电动车控制器以功率大小可分为大功率、中功率、小功率三类。电动自行车使用小功率的, 货运三轮车和电摩托要使用中功率和大功率的。从配合电机分, 可分为有刷、无刷两大类。关于无刷控制器, 受目前的技术和成本制约, 损坏率较高。笔者认为, 无刷控制器维修应以生产厂商为主。而应用较多的有刷控制器, 是完全可以用同类控制器进行直接代换或维修的。本文分别介绍国内部分具有代表性的电动自行车控制器整机电路, 并指出与其他产品的不同之处及其特点。所列电路均是根据实物进行测绘所得, 图中元件号为笔者所标。通过介绍具体实例,达到举一反三的目的。 1. 有刷控制器实例(1) 山东某牌带电量显示有刷控制器电路方框图见图 1。 1) 电路原理电路原理图见图 2 所示,该控制器由稳压电源电路、 PWM 产生电路、电机驱动电路、蓄电池放电指示电路、电机过流及蓄电池过放电保护电路等组成。稳压电源由 V3(TL431) , Q3 等元件组成,从 36V 蓄电池经过串联稳压后得到+12V 电压, 给控制电路供电,调节 VR6 可校准+12V 电源。 PWM 电路以脉宽调制器 TL494 为核心组成。 R3、 C4 与内部电路产生振荡, 频率大约为 12kHz 。 H 是高变低型霍尔速度控制转把,由松开到旋紧时,其输出端可得到 4V— 1V 的电压。该电压加到 TL494 的②脚,与①脚电压进行比较,在⑧脚得到调宽脉冲。②脚电压越低,⑧脚输出的调宽脉冲的低电平部分越宽, 电机转速越高, 电位器 VR2 用于零速调节, 调节 VR2 使转把松开时电机停转再过一点。电机驱动电路由 Q1、 Q2、 Q4 等元件组成。电机 MOTOR 为永磁直流有刷电机。 TL494 的⑧脚输出的调宽脉冲,经 Q1 反相放大驱动 VDMOS 管 Q2。 TL494 的⑧脚输出的调宽脉冲低电平部分越宽,则 Q2 导通时间越长,电机转速越高。 D1 是电机续流二极管,防止 Q2 击穿。 TL494 的⑧脚输出低电平时, Q1、 D2 导通, Q4 截止, Q2 导通; TL494 的⑧脚输出高电平时, Q1、 D2 截止, Q4 导通, 迅速将 Q2 栅极电荷泄放, 加速 Q2 的截止过程, 对降低 Q2 温度有十分重要的作用。蓄电池放电指示电路由 LM324 组成四个比较器, 12V 由 R24 、 VR1 、 VR4 、 VR3 、 VR5 、 R21 分压形成四个不同基准电压分别加到四个比较器的反相端。蓄电池电压经 R23 和 R22 分压加到每个比较器的同相端,该电压和蓄电池电压成比例。 VA=VB*R22/(R22+R23) 。当蓄电池电压不低于 38V 时, LED1 、 LED2 、 LED3 均点亮;当电池电压低于 38V 时, LED3 熄灭;当电池电压低于 35V 时, LED2 熄灭;当电池电压低于 33V 时, LED1 熄灭,此时应给电池充电。调节 VR1 、 VR4 、 VR3 可分别设定 LED3 、 LED2 、 LED1 熄灭时的电压。 LED4 用作电源指示, LED 5 用作欠压切断控制器输出指示。蓄电池过放电保护当蓄电池放电到 的①脚输出低电平,三极管 Q5导通,约 5V 电压加到 TL494 的死区控制端④脚. 该脚电位≥ , 就会迫使 TL494 内部调宽脉冲输出管截止,从而使三极管 Q1、 Q2 截止,电机停止运转,蓄电池放电停止,进入电池保护状态。此时 LED5 点亮,指示出该状态。 VR5 用于设定电池保护点电压。电机过流保护 R30 为电机电流取样电阻,当过流时,取样电压经 R14 加到 TL494 的⑩脚。当⑩脚电位高于⑩脚电位时, TL494 内部运放 2 输出高电平, 迫使 TL494 内部调宽脉冲输出管截止,从而使 Q1、 Q2 截止,电机停止运转,从而保护了电机。制动保护当刹车制动时, KEY2 电压加到 TL494 的死区控制端④脚, 迫使 TL49 4 内部调宽脉冲输出管截止,从而使 Q1、 Q2 截止,电机停止运转,实施制动保护。 2) 调试调速电路零速调试:速度转把完全松开. 调节 VR2 使电机停转并再调过一点以保证可靠置零速。制动调试:转动速度转把,电机旋转。此时闭合制动开关 KEY2 , Q2 栅极应立即变为低电平 0V 。过流保护调试:转动速度转把, Q2 栅极为高电平 12V 。此时在源极对地之间加上 左右的电压,栅极应很快