TL494設(shè)計(jì)的電動(dòng)自行車充電器原理與檢修

電動(dòng)自行車充電器多采用開關(guān) 電源，型號雖多，但電路結(jié)構(gòu)大同小異，主要區(qū)別在于所選的脈寬調(diào)制（PWM）芯片不同如（UC3845、UC3842、SG3524、TL494）。現(xiàn)以佳騰牌 充電器為例，介紹其原理和故障檢修方法。

一、電路原理
根據(jù)實(shí)物測繪的佳騰牌充電器電路原理如圖1所示。整機(jī)可分為PWM產(chǎn)生和推動(dòng)電路、功 率開關(guān)變換電路、充電狀態(tài)指示電路和交流輸入電路四個(gè)部分。

????????????????????????????? 圖1

1.PWM產(chǎn)生和推動(dòng)電路
PWM產(chǎn)生電路由IC1TL494和外圍元件構(gòu)成。TL494是PWM開關(guān)電源集成電路。引腳功能和內(nèi) 部框圖如圖2所示。
IC1的第5、6腳外接的C10、R19是定時(shí)元件，決定鋸齒波振蕩器的振蕩頻率，F(xiàn)=1.1/RC， 按圖中數(shù)值為50KHz。第14腳是+5V基準(zhǔn)電壓輸出端，除芯片內(nèi)部使用外，還直接或分壓后供第2、4、13腳和IC2使用。第13腳為輸出方式控制端 ，該腳接低電平時(shí)為單端輸出方式，圖中接第14腳+5V高電平，為雙端輸出方式。第4腳為死區(qū)電壓控制端，該腳電壓決定死區(qū)時(shí)間。電位升高 ，死區(qū)時(shí)間延長，輸出脈寬變窄，當(dāng)電壓大于鋸齒波電壓時(shí)，輸出脈寬將變得很窄，甚至停振。凡輸出端采用全橋或半橋式的開關(guān)電路，都要 正確設(shè)置死區(qū)時(shí)間，以免兩個(gè)開關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通，發(fā)生電源短路的危險(xiǎn)。圖中該腳電位由基準(zhǔn)電壓經(jīng)R24和R20分壓取得，實(shí)測電壓為0.46V。第1 、2腳和第16、15腳是IC1內(nèi)部的兩個(gè)電壓比較器的正、反相輸入端，分別用作充電電壓取樣和充電電流取樣。+44V充電電壓經(jīng)R28、R27和R26分 壓反饋至第1腳。C15是軟啟動(dòng)電容。第2腳電位由基準(zhǔn)電壓經(jīng)R23和R3分壓取得，實(shí)測為3.2V。第1腳電壓越高，輸出脈寬越窄，充電電壓越低；

反之脈寬增寬，充電電壓升高。從而實(shí)現(xiàn)+44V充電電壓的目的。Ra是充電電壓調(diào)試電阻，Ra和R26并聯(lián)值越小，充電電壓越高。R29是腳充電電 流取樣電阻，由該電阻上取得的電壓變化，經(jīng)R13送入IC1的第15腳。充電電流越大，第15腳電位越低。當(dāng)?shù)?5腳電位低于第16腳（接地）電位 時(shí)，IC輸出端將被封閉，從而實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。Rb是過流保護(hù)調(diào)試電阻，本機(jī)予設(shè)為1.8A。

外部輸入信號的變化，經(jīng)片內(nèi)電路處理后，由8、10腳輸出一對大小相等，相位相差180 度，脈寬可變的方波，經(jīng)V3、V4推挽放大后，由變壓器T2耦合至功率開關(guān)變換電路。

??????????????????????????????????????? 圖2 2.功率開關(guān)變換電路
V1、V2兩個(gè)開關(guān)管串聯(lián)接在+300V供電電壓和地之間，組成半橋式開關(guān)電路，在調(diào)寬脈沖 的作用下，輪流導(dǎo)通和截止，將+300V直流轉(zhuǎn)換為高頻交流電。電流流向示意圖如圖3所示。V1導(dǎo)通時(shí)，C5+→V1ce→T2的2、4端→T3的2、1端→ C6→C5-。V2導(dǎo)通時(shí)，C5+→C4→T3的1、2端→T2的4、2端→V2ce→C5-。T3次級輸出電壓經(jīng)D15、C17全波整流濾波，輸出+44V供蓄電池充電。T3 次級另一繞組經(jīng)D、D10、C18整流濾波，輸出+24V向IC1和IC2供電。
R7、R是啟動(dòng)電阻，在開機(jī)瞬間向V1、V2基極提供激勵(lì)電流，使電路自激啟動(dòng)。
C7、D5、R4或C8、D8、R11）是加速網(wǎng)絡(luò)。D6、D7為保護(hù)二極管。C3、R1為尖峰吸收網(wǎng)絡(luò) 。

???????????????????????????????????????????? 圖3

3.交流輸入電路
220V市電經(jīng)D1-D4橋式整流、C5濾波，取得+300V電壓，向功率開關(guān)變換電路供電。

4.充電狀態(tài)指示電路
由IC2（HA17358）和雙色發(fā)光管LED2構(gòu)成。IC2是雙運(yùn)放集成電路，這里接成兩個(gè)電壓比 較器。由充電電流取樣電阻R29取得的電壓變化信號，經(jīng)R31送入IC2的第2腳。充電初期，充電電流較大，R29上電壓增大（注意：R2上的電壓對 地為負(fù)電壓），第2腳電位低于第3腳電位，第1腳輸出高電平，充電指示燈LED2-A點(diǎn)亮。當(dāng)電池接近充滿時(shí)，充電電流減小，R29上的電壓也降 低，當(dāng)?shù)?腳電位高于第3腳電位時(shí)，第1、6腳變?yōu)榈碗娖?，?腳輸出高電平，充滿指示燈LED2-B點(diǎn)亮。
Rc是充電狀態(tài)指示調(diào)整電阻，選用適當(dāng)?shù)淖柚到尤?，使之達(dá)到設(shè)定的指示狀態(tài)（200mA） 。

二、檢修方法

本機(jī)有熱地和冷地之分,測量時(shí) 不要選錯(cuò)參考點(diǎn)。熱地和市電相通，若加電檢修，應(yīng)加隔離變壓器，以防觸電。多數(shù)情況下，使用萬用表的電阻檔就能找到故障元件。檢修PWM 電路用外接電源（即在+24V濾波電容C18兩端外接15-20V穩(wěn)壓電源）最為安全有效。

加電試機(jī)，正常情況下，LED1應(yīng) 點(diǎn)亮。+44V端不接負(fù)載時(shí)，充電指示LED2-B應(yīng)亮（綠色），+44V略有下降，實(shí)測為+44V不要誤為故障。接入假負(fù)載時(shí)（可用1000W電爐絲代）充 電指示LEED2-A應(yīng)亮。

1.保險(xiǎn)燒斷、玻璃管內(nèi)壁發(fā)黑或 炸裂

此現(xiàn)象說明電路有嚴(yán)重短路之處 ，以濾波電容C5、市電整流管D1-D4、開關(guān)管V1-V2、整流管D15等多個(gè)元件同時(shí)擊穿多見。用萬用表電阻檔在路即可找出故障元件。

2.電源指示燈LED1不亮，無+44V 電壓輸出

此現(xiàn)象說明電路沒有工作，在 +300V電壓輸出正常的情況下，應(yīng)重點(diǎn)檢查啟動(dòng)電阻R7、R9有無斷路，V1、V2基極回路元件D5、R4、R6、D8、R11、R8損壞，IC1、V3、V4損壞而 無調(diào)寬脈沖輸出。

外接電源，用示波器測IC1第5腳 ，應(yīng)有正常的鋸齒波形，若定時(shí)元件R19、C10正常而無波形，可判定IC1損壞。IC1的8腳和11腳應(yīng)測得正常方波，當(dāng)測其無波形或波形不正常時(shí) ，若各腳電壓正常，應(yīng)更換IC1。若V3、V4波形不正常，查R12、V3、V4和外圍元件。

表1、表2和圖4、圖5列出在外接 +15V穩(wěn)壓電源、+44V輸出端空載條件下IC1、IC2各腳對地電壓值和關(guān)鍵點(diǎn)波形圖，供檢修參考。IC1第14腳（+5V基準(zhǔn)電壓）若不正常，IC1第13 、2、4、腳電壓都會不正常，IC2有關(guān)引腳電壓也會不正常。斷開IC1第14腳外電路后，若各腳電壓仍不正常，則可判定IC1損壞。

表1

表2

圖4

圖5