电动自行车充电器原理与维修-学位论文.doc
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1、 江苏农牧科技职业学院 毕业设计(论文)题目: 电动自行车充电器原理与维修 姓名: 张统旭 学号: 201113357 二级院系部: 农业工程系 班级: 应用电子131 专业: 应用电子技术 指导教师: 郁震龙 职称: 工程师 二 一 六 年 五 月江苏农牧科技职业学院学生毕业设计(论文)诚信承诺书论文题目电动自行车充电器原理与维修学生姓名张统旭学号201113357所属专业应用电子技术班级应用电子131指导教师姓名郁震龙职称工程师学生承诺我承诺在毕业设计 (论文)活动中,遵守学校有关规定,恪守学术规范,本人毕业设计 (论文)内容除特别注明和引用外,均为本人观点,不存在剽窃、抄袭他人学术成果,
2、伪造、篡改实验数据的情况,如果有违规行为,我愿意承担一切责任,接受学校的处理。 学生(签名): 年 月 日指导教师承诺我承诺在毕业设计 (论文)活动中,遵守学校有关规定,恪守学术规范,经过本人核查,该生毕业设计 (论文)内容除特别注明和引用外,均为本人观点,不存在剽窃、抄袭他人学术成果,伪造、篡改实验数据的现象。 指导教师(签名): 年 月 日江苏农科技医职业学院学生毕业设计(论文)材料目录序号名 称备 注1毕业设计(论文)全文全文2毕业设计(论文)任务书3毕业设计(论文)开题报告或实施方案4毕业设计(论文)指导记录5毕业设计(论文)中期检查记录表6毕业设计(论文)指导教师意见表7毕业设计(论
3、文)评阅教师意见表8毕业设计(论文)答辩记录9毕业设计(论文)成绩评定表江苏农牧科技职业学院论文(设计)电动自行车充电器原理与维修【摘要】随着石油资源的减少,电动车如今已经进入我们的生活,方便我们的出行,而且还环保,正是我国目前提倡的“低碳生活”。伴随着电动车的普及,电动车充电器也随之增加,充电器的种类有很多种,但大多基本相同。本文就是对基于UC3842芯片的电动自行车充电器的分析与论述文中论述的了以UC3842为核心,能将220V市电经整流、滤波、稳压输出44V直流电压对36V/12Ah的铅酸蓄电池进行充电的电动自行车充电器。并简明扼要地论述了其充电器的电路工作原理与故障维修。主要内容包括:
4、充电器的交流输入与整流电路,启动与振荡电路,保护电路,充电器的监测与控制及其三种状态,空载状态、充电状态、充满状态。本文还对充电器常见的故障,如充电器无输出电压,电源指示灯不亮,输出电压偏高等进行了分析,并给出了维修方法。【关键词】充电器 ; 电路工作原理 ; 故障维修【Abstract】According as the decreasing of petroleum resource, powered by electricity instead of walking vehicle development is more and more quickly, especially the e
5、lectric bicycle. With rapid popularization, the electric car electric car chargers use also the resulting. There are many kinds of charger, its principle is very different. In many charger, charger with UC3842 the core performance is stable, the price is low, is widely used. This paper is the analys
6、is of the electric bicycle charger based on the UC3842 chip and discussed.Is discussed in this paper the UC3842 as the core, can be 220 v mains through the rectifier, filter, 44 v voltage regulator output dc voltage for 36 v / 12 ah lead-acid battery electric bicycle charger to charge. And describes
7、 briefly their charger circuit principle and fault maintenance. Main contents include: charger ac input and rectifier circuit, start with oscillation circuit, protection circuit, battery charger and its monitoring and control of the three states, no-load state, charging status, full of state. This a
8、rticle also on charger common fault, such as the charger no output voltage, the power indicator light is not bright, high output voltage are analyzed, and the maintenance methods are presented. 【key words】The charger; Circuit principle of work; Breakdown maintenance目录【摘要】I【关键词】I【Abstract】II【key word
9、s】II目录III第一章 充电器电路工作原理分析21.1 充电器参数及原理框图21.2 原理图及原理分析31.2.1 交流输入与整流电路41.2.2启动与振荡电路41.2.3 稳压控制电路41.2.4充电电压输出电路41.2.5 保护电路52.1空载状态52.2充电状态62.3充满状态6第三章 UC3842与LM324的实测数据73.1 UC3842的在线实测数据73.2 LM324在路实测数据8第四章 故障与维修94.1 充电器通电后无输出电压,电源指示灯不亮94.2 充电器通电后充电工作指示灯不亮,输出电压正常104.3充电器输出电压偏高114.4 充电器时好时坏11论文设计总结12致谢1
10、3参考文献 14II绪论石油作为一种矿物资源, 其储量是有限的。1995年, 有人估计地球上可开采的石油储量仅剩下5000-8000亿桶, 按照每日700万桶的开采量只能再用二三十年。而动力机车是现代经济社会必不可少的交通运输工具,随着经济的不断发展, 需求的数量不断增加, 所用汽油和柴油的消耗量也越来越大,动力机车的命运面临着无法回避的挑战。面对这种挑战,零排耗的电动机车迅速发展,不用汽油,没有废气排放,没有噪音污染的电动自行车,成为了交通工具新革命的先驱。随着石油资源的减少。可持续发展成为一种战略趋势,电动车的发展也越来越迅速。在电子产业的发展的极大的推动下,各种各样的电动车诞生并得到极大
11、的发展,其高效、环保、便捷等优点正逐步渗入我们的生活。电动车电池的使用寿命,首先取决于电池的设计和制造水平,然而使用维护和充电方法也会起到很关键性的作用。而蓄电池的充电过程对其寿命影响最大。研究表明:过充电,可使蓄电池发热,电解液失水:而充电不足,则可使蓄电池内化学反应不充分,长期充电不足会导致蓄电池容量下降。由此可见,充电器性能的好坏直接影响着蓄电池的使用效果和使用寿命。为此,选取一种具有具备适用功率大、性能可靠等特点的电动自行车车用蓄电池充电器,对我们使用电动自行车的人来说就非常必要。因此我们有必要对充电器作一个详细的了解,以便我们能够更好地维护、保养蓄电池,保养电动自行车,以推进新型充电
12、器的发展,最终能够推进电动自行车的发展。而以UC3842核心的充电器性能稳定,价格低廉,被广泛地应用。本文详细论述了其电路工作原理与故障维修。12第一章 充电器电路工作原理分析1.1 充电器参数及原理框图(1)充电器参数: 电源输入 AC 160V-250V(50/60Hz) 输出电压 DC 44V/2A 蓄电池电压 36V/12Ah(铅酸蓄电池)(2)图1-1是UC3842为核心电动自行车充电原理框图。充电器主要由市电整流滤波、UC3842 、PWM控制、MOSFET开关输出、周波电流控制、电压控制、充电状态转换、输出整流滤波几部分组成。其输入参数是:AC100V-250V(50/60Hz)
13、/0.12-0.08A;输出参数:DC44V/2A。输出44V电压,为36V蓄电池充电,其工作原理如图 :市电整流滤波 开关输出220V50HZ 308V 输出整流滤波 44V/2A 周波电流限制电压控制 自供电源 UC3842PWM控制充电状态转换 图1-1 UC3842为核心电动自行车充电原理框图1.2 原理图及原理分析图1-2 UC3842与LM324组成的充电器电路原理图1.2.1 交流输入与整流电路市电220V交流电经过电源插头,电压经保险丝F1、负温度系数热敏电阻NTC加到由D1D4组成的整流桥上, 整流后的脉动电压经C1滤波后形成相对平滑的308V直流电压,向电路后级提供能量。且
14、C0、R0组成的电源低通滤波器抑制来自外网电源的高频干扰和防止开关电源本身产生的高平干扰进入电网。热敏电阻NTC冷态时电阻值较大,对开机瞬间电流较大起到限流保护作用。1.2.2启动与振荡电路+308V电压分成两路,第一路经T1初级线圈N1加到场效应管Q1的漏极D。第二路经启动电阻R12及R13后加到U1的脚并同时对C14充电当电压上升到16V时,U1启动工作,完成启动过程。C5、R4与U1内部电路形成的锯齿波振荡器开始启振(振荡频率为15kHz)。从U1的脚输出驱动脉冲PWM,该脉冲经R8加至Q1栅极,决定功率管Q1导通时间,以控制电压输出的高低及充电电流的大小。1.2.3 稳压控制电路Q1工
15、作后,其源极S电流经R2到地,电路正常启振。同时T1线圈N3产生感应电压,经D7整流、R14限流及C14滤波后给U1的脚提供供电电源。U1是固定频率单端电流输出的脉宽调制器(引脚功能及实测数据见3.1节的表1)。他是由两个闭环控制回路组成:一是该充电器的输出电压经取样、反馈到误差放大器的反相输入端作为比较基准,构成电压闭环控制;另一个是从T1初级线圈N1中的电流(即流过开关管的电流)经取样电阻R2后进入电流检测比较器同相输入端脚,与误差电压进行比较后产生调宽脉冲,构成电流闭环控制电路。U1脚外围的R11、R6、C11、光耦U2以及U3(内含四个独立的比较器,型号为LM324,引脚功能及实测数据
16、见3.2节表2)中的比较器1、比较器4等共同构成电压闭环稳压电路。R11的作用是将光电耦合器U2输出地电流信号转化成电压信号以送入误差放大器的反相输入端脚,R6、C11的作用是将U1内部误差放大器的输出反馈至脚,以控制其增益,保持电压的稳定性。1.2.4充电电压输出电路T1的线圈N2生产的电压经Q2整流、C16及C18滤波得到44V的充电电压。此电压既向电池充电同时又为集成运放U3提供工作电源。R31(1/2W)的作用是次级负载的限流、取样电阻,防止因蓄电池严重损坏而造成充电输出回路短路,同时也是充电控制回路的取样电阻。1.2.5 保护电路一是在U1内部设有过流、欠压等保护电路。其中,当U1脚
17、VDD断电压10V时,欠压保护动作,U1的脚无PWM输出,电路停止工作;过流保护是由U1脚及其外围元件R1、R2及C7决定的。R2为限流取样电阻,他决定了整个开关电源的最大输出电流值。R1、C7的作用是脉冲滤波,以去除干扰当开关管Q1的(D-S)流过电流大于保护值时,U1脚内部电路触发,PWM锁存器关闭,UC3842不工作,则开关管Q1截止,对电源进行保护。 二是尖峰吸收回路,主要由R7、C10、和D5构成,目的是消除开关管从饱和状态转为截止状态时,在绕组N1下端产生的瞬间反峰电压,避免该电压叠加在直流电压上,将场效应管损坏。三是由F1独立完成的整机过流及负温度系数热敏电阻NTC构成的开机瞬间
18、限流保护。第二章 充电监测及控制 该部分的功能是由集成运放U3(LM324)及其外围元件来完成的。U3中比较器2和比较器3用以监测电池充电的不同状态,并通过光电耦合器U2来控制U1在不同充电状态下来调整开关电源的输出,以适应充电电流的变化。电路中U3的、及脚是各比较器的基准电压端,其中脚直接由VZ(5.6V)稳压获得,而其余各脚由相应电阻分压获得。比较器4的同相输入端脚与比较器3的反相输入端脚是充电状态检测输入端。R31是电流检测电阻,既取样电阻。具体过程可分为空载状态(充电器通电但未接入蓄电池)、充电状态(蓄电池接入)及充满状态(充电完毕),下面加以简单分析。2.1空载状态空载状态,既充电器
19、接入市电而未插上待充电电池的状态。此时电流检测电阻R31流过的电流非常小,其上压降极小,则U3内部比较器4的同相输入端12脚与比较器3的反相输入端脚的电压均低于其对应的另一脚电压,既VV、VV,则比较器的输出端脚为低电平,D8截止,故不对U2内部发光管的变化启控制作用。比较器的输出端脚为高电平,并通过电阻R37加到比较器2的同相输入端脚,则脚电压高于其反相端脚电压,是比较器2的脚输出高电平,该高电平使Z1截止,既充电指示灯D12(红)不发光,+44V经过R30、D11(绿)迫使Z5击穿导通导通,使D11(绿)正常发光(这也表明充电器电路正常,可以使用)。同时脚的高电平还通过R33使D10截止,
20、则运放1的同相输入端脚通过R19、R21与R22对+44V分压获得高电平,既该脚电压高于基准端2脚电压,使比较器1的输出脚1端送出高电平,该电平使D9导通,通过R15加到U2内部发光管上,从而调整U1的输出脉宽使开关源次级输出稳定。2.2充电状态充电状态,既已把车用蓄电池接入的状态。当接入电池后,由于开始充电电流较大,此时电流检测电阻R31上压降比较大,则U3内部比较器4的同相输入端脚与比较器3的反相输入端脚的电压均高于其对应的另一脚电压,既VV、VV,则比较器4的输出端脚为高电平,D8转为导通,并通过R15加到U2的内部发光二极管上。比较器的输出端脚为低电平,此低电平使比较器2的同相输入端脚
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