48v电动车操控器电路图

2017-09-08 16:06分类：电子技术阅读：

国内有些具有代表性的电动自行车操控器整机电路，并指出与别的商品的纷歧样的本地及其特征。所列电路均是依据什物进行测绘所得，图中元件号为笔者所标。经过介绍具体实例，抵达触类旁通的意图。
1.有刷操控器实例
电路方框图见图1。
　
1)电路原理
电路原理图见图2所示，该操控器由稳压电源电路、PWM发作电路、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维护电路等构成。

　　
稳压电源由V3(TL431)，Q3等元件构成，从36V蓄电池经过串联稳压后得到+12V电压，给操控电路供电，调度VR6可校准+12V电源。
PWM电路以脉宽调制器TL494为基地构成。R3、C4与内部电路发作振动，频率大概为12kHz。
H是高变低型霍尔速度操控转把，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脚电压进行比照，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有些越宽，电机转速越高，电位器VR2用于零速调度，调度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等元件构成。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反相拓宽驱动VDMOS管Q2。TL494的 ⑧脚输出的调宽脉冲低电平有些越宽，则Q2导通时刻越长，电机转速越高。D1是电机续流二极管，避免Q2击穿。TL494的⑧脚输出低电往常，Q1、D2 导通，Q4截止，Q2导通；TL494的⑧脚输出高电往常，Q1、D2截止，Q4导通，活络将Q2栅极电荷泄放，加快Q2的截止进程，对下降Q2温度有十分首要的效果。
蓄电池放电指示电路由LM324构成四个比照器，12V由R24、VR1、VR4、VR3、VR5、R21分压构成四个纷歧样基准电压别离加到四个比照器的反相端。蓄电池电压经R23和R22分压加到每个比照器的同相端，该电压和蓄电池电压成份额。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平息；当电池电压低于35V时，LED2平息；当电池电压低于33V 时，LED1平息，此刻应给电池充电。调度VR1、VR4、VR3可别离设定LED3、LED2、LED1平息时的电压。LED4用作电源指示，LED5 用作欠压堵截操控器输出指示。
蓄电池过放电维护当蓄电池放电到31.5V 时.LM324的①脚输出低电平，三极管Q5导通，约5V电压加到TL494的死区操控端④脚.该脚电位≥3.5V，就会迫使TL494内部调宽脉冲输出管截止，然后使三极管Q1、Q2截止，电机接轮作业，蓄电池放电接连，进入电池维护状况。此刻LED5点亮，指示出该状况。VR5用于设定电池维护点电压。
电机过流维护 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，然后使Q1、Q2截止，电机接轮作业，然后维护了电机。
制动维护当刹车制动时，KEY2接通.5V电压加到TL494的死区操控端④脚，迫使TL494内部调宽脉冲输出管截止，然后使Q1、Q2截止，电机接轮作业，施行制动维护。
2)调试
调速电路零速调试：速度转把彻底松开.调度VR2使电机停转并再调过一点以确保牢靠置零速。制动调试：翻滚速度转把，电机旋转。此刻闭合制动开关 KEY2，Q2栅极应当即变为低电平0V。过流维护调试：翻滚速度转把，Q2栅极为高电平12V。此刻在源极对地之间加上0.8V摆布的电压，栅极应很快变为低电平。
蓄电池放电指示电路用可调电源代替蓄电池。电压为38V时，调度VR1，使LED3刚好平息；电压为35V时，调度VR2，使 LED2刚好平息；电压为33V时，调度VR3，使LED1刚好平息；电压为31V时，调度VR5，使LED5刚好点亮，此刻TL494的④脚应为高电平 5V摆布，进入电池欠压维护状况。经过上述设置，仅LED1点亮时，电压为33V-34V，应及时给蓄电池充电，不过LED1平息至LED5点亮这段时间，蓄电池还可坚持作业，但LED5点亮时，进入欠压维护状况。此刻应留神，过一刹那间电池电压因电机停转而上升，维护革除，又康复作业。如此重复维护-工作-维护的效果会损坏电池和控
制器，故应避免呈现这种状况。
运用LM324、LM393和LM339制造的有刷操控器牢靠性是很高的，便是器材数量多些。该操控器仅用一片LM339制造有刷操控器有些。用另一块LM339制成电量显现有些。显现有些见图3，电路原理见图4所示。

　　
上海伟星对该操控器的调速选用了光电速度转把。由于北方单调，沙土尘土大，影响了光电速度转把的运用。实习证实，彻底能够用霍尔速度转把代替它。具体办法见图5。

　　
光电速度转把改为霍尔速度转把要害有两点：一是加装+5V稳压电源；二是依据原速度信号输出点信号改动规矩，选用相应信号改动的霍尔调速转把。
该有刷操控器以PWM电路为基地，前面有三角波发作器、电瓶欠压查看、电机过电流查看；后边有驱动、功率开关等。每有些都是独立的.查看调试都比照方便。三角波发作器由IC2A、R17、C5、D2、R9、R10等构成施密特振动器，在C5上发作三角波。脉宽调制器是IC2B，它的输入之一⑥脚，为来自C5上的三角波，输入之二⑦脚，是来自速度转把(J1)①脚的速度信号。从IC2B①脚输出调宽脉冲，送互补推挽拓宽器。互补推挽驱动由T3、T4组成，脉冲高电平到来，上管NPN管T4导通，12V加到功率管T1、T2的栅极，T1、T2导通；脉冲低电平到来，上管NPN管T4截止.下管PNP管 T2导通，将T1、T2栅极的电荷活络放掉，T1、T2截止。电池欠压维护由IC2C构成电压比照器，当电瓶电压低于31.5V时，它的⒁脚变为低电位，恰当于R13输入一端接地，将转把速度信号降到挨近零伏.使IC2B①脚呈低电平，T4截止、T3导通；T1、T2截止。过电流维护由IC2D构成电压比较器，当过电流时。R4右端电位变低.经过R5加到IC2D⑾脚，比照器翻转⒀脚变为低电位，相同恰当于R13输入一端接地.将转把速度信号降到挨近零伏，使T1、T2截止。
该操控器选用无刷专用芯片,MC33035为基地制造的有刷操控器。

　　操控器电路原理图见图6所示，该操控器的特征是刹车时三管齐下，具体作业原理如下：
刹车电路首要由J、Q3、Q6等构成。继电器常开触点串联在电机的供电电路中，+24V经过R29、D8为Q3供应基极电流，Q3导通，J得电吸合，常开触点闭合，电机得电。
1)当刹车时，左、右刹车开封闭合，+15V经过R25、R21为Q6供应基极电流，Q6导通，集电极电位下降，D4导通，使D8截止，Q3失掉基极电流而截止，J失电，常开触点断开，电机失电接连翻滚。
2)在Q6导通，集电极电位下降时，D5也导通，下降了U1的⑦脚电位。该脚低电平关断PWM输出。
3)在Q6导通，集电极电位下降时，D6也导通，不管调速转把在低速或高速方位，均将霍尔调速转把转速信号对地短路而下降送往U1⑾脚的信号电压。
欠压维护电路由欠压查看U2B和单端触发器U3构成。其输出经Q4倒相送U1的⑦脚，关断U1的输出。转把电压查看U2C的输出送单端触发器U3强行复位端④脚进行调速作业。
电路原理图见图7。

　　
防飞车功用是靠串联在电机和电源正极之间继电器J的常闭触点J完毕的。下面两种状况之一，都会使继电器得电，断开电机电源：一是电机过流；二是速度转把在零速方位时，VDMOS的漏极D为低电位(开关管击穿)。电机过流，电流取样电阻R1下端电压变低，电流查看IC1A的②脚变低，①脚成为高电位，经 D5使T7、T8导通，J得电，常闭触点断开。
当速度转把在零速方位时，PWM IC2的①脚低电位，D3截止，T6截止，其集电极高电位。一种状况：假定功率开关管没击穿则VDMOS的漏极D为高电位，经R6使T6导通，其集电极低电位，二极管D4是正与门，由于T5、T6集电极只需一个高电位，二极管D4截止，T7、T8截止，J不得电，其常闭触点闭合.使电机受控于T1、T2；另一种状况：假定功率开关管已击穿，则VDMOS的漏极D为低电位，经R6使T5截止，其集电极高电位，二极管D4是正与门，由于T5、T6集电极都是高电位，二极管D4导通；T7、T8导通，J得电，其常闭触点断开，使电机失电而抵达防飞车维护。
　　
当速度转把不在零速方位时，PWM IC2的①脚是一串正脉冲，经积分电路R20、C7积分，C7电位添加，D3导通，T6导通.其集电极低电位，二极管D4是正与门，不管T5集电极电位是高仍是低，二极管D4都截止，T7、T8截止。J不得电，其
常闭触点使电机得电。(电工之家http://)确保了功率开关管VDMOS正常导通时的漏极D为低电位，电机只需不过流即可操控电机旋转。
(5)三友SAYO ZHD2大功率有刷操控器电路
这款操控器是石家庄区域货运三轮干流操控器之一。电路原理方框图及接线图见图8所示。该电路的特征是：
(1)频率低，约150Hz，因而续流二极管选用了一般整流桥；
(2)没有欠压和过流维护；
(3)选用了简略的门电路作三角波发作器；
(4)选用5只大功率VDMOS并联，而且选用了简略均衡电路；
(5)速度转把是克己的光电速度把。

　　
该操控器有36V、48V、60V多种规范，首要区别在功率管有些，电路见图9。如此简明的操控器，首要损坏元件便是功率管。损坏的要素首要是串激电机碳刷触摸不良，高压击穿功率管；还有堵转构成的过流和过热。

(6)电动机有刷操控器小结及修补
不管替换原配套、仍是换用别的品牌的有刷操控器，首要要搞清操控器的几条底子连线：电源正、负线，两条电机接线，三条速度转把接线，刹车把接线，钥匙接线。表面接线等。进一步区别霍尔速度转把三条接线，具体到哪一条是+5V、地和速度信号，刹车把接线是断开有用仍是短路有用等。
修补有刷操控器，首要要依据景象大略估量损坏部位，打扫操控器外部触摸不良等初级缺陷。例如：飞车景象或许是VDMOS击穿，也或许是霍尔速度转把的接地端悬空；加电不转或许是操控器缺陷，也或许是外部连线烧断或触摸不良，分外是刹车开关、钥匙、电池等部位；加载无力或许是电流取样电阻脱焊，也或许是电机疑问等。的确断定是操控器内部缺陷，再翻开查看修补。
要认清操控器内部要害器材，有些器材外形相同，例如TO-220封装的VDMOS、三端稳压器78xx、续流二极管等。出产厂商为保密一般把元器材的印刷标明打磨掉了，给修补添加了费事。小功率操控器，可依据连线部位等特征来断定，例如：续流二极管两头和电机两条线是并联联络，用万用表测一下就了解了；VDMOS和三端稳压器78xx尽管都有一端接地，但VDMOS一端接电机，稳压器78xx则不接电机。集成块也能够从脚数和连线部位等特征来区别，例如：TL494是16脚的。LM324和LM339是14脚的，LM393和LM358是8脚的；尽管LM324和LM339都是14脚的，可是供电脚纷歧样，LM324供电端是④脚，而接地端是⑾脚。LM339供电端是③脚.接地端是⑿。
接有直径1mm长度大概1cm的镍铜丝或康铜丝的电阻，一般是电流取样电阻，一端接VDMOS的源极S，一端接电池负极(粗黑)，康铜丝两头受热很易构成焊锡掉落。或许构成轻载正常、重载无力等缺陷。
依据原理图能够进一步沿信号通路剖析，有刷操控器基地部位便是PWM。它前面的输入信号，一路是三角波发作器的三角波，一路是霍尔速度转把的速度信号。PWM的驱动信号加到VDMOS栅极。
修补要害：一是VDMOS。操控器中便是VDMOS损坏率高，大都为DS间击穿.构成加电就高速旋转。在不加电状况下，用万用表一测便知，一般换用好管缺陷就会打扫。替换时，要留神绝缘和散热，要垫上导热绝缘片并涂上导热硅脂，固定好散热板的紧固件。随同VDMOS击穿，还或许有别的周边元件损坏。如互补推挽下管PNP管等。另一个是稳压电源，能够带电查看其输出是不是为额外稳压值，如没有，打扫输出短路后，再沿电路向前查看。对于操控芯片选用TL494 的电路，尽管内部杂乱，只需查看要害点，就能区别大致状况。TLA94第⒁脚为+5V参看电源输出端，如⑿脚供电精确，⒁脚没有+5V。一般便是芯片坏了；③脚也是要害点，它为高电位时，芯片封闭输出，假定它为高电位，要查看构成要素，例如欠压维护，霍尔调速把缺陷等；④脚在有刷操控器中也是要害点，它为高电位(3.6V)时，芯片封闭输出，假定它为高电位，要查看构成要素。也能够查看后部的要害点，例如VDMOS栅极电压是不是随霍尔速度转把翻滚改动等。
　　
功率开关管损坏的要素和对策：
　　
1)热损坏开关管过热后功用下降，很简略损坏。开关管发热首要是导通损耗和开关损耗。导通压降和电流的乘积越大发热越多。压降大要素之一是器材本身疑问，靠严峻挑选处理，并联运用要经过配对；压降大要素之二不是器材本身疑问，是开关经过拓宽区时刻过长，经过改进(栅极驱动和泄放)电路计划处理。欠压维护和过流维护作业在临界(如堵转致使逐周过流保护动作)时，切换一再，PWM频率添加，开关管开关损耗随频率添加而添加构成过热。对于欠压维护作业在临界切换一再的改进，选用改进施密特电路，正反响加一个二极管和一个电阻。
2)电压击穿首要是开关管本身耐压不行，当电压过高的一霎时刻，还没来得及将热传到散热器，管子DS就击穿了，所以也称冷击穿。器材本身应经过严峻挑选，并联运用器材要经过配对，不然易损坏；外因首要是电机大电流作业时，俄然关断，致使霎时刻高反电势，例如有刷电机碳刷触摸不良。处理计划是并联大电流、高速、低压降续流二极管.例如选用30A双快康复(或肖特基)管。还有，在开关管DS间加阻容吸收维护。
3)提无穷功率操控器牢靠性对策大功率操控器要选用大电流高反压耐高温开关管。可是，大功率场效应管耐压和导通电阻制造时是有对立的，例如耐压60V摆布的管子，导通电阻能够做到 8mΩ，耐压添加到100V，导通电阻就成几倍添加。行之有用的办法是：一是下降振动频率；二是添加并联器材数；三是添加驱动功率；四是加大散热板面积；五是振动、三角波构成、PWM等电路不必WPM专用芯片TL494等，而选用缺陷率较低的比照器(LM339)、简略门电路等器材制造；六是功率冗余，就是功率管和续流管多只并联，但要分外留神散布参数；七是欠压维护改为欠压提示，不关断等。
2.无刷操控器
有刷电机是靠换向器(也叫整流子)来确保转子(旋转有些)和固定有些的磁场坚持接连朝一个方向的招引力或排挤力。这套换向安排最首要的机件便是电刷，操控器无须改动电流方向，其操控器叫有刷操控器。换向器有触点，是有磨损的。而无刷直流电机本身没有换向器，靠操控器改动电机线圈内部电流方向，相同确保转子和固定有些的磁场，坚持接连朝一个方向的招引力或排挤力。操控器选用晶体管无触点开关，永不磨损，这便是无刷操控器。无刷操控器一般靠霍尔传感器断定转子磁场方位，在恰其机遇给相应线圈变换电流方向。方位传感器除霍尔传感器，还有光电传感器等。选用霍尔传感器的无刷电机和无刷操控器之间一般有8条导线联接；三根粗线是线圈引线，5条细线中，一条+5V，一条公共地，三条转子方位信号线。
其时商场上，无刷操控器有两大类：一类以单片机为基地，一类以专用芯片MC33035(MC33033)、A3932SEQ、LB11690、MC33039等为基地。
(1)24V电动自行车用无刷操控器电路
　　
读者能够查到芯片厂家给出的无刷操控器典型运用图。图中在无刷电机和MC33035之间，仅有个驱动电路的方框，没有具体电路，一般以为是典型三相桥式输出电路，上管为双极型三极管，下管为VDMOS场效应管。也有人以为上管为P沟道场效应管，下管为N沟道场效应管。由于大功率P沟道场效应管报价名贵，束缚了运用。国内涵三相桥式输出电路中，上管、下管悉数选用VDMOS场效应管，驱动有的选用IR2103(驱动一相)，有的用IR2130(驱动三相，但报价名贵)。有的选用分立元件，由此派生出了几种版别。
要害疑问是，在上管导通时，漏极和源极电位近似等于电源正极电位，要坚持上管导通，有必要使上管栅极电位高于电源正极电位12V摆布。 IR2103和IR2130 比照简略，经过外接一只阻隔二极管和一只自举电容就处理了。当下管导通上管截止时，阻隔二极管导通，自举电容充电，两头电压挨近电源电压；当下管截止上管导通时，阻隔二极管截止，自举电容贮存的电荷给上管栅极供电，电位大大高于电源正极电位，使上管坚持导通。
图10是一个24V电动自行车用无刷操控器电路。图中三只接在VCC和VB之间的二极管为阻隔二极管，接在VB和VS之间的电容为自举电容。

　
(2)选用单片机的电动车无刷操控器
　　
图11是以89C2051为基地的操控器电路图。由于89C2051属低端商品，内部没有PWM和A/D变换，它凭仗了三个仿照比照器完毕相应作业。IC8B作为电池欠压查看器，欠压时，给单片机(13)脚一个低电平；IC8D做过流查看器，过流时，给单片机⑦脚一个低电平；凭仗一般I/O口(11)脚输出，经过积分电路和转把仿照速度信号在IC8A进行比照后.输入单片机(12)脚，用软件完毕PWM操控，然后分三相六路输出到三个专用驱动芯片IR2103。由IR2103驱动每相的上、下VDMOS管。

　　
单片机经过内部软件完毕使命，纷歧样商品的软件区别很大，写入程序时一般都进行了加密。商场上出售的单片机是空白的，内部程序需用专用设备进行烧写。因此，选用单片机的各种操控器，一般售后效劳作修补仅仅替换外围元件，单片机本身损坏，替换作业要依托原出产厂商进行，或供应写有程序的单片机。单片机便是单片微型核算机，它的参加能够很简略地添加一些所谓智能功用，例如巡航功用。巡航功用便是经过按一下巡航功用按钮，电动自行车就以方才的速度持续行进，松开霍尔速度转把也不受影响。
3.别的操控器
(1)未触及到的无刷操控器
也有不需要方位传感器的无刷操控器，它是经过查看线圈电动势区别转子方位的。显着，电机未翻滚时，它是不能区别转子方位的，能够等电机转起来再加电，也能够按必定序列加电，打听出转子方位后，然后精确加电。
(2)未触及到的开关磁阻电机的操控器
开关磁阻电机是又一种电机，曩昔在纺织作业有运用，如今有人研讨将它用到电动自行车上，它的操控器相似无刷操控器。