1、.第三章電動自行車的整車電路電動自行車整車電路分為基本電路和附屬電路,基本電路是電動助力的基礎(chǔ),是完成電動助力不可缺少的電路。基本電路主要包括以下幾部分：電動機部分、控制器部分、電池盒、充電器等；附屬電路包括電源電量指示部分、前照燈、電子喇叭、轉(zhuǎn)向燈、多功能開關(guān)、速度顯示、助力傳感器、閃光器等。一、基本電路電動自行車基本電路是電動助力的基礎(chǔ),完成電動自行車電力驅(qū)動的最基本所的電路,達到電動自行車電力驅(qū)動功能。1、蓄電池、電動機、控制器、充電器作用：蓄電池是電動自行車動力來源,是能源載體,它輸出能量用于驅(qū)動電動機；電動機將蓄電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成機械能,驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動；控制器在蓄電池和電動機之間,控制

2、蓄電池輸出電流、電壓,即調(diào)整蓄電池輸出到電動機的能量多少,進而達到控制電動機轉(zhuǎn)速即車速的目的；充電器給蓄電池充電的電器,它將市電轉(zhuǎn)換成低壓直流電,并控制其充電電流和電壓,將電能充入蓄電池貯存起來。2、蓄電池、電動機、控制器、充電器相互關(guān)系：蓄電池是電動自行車的核心部件之一,它接受充電器的電能,轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存起來,最終通過電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能輸出,并受控制器控制。充電器是市電與蓄電池聯(lián)系的設(shè)備,充電器質(zhì)量的好壞直接影響蓄電池的電氣性能和使用壽命,必須相互匹配。控制器控制蓄電池輸出的電流、電壓,有欠壓保護等功能,欠壓保護點的高低影響蓄電池的放電深度,因此也影響行駛里程,但是欠壓保護點過低會造

3、成蓄電池過放電,損傷蓄電池。電動機效率的高低影響蓄電池供電電流大小,效率越低電流越大,反之則越小。二、附屬電路是對基本電路功能的補充和完善,可以提高電動自行車的使用性能。電量指示電路指示蓄電池電壓高低,使騎車者知道蓄電池電量多少,掌握騎行距離和充電時間。電子喇叭提醒行人和其他騎車人注意；前照燈為夜晚道路照明,保證騎行人安全。速度顯示電路指示電池電壓高低,作剎車距離參考。助力傳感器把騎行者腳踏速度轉(zhuǎn)換成電信號提供給控制器,作為1：1助力參考電壓,轉(zhuǎn)向燈作轉(zhuǎn)向指示,保證騎行轉(zhuǎn)向安全。閃光器為轉(zhuǎn)向燈電路附加件,使轉(zhuǎn)向燈閃爍,引起其他人注意,保證轉(zhuǎn)向安全。使用有刷直流電動機的電動自行車運行平穩(wěn),電動機

4、和控制器成本低控制器電路簡單,內(nèi)部功率元件少,故障率低,控制器代換靈活,電動機換向方便,為多數(shù)電動自行車廠商采用,在市場占主導(dǎo)地位。 第三節(jié)有刷直流電動機控制基本原理一、脈寬調(diào)制電路原理脈寬調(diào)制PWMPulse Wide Modu Lation電路是用電子開關(guān)通斷,對輸入電壓進行調(diào)制,控制輸出電壓,達到改變電壓的目的,使輸出電壓值為所需值。PWM原理如圖3-3所示。用開關(guān)SW通斷輸入電壓,改變開關(guān)接通ton和斷開toff時間之比,從而控制輸出壓VO。輸出直流電壓Vo可用下式表示：Vo= ton ton+toffVi=ton TVi式中周期T由振蕩器產(chǎn)生的三角波頻率決定,ton導(dǎo)通時間與控制信號

5、電壓Ui成比例變化。圖3-4原圖PWM等效電路,圖3-5給出工作波形。在場效應(yīng)晶體管VT的柵極施加信號電壓VG期間VT導(dǎo)通,電子開關(guān)閉合,這時輸出電壓Vo等于輸入電壓Vi,等效電路如圖3-4. b所示,負載電流按照Vi-V2與LM確定的變化率增大,圖3-4.C是場效應(yīng)晶體管VT截止的等效電路,輸出電壓Vo近似力0,負載電流按V2及LM確定的變化率下降。在VT導(dǎo)通期間,負載電流ILM等于VT漏極電流ID；T截止期間,負載電流IL就是續(xù)流二極管VD的電流IVD。第四節(jié) 有刷電動機控制器電路結(jié)構(gòu)電動自行車控制器一般包含以下幾部分：內(nèi)部電源電路、調(diào)速控制信號放大電路、PWM電路、功率場效應(yīng)晶體管變換輸

6、出電路、欠電壓保護電路、過電流保護電路等。1、控制器內(nèi)部電源電路控制器內(nèi)部電源電路提供各電路芯片、外部控制零部件所需要的不同電壓,一般用三端穩(wěn)壓集成電路、輸出電壓可調(diào)穩(wěn)壓集成電路以及穩(wěn)壓二極管構(gòu)成。常用三端穩(wěn)壓集成電路有780578L05、7806、7812、7815。它們的輸出電壓分別為5V、6V、12V和15V等四種。電動自行車控制器常用的三端可調(diào)輸出穩(wěn)壓集成電路是LM317,利用電阻對輸出電壓分壓取樣,送到穩(wěn)壓集成電路調(diào)整端調(diào)節(jié)輸出電壓,常用輸出電壓為12V或15V。TL431是一并聯(lián)精密可調(diào)穩(wěn)壓電源,利用分壓電阻對調(diào)整電壓進行控制,在電動自行車控制器中常用5V電源穩(wěn)壓。78系列三端穩(wěn)壓

7、集成電路如圖3-7所示,R為降壓限流電阻,C1、C2為濾波電容。內(nèi)部電源輸出的5V、6V電源主要為調(diào)速轉(zhuǎn)把中的霍爾元件提供電源,有的控制器5V電源還為電子閘把中霍爾元件提供電源。7812、7815輸出電壓分別為12V、15V,為控制器內(nèi)部集成電路、驅(qū)動電路供電,有的電子閘把中霍爾元件由12V或15V電源供電。采用LM317三端可調(diào)穩(wěn)壓集成電路作為控制器內(nèi)部電源,如圖3-8所示。輸出電壓由外接電阻R1、R2決定,輸出端OUT腳和調(diào)整端ADJ腳之間的電壓差為1.25V,即R1兩端電壓為1.25V,此電路使R1產(chǎn)生幾毫安電流。調(diào)整端幾乎不取電流,輸出電壓U0由下式?jīng)Q定：Uo=R2/R11.25V。D

8、為保護二極管,防止輸入端短路而損壞穩(wěn)壓集成電路,R為限流降壓電阻,減少LM317的功率損耗。 由TL431提供穩(wěn)定電壓的電路,如圖3-9所示。R3、R4分壓決定輸出Uo。取樣端R腳與陽極Aeq oac腳之間電壓為2.5V,即R4兩端電壓為2.5V,輸出電壓Uo=1+R3/R42.5V也有的控制器采用穩(wěn)壓二極管提供穩(wěn)定電壓,如圖3-10所示,一般常用穩(wěn)壓二極管VS穩(wěn)壓值為5V、12V或15V,功率為1W。2、功率場效應(yīng)晶體管變換電路電動自行車控制器內(nèi)功率變換用電子開關(guān)采用功率場效應(yīng)晶體管MOSFETMetal-Oide Silicon- Field Eflect Transistor,是單極性電

9、壓控制元件,具有驅(qū)動功率小、工作速度高、無二次擊穿問題、安全工作區(qū)寬等優(yōu)點,特別適合調(diào)制電路。不論有刷電動機控制器還是無刷電動機控制器都采用MOS功率場效應(yīng)晶體管作電子開關(guān),便于采用PWM。有刷電動機控制器變換電路如圖3-11。VT1、VT2為互補推換驅(qū)動電路,R為防振電阻。輸入阻抗非常高,在柵極很容易感應(yīng)干擾信號而自激,接入R可以防止MOS場效應(yīng)晶體管柵極自激。當(dāng)VT3柵極G加上開通高電平時,VT3導(dǎo)通,導(dǎo)通電阻很小,相當(dāng)于電子開關(guān)接通,36V電源正極加到電動機一端；而電池負極通過電流取樣電阻RS和導(dǎo)通的場效應(yīng)晶體管VT3加到電動機另一端,則電動機取得36V電壓,達到最高轉(zhuǎn)速。當(dāng)VT3柵極加

10、上截止信號低電平時,VT3截止,電子開關(guān)斷開。此時電動機中電流方向不能突變,續(xù)流二極管VD導(dǎo)通,為電動機電流提供泄放途徑,防止反電動勢擊穿場效應(yīng)晶體管。3、保護電路電動自行車控制器保護電路包括欠壓保護、過流保護等。欠壓保護電路如圖426。36V電壓通過R1、RW,R2取樣,與R3、R4參考電壓分壓進行比較,當(dāng)電池電壓高于31.5V時比較器無輸出信號,輸出 不影響控制器正常工作；當(dāng)電池電壓低于31.5V時,比較器翻轉(zhuǎn),輸出信號關(guān)斷場效應(yīng)晶體管以保護電池和控制器,避免電池過放電,造成蓄電池極板發(fā)生硫酸鹽化導(dǎo)致電池容量下降,使電池提前報廢,防止低壓時電動機電流過大而燒壞控制器。過流保護電路由取樣電阻

11、RS、A運算放大器及參考電壓分壓電阻R1、R2分壓組成,有刷電動機控制器中RS接場效應(yīng)晶體管源極與地之間。RS取樣電阻一般取值0.01/5W,取值過大則控制器功率消耗過多,輸出功率減小；取值過小則起不到取樣作用。當(dāng)控制器輸出電流達到限流值12A15A時：US=IL2Rs=1220.01=1.44V,此電壓經(jīng)R3電阻送往運算放大器一端。電阻R1和R2對參考電壓UR進行分壓,電阻R2上分得的電壓為 UR2,UR2=UR R2 /R1 + R2 ,此電壓送往運算放大器另一端。運算放大器對US 和UR2 進行比較,如果US U2 運算放大器A輸出控制信號,這控制信號使脈寬調(diào)制電路PWM輸出脈寬變窄,輸

12、出電壓下降,從而使輸出電流 IL 減小；當(dāng)電流超過限流值時,運算放大器輸出保護信號,使脈寬調(diào)制電路PWM停止輸出功率。場效應(yīng)晶體管關(guān)閉,起到保護控制器和畜電池作用。電動自行車有刷電動機控制器型式有的采用運算放大器構(gòu)成的控制器,有的采用電壓比較器完成PWM脈寬調(diào)制電路構(gòu)成的有刷電動機控制器,有的采用開關(guān)電源集成電路組成的有刷電動機控制器,有的采用單片機構(gòu)成智能型有刷電動機控制器。下面介紹幾種具有代表性的電動自行車有刷電動機控制器,包含了以上幾種類型,在分析其他電動自行車有刷電動機控制器時可以參考這些電路工作原理。第四節(jié) 千鶴牌電動自行車控制器千鶴牌電動自行車有刷電動機控制器以開關(guān)電源集成電路TL

13、494、功率場效應(yīng)晶體管75NF75為核心構(gòu)成有刷電動機控制器,主要包括：1、內(nèi)部電源2、光電傳感器調(diào)速電路3、PWM脈寬調(diào)制電路4、驅(qū)動電路5、功率輸出電路6、過流保護7、欠壓保護、剎車斷電電路8、電量指示電路9、燈光電路。下面分別介紹其原理內(nèi)部電源內(nèi)部電源由DW2、R10、U27812、C6、C8、C11等構(gòu)成36V電源通過DW2降壓,R10限流加至U2穩(wěn)壓輸出+12V電壓作控制電路電源。C6、C8、C11等是濾波電容。光電傳感器調(diào)速電路光電耦合器、10K微調(diào)電阻組成調(diào)速傳感器。發(fā)光管發(fā)出恒定的光,其大小通過10K微調(diào)電阻調(diào)整。轉(zhuǎn)動手柄,帶著鋼絲牽動遮光片,改變了光線到達光電三極管的強度,

14、使光電三極管內(nèi)阻發(fā)生變化,通過JP1、R7改變Q1基極電位,從Q1射極輸出到TL494eq oac腳,通過TL494控制,從U1eq oac、eq oac腳輸出脈沖寬度改變,經(jīng)Q2、Q7驅(qū)動,由Q5輸出電路控制電動機轉(zhuǎn)速。停車時,遮光片全黑處擋住發(fā)光管發(fā)出的光,光電三極管截止,12V通過R8、DW3穩(wěn)壓使Q1基極置高電平,Q1發(fā)射極輸出高電平到U1eq oac腳,TL494eq oac、eq oac輸出低電平,Q2、Q7、Q5截止,電動機沒有電流而停止。轉(zhuǎn)動調(diào)速把,牽動遮光片,到達光電三極管的光強度逐漸增加,光電三極管導(dǎo)通逐漸加深,內(nèi)阻減小,通過R7使Q1基極電壓從最高值逐漸下降,Q1發(fā)射極輸

15、出到U1eq oac腳電壓下降,U1、eq oac、eq oac腳輸出脈沖寬度逐漸加寬,通過Q2、Q7、Q5驅(qū)動輸出,電動機電流逐漸增加,電動機轉(zhuǎn)速逐漸上升；當(dāng)轉(zhuǎn)把到底時,Q1基極、射極達到最低,TL494eq oac腳電壓最低,U1的eq oac、eq oac腳輸出脈沖全通始終為高電平,Q2、Q7、Q5全都飽合導(dǎo)通,電動機轉(zhuǎn)速達到最大值。PWM脈寬調(diào)制電路U1eq oac腳輸入電壓加至內(nèi)部比較器反相端,鋸齒波振蕩器產(chǎn)生的鋸齒波加至比較器同相端,通過比較器,輸出PWM脈沖；鋸齒波同時送到觸發(fā)器,其輸出端Q、Q交替輸出高電平,PWM脈沖與觸發(fā)器輸出的Q、Q信號混合,從eq oac、eq oac腳

16、輸出PWM脈寬調(diào)制信號。當(dāng)eq oac腳電壓高時,比較器反相端電平高于同相端,比較器輸出低電平,U1eq oac、eq oac輸出低電平。當(dāng)eq oac腳電壓下降時,比較器反向端電平下降,比較器輸出脈沖逐漸加寬,通過U1eq oac、eq oac輸出脈沖寬度逐漸加寬。當(dāng)eq oac腳電壓降到最低時,比較器反相端始終低于同相端,比較器始終輸出高電平,U1eq oac、eq oac腳輸出端始終為高電平。驅(qū)動電路驅(qū)動電路由Q2、Q7、R24等組成,U1eq oac、eq oac輸出的PWM脈沖加到Q2、Q7基極,由Q2、Q7互補對管推動輸出,通過R14加至Q5柵極。輸出電輸出電路由R14、Q5、R1

17、6、D3等組成。PWM脈寬調(diào)制信號通過R14加至Q5柵極,控制Q5導(dǎo)通和截止。R14是柵極電阻,防止Q5柵極自激；Q5為功率場效應(yīng)晶體管,作電子開關(guān),是電動機控制核心；D3為續(xù)流二極管,保護Q5,提高電動機工作效率。過流保護電路過流保護電路由R15、R16、R23、C4、R3、C2等構(gòu)成。R16是電流取樣電阻,將電動機電流轉(zhuǎn)換成電壓信號,由R15加至U1比較器同相端eq oac腳；R3、R4對12V電壓分壓加至比較器反相端eq oac腳,作基準電壓；Q2、Q7輸出的驅(qū)動電壓通過R23反饋也加至比較器反相端eq oac腳。正常時電動機電流低于過流值,R16兩端電壓較低,通過R15加至U1eq o

18、ac腳低電平,不影響U1TL494調(diào)速電路工作當(dāng)脈寬調(diào)速信號的高電平信號通過Q2、Q7放大加到Q5上,電動機電流超過保護電流值時,R16兩端電壓升高,加到U1eq oac腳電平上升,通過TL494內(nèi)部誤差放大器放大輸出到eq oac腳,eq oac腳電平上升,致使PWM脈寬調(diào)制電路輸出脈沖寬度變窄,減小電動機電流,直至脈沖均關(guān)斷,Q5截止,電動機停止供電,起到過流保護作用。剎車斷電、欠壓保護千鶴電動自行車閘把采用電子閘把,可靠性高,閘把通過BK1、BK2插座連接到電路板上。正常時,左右閘把無信號,R1、RW1、R2使TL494eq oac腳置高電平,誤差放大器無輸出,不影響調(diào)速電路；剎車動作時

19、,閘把輸出的低電平信號加至U1eq oac腳,內(nèi)部誤差放大器翻轉(zhuǎn),使U1eq oac腳為高電平,PWM電路關(guān)閉,Q2、Q7、Q5截止,電源停止向電動機饋電,實現(xiàn)剎車斷電功能。欠壓保護電路由R1、RW1、RW2、C1等構(gòu)成。36V電源經(jīng)R1、RW1、R2分壓得到電壓取樣信號。當(dāng)電池電壓高于欠壓值31.5V時,從RW1中點輸出的取樣信號高于5V,加到U1eq oac腳,與eq oac腳參考電壓5V比較后,輸出低電平,不PWM調(diào)速電路工作；當(dāng)電池電壓低于欠壓值31.5V時,從RW1中點輸出的取樣信號低于5V加至U1eq oac腳與eq oac腳參考電壓5V比較后,比較器輸出高電平,PWM電路關(guān)閉,電

20、動機停止供電,起到欠壓保護作用。8、電量指示電路千鶴電動自行車電量指示電路以LM339為核心構(gòu)成,36V電源經(jīng)R1降壓限流、D1穩(wěn)壓產(chǎn)生12V作LM339工作電源.36V電源經(jīng)R2、R3、RW分壓從RW中心得到反映電源電壓高低的電源取樣電壓,加至LM339的eq oac、eq oac、eq oac、eq oac同相端。12V穩(wěn)壓電源經(jīng)R4R8分壓形成四種基準電壓,分別加至LM339的eq oac、eq oac、eq oac、eq oac反相端。36V經(jīng)R9、D2D6作顯示電路,指示電量高低。當(dāng)電源高于36V時,LM339同相端電源取樣電壓高于反相端電壓,LM339輸出三極管截止,D2D6點亮。

21、當(dāng)電源下降70%,同相端eq oac腳取樣電壓低于eq oac腳電壓,A1翻轉(zhuǎn),eq oac腳輸出低電平,D6滅。當(dāng)電源下降50%,同相端eq oac、eq oac腳取樣電壓低于eq oac、eq oac腳電壓,A1、A2翻轉(zhuǎn),eq oac、eq oac腳輸出低電平,D6、D5滅。當(dāng)電源下降30%,同相端eq oac、eq oac、eq oac腳取樣電壓低于eq oac、eq oac、eq oac腳電壓,A1、A2、A3翻轉(zhuǎn),eq oac、eq oac、eq oac腳輸出低電平,D6、D5、D4滅。當(dāng)電源下降10%,同相端eq oac、eq oac、eq oac、eq oac腳取樣電壓低于eq

22、 oac、eq oac、eq oac、eq oac腳電壓,A1、A2、A3、A4翻轉(zhuǎn),eq oac、eq oac、eq oac、eq oac腳輸出低電平,D6、D5、D4、D3滅,只剩欠燈D2亮。第五節(jié) 小羚羊牌電動自行車有刷電動機控器小羚羊牌電動自行車控制器以LM324U1、LM339為核心構(gòu)成,控制信號放大、過流保護由通用運算放大器 LM324完成,PWM脈寬調(diào)制電路、欠壓保護電路由通用四電壓比較器LM339完成。小羚羊牌有刷電動機控制器包括內(nèi)部電源電路、功率場效應(yīng)晶體管電路、PWM脈寬調(diào)制電路,控制信號放大電路、保護電路等組成。1、內(nèi)部電源。小羚羊牌電動自行車電動機和功率場效應(yīng)晶體管主線

23、路直接與36V電源相連,當(dāng)功率場效應(yīng)晶體管截止時,沒有電流流過,電動機、T1、 T2 幾乎不消耗電,可以長時間接于電源,不受鑰匙電源開關(guān)的限制,優(yōu)點是鑰匙開關(guān)不控制主線路,通過電流小,開關(guān)不易損壞。鑰匙開關(guān)接通,蓄電池為控制器供電,36V一路從控制器輸出,供給電量指示、大燈和電子喇叭；一路到欠壓保護電路作取樣電壓信號；一路供內(nèi)部電源電路。C2是36V電源濾波電容。36V電源通過R36電阻,限流和穩(wěn)壓二極管Z2N4742穩(wěn)壓,輸出15V穩(wěn)定電壓,供LM324、LM339、驅(qū)動電路和5V穩(wěn)壓電路。15V電源通過R23限流送到精密穩(wěn)壓電源TL431,由R37、R38取樣,輸出5V電源,一路從控制器輸

24、出送到斷電閘把。小羚羊斷電閘把采用機械式常閉型斷電閘把,閘把輸出線送到控制器中R35一端,5V電源通過斷電閘把常閉點和R35使T4飽合,閘把處于常態(tài)。5V電源另一路為調(diào)速霍爾元件供電。2、放大電路轉(zhuǎn)動調(diào)速手柄牽動鋼絲,帶動控制器內(nèi)磁鐵轉(zhuǎn)動,改變霍爾元件與磁鐵正對角度,霍爾元件輸出電壓主從1.9伏逐漸升高到4.3伏,通過R22輸入到LM324的eq oac腳,由LM324中A1運算放大器放大,從腳輸出,輸出電壓從10.5伏下降到0.18伏以下,通過R19/Z1,送到LM339腳,進入LM339比較器B2。W4調(diào)整A1工作點,使控制器不轉(zhuǎn)車把時輸出管T3、T5截止,轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)把時T3、T5完全飽合。3

25、、PWM脈寬調(diào)制電路LM339內(nèi)部B1 、D1 、R4 、R5、R6 、R13、與C6構(gòu)成鋸齒波發(fā)生電路,C6上鋸齒波信號送到LM339中B2放大器的另一端腳。在LM339中 B2比較器內(nèi),鋸齒波信號與腳輸入的控制信號比較后,從LM339的腳輸出具有脈寬調(diào)制信號。4、驅(qū)動電路從LM339的腳輸出的PWM脈寬調(diào)制信號送到T1、T2基極,T1、T2組成互補推換驅(qū)動級,把PWM脈寬調(diào)制信號放大,同時隔離PWM脈寬調(diào)制電路與功率場效應(yīng)晶體管輸出電路,減小功率場效應(yīng)晶體管輸出電路對PWM脈寬調(diào)制電路的影響。5、功率場效應(yīng)晶體管輸出電路經(jīng)T1、T2驅(qū)動電路放大的PWM脈寬調(diào)制信號經(jīng)R14、R16送往T3、

26、T5柵極。T3、T5并聯(lián)作電子開關(guān),PWM 信號控制電子開關(guān)的接通時間Ton與斷開時間Toff,從而控制電動機通過的電流的大小。D3 為續(xù)流二極管。當(dāng)T3、T5導(dǎo)通時,36V 電源通過R1、T3、T5加到電動機兩端,電動機有電流流過,同時電動機電感量存儲電磁能；當(dāng)T3、T5截止時,電動機電感感應(yīng)電壓極性改變,D3導(dǎo)通,電動機電感量存儲電磁能通過D3泄放,既避免了場效應(yīng)晶體管T3、T5截止時在漏極產(chǎn)生的高壓擊穿T3、T5,又提高了有刷電動機效率。R14、R16為柵極電阻,防止柵極自激振蕩。6、剎車斷電電路小羚羊牌電動自行車采用常閉型機械剎車斷電閘把,左右兩閘把相串聯(lián),5V電壓通過串聯(lián)的閘把、R3

27、5加到T4基極。正常時T4飽合,穩(wěn)壓二極管Z4截止,剎車斷電信號不影響控制器工作；當(dāng)剎車制動時,閘把開關(guān)斷開,5V電壓加到T4基極的通道被切斷,T4截止,15V電壓經(jīng)R34使Z4導(dǎo)通并加到LM324腳,使LM324的A1運放的腳輸出高電平,切斷PWM脈寬調(diào)制信號,T3、T5截止,切斷電動機電源,實現(xiàn)剎車斷電功能。7、欠壓保護功能欠壓保護電路由R11、R12、W1、LM339中B3、R15、D5組成。R11、W1、R12對36V電源取樣分壓,送到LM339的B3一端腳,與B3另一端腳的5V電壓進行比較。當(dāng)電源電壓高于欠壓值31.5伏時,腳取樣電壓U8大于腳參考電壓U9 ,B3輸出端eq oac

28、腳內(nèi)輸出三極管飽和導(dǎo)通而輸出低電平,D5截止,不影響控制器正常工作；當(dāng)電源電壓低于31.5V時,腳取樣電壓U8小于腳參考電壓U9,B3輸出端eq oac腳輸出高電平,15伏電壓通過R15使D3導(dǎo)通,使LM339的腳箝位在高電平,LM339的腳輸出低電平,場效應(yīng)輸出管截止,欠壓保護電路動作,避免電池過放電,實現(xiàn)欠壓保護。8、過流保護電路過流保護電路由取樣電阻R1、R8、C9、R3、D4、LM339的B4,以及LM324的A3、A2、A4等構(gòu)成。電流取樣電阻R1為0.01/5W,對T3、T5源極電流進行取樣。正常工作時,輸出電流在取樣電阻上產(chǎn)生取樣電壓較低,即B4的腳電壓低,腳電壓大于腳電壓,eq

29、 oac腳輸出低電平,D4截止,不影響控制器正常工作；當(dāng)輸出電流增大超過限流值,但不超過過流保護值時,B4的eq oac腳輸出電平逐漸升高,一路送到D43陽極但低于D4二極管陰極電壓,D4截止,另一路送到LM324的腳。經(jīng)LM324中A3、A2、A4處理后,通過D3改變A1的腳參考電平,進而使A1腳輸出電平有升高趨勢,使PWM脈寬調(diào)制電路輸出的脈寬信號變窄,減少輸出電流,起到限流作用；當(dāng)輸出電流超過過流保護值時,取樣電壓升UR高,B4的eq oac腳電壓升高 ,超過B4比較器另一端腳電壓,B4內(nèi)輸出三極管截止,電源通過電阻R3使eq oac腳為高電平,D4導(dǎo)通,通過R7使B2的腳箝位于高電平,

30、控制器中場效應(yīng)晶體管截止,切斷電動機電源,達到過電流保護目的。第六節(jié) 雅標牌電動自行車有刷電動機控制器雅標牌電動自行車中的有刷電動機控制器保護功能齊全,故障率低,可靠性高。由于技術(shù)保密,控制器中集成電路、場效應(yīng)晶體管和續(xù)流二極管的型號已被廠家磨去,本人根據(jù)平時積累的電動自行車控制器資料,分析控制器的工作原理如下。一、電路組成24頁的圖1為控制器電原理圖。U1為LM324四運放,U2為LM358二運放,U3為TL494開關(guān)型電源控制器。本控制器主要由電源電路、保護電路、轉(zhuǎn)速控制放大和PWM脈寬調(diào)制集成電路、驅(qū)動放大電路、場效應(yīng)晶體管功率輸出電路等組成。二、電源電路參閱圖1,三塊12V10AH蓄電

31、池組成36V電動自行車電源,通過鑰匙開關(guān)為整車提供電源,經(jīng)U4L7812三端穩(wěn)壓器為控制器提供12V工作電壓,再經(jīng)R37降壓限流、D8穩(wěn)壓成5V,為轉(zhuǎn)把調(diào)速霍爾元件供電。三、轉(zhuǎn)把控制信號轉(zhuǎn)把中霍爾元件產(chǎn)生的14.2V轉(zhuǎn)速控制器信號通過九芯線7號線經(jīng)R6進入U1LM324 eq oac腳,經(jīng)內(nèi)部B1運放反相放大、電平轉(zhuǎn)移后由 eq oac腳輸出,經(jīng)隔離二極管D1送往脈寬調(diào)制集成電路U3TL494 eq oac腳。雅標牌電動自行車轉(zhuǎn)把為正向輸出,轉(zhuǎn)速升高時進入LM324 eq oac腳電平升高。經(jīng)反相放大后 eq oac腳電平降低,通過D1使TL494 eq oac腳電平下降,TL494輸出脈沖寬

32、度增大,經(jīng)驅(qū)動輸出控制使電動機兩端電壓升高,電動機電流增大,電動機轉(zhuǎn)速上升。反之,電動機電流減小,電動機轉(zhuǎn)速下降。四、剎車斷電信號剎車斷電信號低電平有效經(jīng)九芯線的5號線送入U3 eq oac腳。正常時TL494 eq oac腳由上拉電阻R1維持高電平,TL494中運放A2不影響TL494 eq oac腳信號。剎車時間把開關(guān)產(chǎn)生的股東電平送到TL494 eq oac腳,TL494中運放A2翻轉(zhuǎn),使節(jié)腳保持高電平,也使脈寬調(diào)制電路輸出低電平,電動機斷電。五、保護電路由電阻R290.01、5W對電動機電流取樣,經(jīng)R24輸出兩路信號,分別送入LM358 eq oac腳和TL494 eq oac腳,完成

33、電動機電流兩級保護。經(jīng)LM358內(nèi)部運放C2、C1和LM324運放B3放大,通過隔離二極管D3送到TL494 eq oac腳,隨電動機電流升高,R29上的電壓經(jīng)C2、C1、B3放大,由D3輸出電壓隨之升高,TL494 eq oac腳電壓升高,控制脈寬調(diào)制電路,使脈沖寬度變窄,減小電動機電流,完成第一級限流保護。當(dāng)電動機電流繼續(xù)上升,取樣電壓超過TL494 eq oac腳電壓時,A1運放翻轉(zhuǎn),在TL494內(nèi)部輸出高電平,封鎖 eq oac腳,脈寬調(diào)制電路持續(xù)輸出低電平,Q3截止,電動機斷電,完成第二級過流保護。這就是本電路的一大特點：限流和過流延遲保護構(gòu)成二極保護。LM324中B2運放接成跟隨器

34、,監(jiān)測12V電壓。當(dāng)某種原因致使12V電壓升高時,輸出端 eq oac腳輸出高電平,使TL494 eq oac腳鉗位于高電平,電動機失電。由R9、RW1、R13、R12、R14、R3、D2及LM324中B4構(gòu)成欠壓保護電路。由R15、R12對5V參考電壓分壓,構(gòu)成基準電壓；R9、R13、RW1對36V電源取樣。36V電源正常時,LM324中B4的確 eq oac腳電壓高于是 eq oac腳基準電壓,B4的 eq oac腳輸出低電平,D2截止,不影響控制器正常工作；當(dāng)蓄電池電壓低于31.5V時,B4 eq oac腳取樣電壓低于 eq oac腳基準電壓,B4翻轉(zhuǎn)輸出高電平,D2導(dǎo)通,使TL494的

35、 eq oac腳鉗位于高電平,脈寬調(diào)制電路輸出低電平,場效應(yīng)晶體管截止,電動機失電,實現(xiàn)欠電壓保護。U14 eq oac腳輸出高電平,通過R3、九芯線中的2號線,送往儀表盤,點亮欠壓顯示燈,作欠壓指示。六、限速電路由RW2、R33、LM324中B2構(gòu)成限速電路,B2接成電壓跟隨器型式。12V經(jīng)R33、RW2分壓得到1.5V左右電壓,加到B2eq oac腳,由B2電壓跟隨器eq oac、eq oac 腳、D4隔離輸出,通過限速插頭接到TL494的eq oac腳,使eq oac腳電壓不低于1.5V,通過TL494、驅(qū)動、輸出電路輸出到電動機電壓變低,輸出場效應(yīng)晶體管漏極電壓最低不小于8V。七、控制

36、器IC功能TL494是一種脈寬調(diào)制型開關(guān)電源集成控制器,包含三角波振蕩器、比較器、觸發(fā)器、集電極開路輸出電路。三角波振蕩器振蕩頻率由 eq oac、 eq oac腳外接電容、電阻決定。 eq oac、 eq oac輸出管集電極接12V電源, eq oac、 eq oac發(fā)射極嗆脈寬調(diào)制信號。脈寬調(diào)制信號經(jīng)R22送至由Q1、Q2構(gòu)成的驅(qū)動電路,對脈寬信號放大,Q3功率場效應(yīng)晶體管對電動機進行脈寬調(diào)控,改變電動機端電壓,調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。D7采用快恢復(fù)二極管作Q3續(xù)流管,對Q3保護。Q3常用TRF2807、IRFZ44N、IRF3710、D7為MBR20100。八、關(guān)鍵點數(shù)據(jù)本控制器的快速檢查是直接

37、測TL494的 eq oac腳關(guān)鍵點電壓,正常時 eq oac腳電壓隨轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)動逐漸降低。若腳電壓維持高電平不變,可測D1、D2、D3、D4陽極電壓：哪一路電壓高則此路保護電路動作,重點檢查該路信號；若都正常,則可能是剎把故障產(chǎn)生錯誤信號,致使控制器處于剎車狀態(tài),測九芯線中5號線電平高低即可區(qū)分。5號線電平高則檢修閘把線路和閘把,必要時可更換一副閘把來確定故障。第七節(jié) 悍馬牌有刷電動機控制器悍馬牌有刷電動機控制器以PIC16C712單片機為核心構(gòu)成的智能型有刷電動機控制器,具有1：1助力功能。主要包括：1、單片機 IC1為單片機,具有智能處理功能；2、驅(qū)動電路 T3、T2、T1為驅(qū)動放大電路；3

38、、輸出電路 場效應(yīng)晶體管T4為輸出管。場效應(yīng)晶體管導(dǎo)通時,電動機加有電壓,電動機旋轉(zhuǎn),輸出力矩；場效應(yīng)晶體管截止時,電動機斷電,電動機停轉(zhuǎn)；4、內(nèi)部電源電路。一、內(nèi)部電源蓄電池輸出的36V電源通過鑰匙開關(guān)接通控制電路電源。由R1限流,7805穩(wěn)壓輸出5V電壓,為單片機、運算放大器、轉(zhuǎn)把、助力傳感器等提供工作電源。二、單片機悍馬牌電動自行車有刷電動機控制器以單片機為核心,完成轉(zhuǎn)速調(diào)速、剎車斷電、1：1助力、電量顯示輸出、過流保護、欠壓保護等功能,控制電動自行車正常工作。A、轉(zhuǎn)把輸出的轉(zhuǎn)速信號送到單片機eq oac腳,通過單片機處理,從腳輸出脈寬調(diào)制信號,通過T3、T2、T1放大,控制場效應(yīng)晶體管

39、T4的導(dǎo)通和截止。B、閘把輸出的剎車斷電信號送到單片機eq oac腳,經(jīng)單片機處理后從腳輸出 低壓電平,T4場效應(yīng)晶體管截止,電動機斷電。C、1：1助力傳感器輸出信號送到PIC16C712的eq oac腳,通過單片機處理,從腳輸出的信號中加有助力信號,控制場效應(yīng)晶體管T4驅(qū)動電動機輸出力矩。D、限速插頭為控制器限速而設(shè),接通限速,電動自行車車速不高于20km/h。E、過流保護電路,由RS取樣電阻,R10、R11、R12及IC2運算放大器等構(gòu)成。RS為取樣電阻,產(chǎn)生反映電動機電流大小的取樣電壓VRS,經(jīng)R10送到IC2運算放大器反相端；R11、R12對5V電壓分壓作參考電壓,加到運算放大器IC2

40、同相端。正常工作時,電動機電流小于過流值,RS產(chǎn)生的取樣電壓VRS小于同相端參考電壓,IC2輸出給單片機腳高電平,不影響單片機正常工作；當(dāng)電動機電流值大于過流值時,取樣電阻RS產(chǎn)生取樣電壓時VRS大于同相端參考電壓,IC2輸出低電平加到IC1單片機腳,產(chǎn)生中斷信號,IC1eq oac腳輸出低電平,電動機停電,保護電池、控制器和電動機。F、R3、R4、W對36V電源進行取樣,產(chǎn)生反映電源電壓高低的信號,送到單片機IC1的eq oac腳,作電量顯示取樣信號,同時也作欠壓保護電路取樣信號。IC1的eq oac、eq oac、eq oac、eq oac輸出信號到儀表盤,顯示電量高低；當(dāng)電量顯示指示欠壓

41、時,同時產(chǎn)生信號使腳輸出低電平,T4截止,電動機斷電,欠壓保護電路動作。G、時鐘電路：由XT1、C5、C6與IC1內(nèi)部電路構(gòu)成。XT1為4MHz晶振,C5、C6為振蕩電容,共同產(chǎn)生4MHz振蕩信號,作單片機時鐘脈沖。三、驅(qū)動電路驅(qū)動電路由T1、T2、T3、R13、R14、R15、R16、R17、R18、D2等元件組成。IC1腳輸出脈寬調(diào)制信號,經(jīng)R3加到T3基極,T3集電極接T2基極,R14既是T3集電極負載電阻,又是T2基極偏置電阻；T2集電極接T1基極,R16既是T2集電極電阻,又是T1基極偏置電阻,D2是T2集電極負載。R18為T1發(fā)射極負載電阻,R15、R17對36V電源分壓為T1、T2供電,C12是其濾波電容。當(dāng)IC1腳輸出高電平時,T3飽和導(dǎo)通,T2基極為低電平而截止,T1由基極偏置電阻R16提供電流而飽和導(dǎo)通,T1發(fā)射極輸出高電平,加到T4柵極,T4飽和導(dǎo)通,電源饋電給電動機。當(dāng)IC1腳輸出低電平時,T3截止,T2由基極電阻R14提供偏置電流而飽和導(dǎo)通,使T1基極為低電平而截止,同時D2二極管導(dǎo)通,把T4柵極電荷泄放掉,使T4截止。四、輸出電路輸出電路由T4、D1、R3等組成。T4為N溝道絕緣柵型場效