一种电动自行车蓄电池充电器的设计

电动 以有电流开关大多1.采(1)山 输出1)电 制、 左右 振荡R9、的②到Q 同时 强度流急推动结果工作 起P 180动自行车充电器给电动车辆有无工频变压器流大(可到30A 关电源技术，这多在2A 左右。

采用开关电源山东GD36充电路原理图见出电压：44 V 电路原理本充电器电路输出整流滤波整流滤波 市右的直流电压，自激加他激半自激启动该荡是利用磁心饱R10给开关②-④绕组感应Q1的发射极，时，③-⑤绕组Q1饱和导通度随时间线性增急剧增加，增加动变压器B2果是Q1截止、作原理如下：他激振荡：PWM 控制电路0°的PWM 脉器的铅酸电瓶、器区分可分为A)、可靠。

货这样便提高了。

技术的电动自充电器见图12所示V(可调)；最大路主要由市电波六部分组成市电220V/5，作为开关变半桥输出电路电路的特点是饱和特性产生关管Q1、Q2应出极性是②脚，加速Q1的组感应出③脚通后，150电增加。

但当磁加的速率远大的②-④、①、Q2饱和导自激振荡过程路芯片TL49脉冲，经B2镍镉电瓶补为分两大类。

货运电动三轮了效率，甩掉了自行车充电器示。

该充电器为大充电电流：电整流滤波、成。

0Hz 经二极管变换器的电源路主要由Q1、是自激启动，控生的，具体过程2提供基极偏脚正、④脚负的导通。

这是正、⑤脚负的电压给B3①-②磁感应强度增大于其基极电①-②、③-⑤绕导通。

此后，这程中，B3的次94所需的工作⑥-⑦、⑦-⑧补充能源，要通大功率的普遍轮无一例外地了笨重的工频器为半桥式充电1.8A ；浮充自激加他激半管D1～D4桥源。

Q2、B2、控制电路所需程为：接通电偏压。

设Q1负的电压，于一个十分强烈的电压，使Q ②主绕组充电大到饱和点电流的增加，V 绕组感应电压这种过程重复次级输出电压作电源。

TL4⑧绕组感应至①通过充电器进遍采用环牛工使用它，而频变压器。

电动器.主要性能充充电电流：2半桥转换、PW 桥式整流、电B3等元件组需辅助电源由电源，C5、C6由TR5偏压是①-②绕组烈的正反馈过Q2截止。

基于UCC3809及UC3909的电动自行车充电器目前已商品化的电动自行车绝大多数使用密封式铅酸蓄电池。

铅酸蓄电池充电时，阴阳两极上的硫酸铅把固定在其中的硫酸成分释放到电解液中，分别变成海绵状铅和氧化铅，从而使电解液中的硫酸浓度不断变大；反之，放电时阳极上的氧化铅和阴极板上的海绵状铅与电解液中的硫酸发生反应变成硫酸铅，而电解液中的硫酸浓度不断降低。

当铅酸蓄电池充电不足时，阴阳两极板的硫酸铅不能完全转化变成海绵状铅和氧化铅，如果长期充电不足或过放电，则会造成硫酸铅结晶，使极板硫化，造成蓄电池疲劳、休克甚至报废；反之，如果电池过度充电，阳极产生的氧气量大于阴极的吸附能力，使得蓄电池内压增大，导致气体外溢，电解液减少，还可能导致活性物质软化或脱落，电池寿命大大缩短。

蓄电池设计寿命一般都在8年以上，但电动自行车蓄电池往往2～3年就会损坏，其原因主要是因为充电不合理造成其寿命缩短。

有鉴于此，笔者设计制作了一款四阶段恒流限压式密封铅酸蓄电池充电器。

1 充电器原理1.1蓄电池充电曲线铅酸蓄电池充放电的过程是电化学反应的过程。

充电时，硫酸铅形成氧化铅；放电时氧化铅又还原为硫酸铅。

硫酸铅是一种非常容易结晶的物质，当电池电解溶液中的硫酸铅浓度过高或静态闲置时间过长时，就会“抱成”团，结成小晶体，这些小晶体再吸引周围的硫酸铅，就象滚雪球一样形成大的惰性结晶，结晶后的硫酸铅充电时不但不能再还原成氧化铅，还会沉淀附着在电极板上，造成了电极板工作面积下降，这一现象叫硫化，也就是常说的老化。

这时电池容量会逐渐下降，直至无法使用。

所以，导致铅酸蓄电池失效和损坏的主要机理就是极板的硫化。

蓄电池如果过放电，则硫酸铅浓度变大,很容易造成硫酸铅结晶，使极板硫化，造成蓄电池疲劳、休克甚至报废。

经过大量试验证明，蓄电池极板刚刚出现结晶时，如果能够及时利用微电流对其进行充电，可使硫酸铅结晶溶解，从而消除极板硫化，而且对电池极板亦无任何损伤，所以这是一种无损伤修复铅酸蓄电池极板硫化的有效方法。

电动自行车蓄电池充电器简易制作江苏省泗阳县李口中学沈正中一、元件选择：36V蓄电池充电器，电源变压器可用功率200W左右的变压器，输出电压用36V－38V左右。

整流全桥D1－D4可选用1N5402 —1N5408的整流管（或3A整流桥）。

可控硅可用1OA／100V金封单向可控硅，必要时加散热板。

触发三极管Q的参数为V ceo≥60V，I M=1A，可选用2SB536、B564、B1008、B1015或2SA684、A720等管子。

该充电器若用于其它电压的蓄电池充电(如48 V、24V、12V 等)，则可选取变压器的次级输出电压分别为48 V－50 V 、24V－26V、12V－14V等类型，同时适当调节R2和R4的阻值，也可用波段开关分别控制次级交流电压和阻值转换，使该充电器有更大的使用范围。

二、电路特点：若充电器误接24V、12V、6V蓄电池等，充电器也无输出电流。

当充电器两输出端若短路时，由于充电器中可控硅SCR的触发电路不能工作，因而可控硅不导通，输出电流为零。

若使用时误将蓄电池正负极接反，则可控硅触发电路反向截止，无触发信号，可控硅不导通，输出电流为零。

采用脉冲充电，有利于延长蓄电池寿命。

由于低压交流电经全波整流后是脉动直流，只有当其波峰电压大于蓄电池电压时，可控硅才会导通，而当脉动直流电压处于波谷区时，可控硅反偏截止，停止向蓄电池充电，因而流过蓄电池的是脉动直流电。

由于刚开始充电时蓄电池两端电压较低，因而充电电流较大。

当蓄电池即将充足时(36V蓄电池端电压可达44V)，由于充电电压越来越接近脉动直流输出电压的波峰值，则充电电流也会越来越小，自动变为涓流充电。

当蓄电池两端电压被充到整流输出的波峰最大值时，充电过程停止。

正常情况下，三节电动车蓄电池36V(12V12Ah三节串联)，用该充电器只需4 - 6个小时即可充满，充满后自停。

三、电路原理：AC220V市电经变压器T降压，经D1 - D4全波整流后，供给充电电路工作。

摘要本文为基于TL494芯片的电动自行车充电器设计及分析，简明扼要地概述了充电器的电路结构，其中主要包括：整流滤波电路、防浪涌电路、防市电过压电路、推挽式变流电路、电池防反接电路、充电状态显示电路，半桥式充电器辅助电源电路等。

详细介绍了各种充电方式，包括恒流充电法、恒压充电法、浮充法、涓充法、分阶段充电法、快速充电法等。

最后说明了 PWM脉宽调制集成电路芯片工作原理。

并主要分析了一个基于TL494芯片的山东GD36半桥式充电器，介绍了它的工作原理，工作过程及对电动自行车充电器使用时的维护。

关键词：TL494；开关电源；整流滤波；脉宽调制技术；集成电路芯片ABSTRACTThis paper is based on the analysis of the design of the charger of TL494 electric bicycle , which mainly includes the application of the rectifier filter and various ways of charging, the application of the switching power supply and PWM working principle; also the explanation of DC or AC power conversion of the full-bridge and half-bridge switching power and of the chip of TL494 PWM IC .The paper mainly analyzes the TL494 chip “Shandong GD36 half-bridge charger”and its working principle , working process,its advantages and disadvantages.Key words：TL494;switch power supply ;the explanation of DC or AC power;IC chip第一章：电动自行车及充电器概述1.1电动自行车简介电动自行车是集蓄电池技术，电力电子技术，电动机技术，和精密传动技术于一体的新型特种自行车，因其无污染，低噪音，低能耗，占道少，方便快捷等特点而成为国际上流行和大力推广的绿色私人交通工具。

电动车充电器原理图电动车充电器36V/48V一、CD-L-36型电动自行车电池充电器这是一种脉冲调制(PWM)式开关电源充电器，具有恒流充电、充电电压监测防过充和涓流充电等功能。

1．主要技术参数：(1)输入电源电压为175～266V(50Hz～60Hz)。

(2)输出电压：44.3V±0.3V。

输出电流(视电池容量不同)：1.8—2A。

若被充电池容量为12Ah，则充电时间约为9小时．充电效率约为88%。

2．电路原理测绘电路原理图见附图1所示。

市电经C1、L共轭抗干扰电路、D1～D4整流、BT扼流、C3滤波后形成310V左右直流电压，经启动电阻R1、R2加至脉宽调制IC1(TL3842F)⑦脚，IC1起振，从⑥脚输出激励脉冲，激励V1(ZRFP750)场效应管，T初级线圈N1有脉冲电流，N2产生感应电流经D5、R4回授给IC1⑦脚供电，使IC1建立稳定的振荡脉冲输出。

同时，在N3感生的电流经D7(BYW29)整流、C16滤波后输出44V±0.3V充电电压。

当输出端接上被充电池(残余电压为32V左右)时，将输出1.8A～2A的充电电流，在充电限流/恒流取样电阻R8(1.5Ω)上的压降大于(TC431)中2.5V基准比较电压，使V3 K极电位降低，LED2(红)发光，表示正在充电。

V5、R28、R26、R18等构成电压监测电路，以保证不过充。

由于开始充电时，被充电池电压较低，而且在R18上的恒流充电电压降较大，所以V5(TC431)的R端电压远低于2.5V，V5 K极电位较高，LED2(绿)不亮，IC2①、②脚间电压很小，其④、⑤脚间内阻呈高阻抗，使IC1②脚(误差放大器反相输入端)的电位较低；①脚电位保持不变，所以⑥脚保持输出脉宽较宽且较稳定的激励脉冲，使T次级持续输出额定充电电流。

随着充电电压上升，当将要达到额定电压(44V)时，由于V5的反馈作用．充电电流也有所下降，V5 R极取样电压高于2.5V，V5 K极电压立即下降，使IC2①、②脚间电压升高，④、⑤脚间内阻下降，IC1②、①脚电压均上升，使⑥脚输出脉冲宽度变窄，T次级输出电流大大减小。

电动车充电器的设计一、密封铅酸蓄电池的充电特性电池充电通常要完成两个任务，首先是尽可能快地使电池恢复额定容量，另一是使用小电流充电，补充电池因自放电而损失的能量，以维持电池的额定容量。

在充电过程中，铅酸电池负极板上的硫酸铅逐渐析出铅，正极板上的硫酸铅逐渐生成二氧化铅。

当正负极板上的硫酸铅完全生成铅和二氧化铅后，电池开始发生过充电反应，产生氢气和氧气。

这样，在非密封电池中，电解液中的水将逐渐减少。

在密封铅酸蓄电池中，采用中等充电速率时，氢气和氧气能够重新化合为水。

过充电开始的时间与充电的速率有关。

当充电速率大于Ｃ／５时，电池容量恢复到额定容量的８０％以前，即开始发生过充电反应。

只有充电速率小于Ｃ／１００，才能使电池在容量恢复到１００％后，出现过充电反应。

为了使电池容量恢复到１００％，必须允许一定的过充电反应。

过充电反应发生后，单格电池的电压迅速上升，达到一定数值后，上升速率减小，然后电池电压开始缓慢下降。

由此可知，电池充足电后，维持电容容量的最佳方法就是在电池组两端加入恒定的电压。

浮充电压下，充入的电流应能补充电池因自放电而失去的能量。

浮充电压不能过高，以免因严重的过充电而缩短电池寿命。

采用适当的浮充电压，密封铅酸蓄电池的寿命可达１０年以上。

实践证明，实际的浮充电压与规定的浮充电压相差５％时，免维护蓄电池的寿命将缩短一半。

铅酸电池的电压具有负温度系数，其单格值为－４ｍＶ／℃。

在环境温度为２５℃时工作很理想的普通（无温度补偿）充电器，当环境温度降到０℃时，电池就不能充足电，当环境温度上升到５０℃时，电池将因严重的过充电而缩短寿命。

因此，为了保证在很宽的温度范围内，都能使电池刚好充足电，充电器的各种转换电压必须随电池电压的温度系数而变。

常见的几种充电模式为：１．限流恒压充电模式，其充电曲线和转换电压如图１所示。

２．两阶段恒流充电模式，其充电曲线和转换电压如图２所示。

３．恒流脉冲充电模式，其充电曲线和转换电压如图３所示。

图电瓶车充电器电路根据电动自行车铅酸蓄电池的特点，当其为36V/12AH时，采用限压恒流充电方式，初始充电电流最大不宜超过3A。

也就是说，充电器输出最大达到43V/3A/1 29W，已经可满足。

在充电过程中，充电电流还将逐渐降低。

以目前开关电源技术和开关管生产水平而言，单端开关稳压器输出功率的极限值已提高到180W，甚至更大。

输出功率为150W以下的单端它激式开关稳压器，其可靠性已达到极高的程度。

MOS FET开关管的应用，成功地解决了开关管二次击穿的难题，使开关电源的可靠性更上一层楼。

目前，应用最广的、也是最早的可直接驱动MOS FET开关管的单端驱动器为MC3842。

MC3842在稳定输出电压的同时，还具有负载电流控制功能，因而常称其为电流控制型开关电源驱动器，无疑用于充电器此功能具有独特的优势，只用极少的外围元件即可实现恒压输出，同时还能控制充电电流。

尤其是M C3842可直接驱动MOS FET管的特点，可以使充电器的可靠性大幅提高。

由于MC3842的应用极广，本文只介绍其特点。

MC3842为双列8脚单端输出的它激式开关电源驱动集成电路，其内部功能包括：基准电压稳压器、误差放大器、脉冲宽度比较器、锁存器、振荡器、脉宽调制器(PWM)、脉冲输出驱动级等等。

MC3842的同类产品较多，其中可互换的有UC3842、IR3842N、SG3842、CM3842(国产)、LM3842等。

MC3842内部方框图见图1。

其特点如下：单端PWM脉冲输出，输出驱动电流为200mA，峰值电流可达1A。

启动电压大于16V，启动电流仅1mA即可进入工作状态。

进入工作状态后，工作电压在10～34V之间，负载电流为15mA。

超过正常工作电压，开关电源进入欠电压或过电压保护状态，此时集成电路无驱动脉冲输出。

内设5V/50mA基准电压源，经2:1分压作为取样基准电压。

输出的驱动脉冲既可驱动双极型晶体管，也可驱动MOS场效应管。

谈谈电动自行车充电器的充电模式和参数设置摘要：分析了铅酸蓄电池用三段式充电模式及其充电器忽略了电池的负温度特性的缺陷，从充电器充电的波形和频率出发，提出应采用兼有常规性充电功能和修补性充电功能的多功能充电器，并给出了常规性充电阶段和补充性充电阶段的技术参数。

电动自行车（以下简称“EB”）产业的兴起，对充电器提出了高要求。

目前EB所配置的充电器，多属于传统的三段式充电器，三段式充电器的充电模式是将充电过程分为恒流、恒压、浮充三个充电阶段，以我国EB采用较多的36V12Ah铅酸蓄电池组为例，第一阶段以1.8A的恒定电流将电池充到约44.4V；第二阶段将充电电流减小至约0.3A，再次将电池电压充到44.4V；第三阶段将电压降至约41.4V，电流减至约50MA 对电池进行浮充。

从几年来的使用情况看，三段式充电器暴露了一些问题。

以下仍以36V12Ah铅酸蓄电池组为例，谈谈三段式充电器的缺陷和解决方案。

1、三段式充电器忽略了电池的负温度特性三段式充电器充电参数的设定除受所配电池单体极板面积大小、电极特性、电解液密度等因素影响外，还受蓄电池的环境温度的影响，以36V蓄电池组为例，具体充电电压与温度的关系见表1。

温度/(℃)恒压充电电压N浮充充电电压N046.2042.4810 45.36 41.5820 44.40 40.8625 44.25 40.5030 43.74 40.1435 43.20 39.78虽然一直以来，人们都明白电化学的温度效应是不能回避的，但却在充电器问题上忽略了。

原因可以有很多，但特别应在此指出的是：过去人们对蓄电池容量、寿命与温度之间关系的感触和认识从来没有象今天这样直接和具体，须知，这是千万个EB用户参与了“实验”的结果。

在我国几乎所有的地区，使用无温度补偿的充电器，都会对电池造成损害。

夏季过充，冬季欠充，过充和欠充容易造成电池失水和硫酸盐化，电池失水后，硫酸浓度提高，加剧了板极腐蚀，就更容易产生硫酸盐化，硫酸盐化的电池表现为更容易失水。

电动自行车充电器电路设计优化技巧电动自行车的普及使得电动自行车充电器的需求量也大幅增加。

充电器作为将电能由电源输送到电动自行车电池中的关键设备，其电路设计的优化至关重要。

本文将介绍一些电动自行车充电器电路设计的优化技巧，以提高其效率、可靠性和安全性。

首先，电动自行车充电器的输入电路设计需要考虑到电源的稳定性和抗干扰能力。

在设计输入滤波电路时，应合理选择滤波器的元件参数，以降低输入功率的高频噪声和电源波动对充电器的影响。

此外，添加过电压保护电路能有效保护充电器免受电网过电压的冲击。

其次，为了提高充电器的效率和减小体积，使用开关电源作为充电器的电源模块是一个不错的选择。

在设计开关电源时，应注意选择高效率的开关元件，如MOSFET和开关功率二极管，并合理设计开关电源的控制电路。

同时，采用谐振技术可以进一步提高开关电源的效率，降低开关损耗。

另外，充电器输出电路设计需要匹配电动自行车的电池充电特性。

在充电器输出电路中，应合理选择电池充电电流的控制元件，并添加过流保护电路，以保护充电器和电池免受过电流的损害。

另外，为了提高充电器的充电效率，可以采用多级充电电路，通过适当调整充电电流和电压，实现快速充电和恒流恒压充电的切换。

此外，为了确保充电器的安全性，应添加过压保护和过温保护电路。

过压保护电路能在电池充电过程中监测电压，并在超过安全阈值时停止充电，以避免电池过充。

过温保护电路能监测充电器和电池的温度，并在温度超过安全范围时停止充电，以防止温度过高引发火灾等安全事故。

在设计电动自行车充电器电路时，还需注意线路板布局的优化。

合理排布电路板上各元件的位置，减少电路之间的干扰和串扰，提高整体系统的稳定性和可靠性。

另外，优化散热设计也是必要的，特别是对于功率较大的充电器，要确保充电器在长时间工作时能够有效散热，避免过热损坏。

最后，测试和验证是优化电动自行车充电器电路设计的一环。

在完成充电器的设计后，应对其进行系统性的测试和验证。

电瓶车充电方案概述随着环保意识的增强及能源危机的压力，电动交通工具的市场需求逐渐增长。

电动自行车作为一种简便、环保、经济的代步工具，备受消费者的喜爱。

然而，电动自行车的续航里程一直是消费者关注的焦点。

为了解决电动自行车续航里程的问题，设计一种高效、便捷的充电方案至关重要。

市面上存在多种电瓶车充电方案，其中包括充电器型、交换电池型以及充电站型等。

本文将对这些充电方案进行详细介绍，并分析它们的优缺点以及适用情况。

充电器型方案充电器型方案是目前使用最为广泛的电瓶车充电方案之一。

它通过直接连接电瓶车的电池进行充电，充电器通常由一根电线和一台充电器组成。

用户只需将充电器插入电源插座，并将另一端连接到电瓶车上的充电接口即可开始充电。

该方案的优点在于操作简单、成本低廉，适用于个体用户。

然而，由于普通的电瓶车充电器通常充电速度较慢，用户需要等待较长时间才能完成充电。

此外，用户需要有可靠的电源供应，否则充电效果会大打折扣。

交换电池型方案交换电池型方案是一种较为高效的充电方案。

该方案通过提供多组电池进行交换，以实现快速充电和延长续航里程。

用户只需将电池从电瓶车上取下，放入充电站中进行充电，然后取出已充好电的电池替换原先的电池即可。

与充电器型方案相比，交换电池型方案具有更快的充电速度和更大的续航里程。

它不受充电时间和电源供应的限制，从而提高了用户的充电效率和使用便利性。

然而，该方案存在电池成本较高、充电站建设与管理难度大等问题，需要实现与电瓶车厂商的协同发展。

充电站型方案充电站型方案是一种基于充电站设施进行充电的方法。

充电站将充电桩、电池库、控制系统等设备集合在一起，为电瓶车提供高效充电服务。

用户可以通过手机等方式进行充电预约，并在特定时间到达充电站进行充电。

该方案的优点在于充电速度快、充电桩数量多，可以同时满足多台电瓶车的充电需求。

充电站具备充电安全保护、充电电量监控等功能，提供了安全可靠的充电服务。

然而，充电站的建设成本较高，需要大规模的投资，同时充电桩数量的配备也需要与电瓶车的市场需求相适应。