电动车维修技巧第四章第九节ZLC

第四章第九节ZLC-WTA无刷直流电动机控制器ZLC-WTA无刷直流电动机控制器采用贴片元件构成，使整个电路体积减小，它以无刷直流电动机专用控制芯片MC33033为核心，以分立元件构成三相逆变桥上管驱动，由NE555及外围件构成51V上管驱动电源，包括过流、欠压等保护功能，是一款低成本高性能的无刷直流电动机控制器。电路原理见图4-21。一、MC33033无刷直流电动机专用处理芯片，内部等效电路见图4-7，它是从MC33035控制集成电路发展而来，与之不同之处在于没有分离驱动电源和接地引脚。MC33033具有欠压锁定，用可选时延锁存关断模式的逐周限流，内部热关断保护功能，其内部电路工作原理见第八章第十一节MC33033详细介绍二、51V驱动电源产生电路由NE555、7806、Z3、D15、D16等元件构成51V产生电路，利用NE555、R40、C45构成多谐振荡器，把直流电变成矩形脉冲，从NE555③脚输出，通过D15、D16倍压整流、C20滤波后，在二极管D16阴极与地之间产生51V驱动电源，其工作原理详见第七节DC-DC直流变换电路。三、保护电路LM358及外围件完成欠压、过流保护功能。R33、R34、R35、R36、R37、R38、LM358中A1运放等构成欠压保护电路。R37、R38对5V基准电压分压形成参考电压加到LM358中A1运放反相输入端○2脚；R33、R34、R35对36V主电源进行分压，形成取样电压，加到LM358中A1运放同相输入端○3脚，取样电压与参考电压经A1比较，从○1脚输出。当36V主电源电压高于欠压值31.5V时，○3脚电压高于○2脚电压，运放同相端电压高于反相端电压，○1脚输出高电平，D14截止，欠压保护电路不影响控制芯片工作；反之，电源电压低于欠压值时，LM358中A1运放同相端电压低于反相端，○1脚输出低电平，D14导通，MC33033○19脚被置低电平，控制芯片无驱动信号输出，电动机停止供电，防止蓄电池过放电。过流保护电路由RS、R27、C16、R28、R29、R30、LM324中运放A2等构成过电流保护电路，MC33033中○12脚接地，其内部过流电路不起作用。正常时，流过RS的电动机电流产生的电流取样电压送到LM324○6脚，小于○5脚比较电压，○7脚输出高电平，D13截止，过流保护电路不影响MC33033正常工作；当电机电流过大时，RS两端产生的过流取样电压升高，LM324○6脚反相端电压高于○5脚同相端电压，LM324中A2运算放大器翻转，○7脚输出低电平，D13导通，MC33033○19脚被置低电平而无驱动脉冲信号输出，V1~V6截止，电机停止供电，保护V1~V6，防止蓄电池过放电。四、驱动电路1、三相下管驱动电路。从MC33033的○17、○16、○15脚分别输出A相、B相、C相下管驱动信号，从○2、○1、○20脚分别输出A相、B相、C相上管驱动信号。经R7、R8、R9直接驱动三相逆变桥下管V1、V3、V5的栅极。当A相下管输出励磁信号，○17脚内部推挽输出电路中NPN型上三极管导通，PNP型下三极管截止，15V电源通过导通的上三极管从○17脚输出高电平经R7加到V1栅极，V1饱和导通；当A相下管停止励磁输出时，○17脚内部推挽输出电路中NPN上三极管截止，PNP型下三极管饱和导通，V1栅极存储的电荷迅速释放，加速V1截止，减少V1关断损耗。逆变桥下管V1励磁时，电动机A相绕组电流流出，经V1到地。B相、C相下管输出励磁信号与A相一样：励磁时○16、○15脚分别输出高电平；停止激励时○16、○15输出低电平，控制逆变桥B相、C相下桥臂场效应管V3、V5导通与截止，电动机B相、C相绕组电流流出，分别经V3、V5到地。2、上管驱动从MC33033的○2、○1、○20分别输出A相、B相、C相上管励磁信号，通过T1~T6等分立元件构成三相上管驱动电路，控制V2、V4、V6场效应管导通和截止。当A相上管输出励磁信号时，○2脚输出低电平，使D1、T1饱和导通，51V逆变桥上桥臂驱动电源通过T1、R42加到V2场效应管栅极，使V2饱和导通，+36V主电源通过V2对A相励磁，电流从+36V电源、V2流入A相绕组。稳压管D2保护V2栅极，防止驱动电压击穿损坏V2。当A相上管停止励磁时，D1、T1截止，R45使PNP型三极管T4饱和导通，把V2栅极导通时存储的电荷迅速泄放，减少V2截止损耗。当B相上管输出励磁信号时，○1脚输出低电平，使D3、T2饱和导通，51V逆变桥上桥臂驱动电源通过T2、R48加到V4场效应管栅极，使V4饱和导通，+36V主电源通过V4对B相励磁，电流从+36V电源、V4流入B相绕组。稳压管D4保护V4栅极，防止驱动电压击穿损坏V4。当B相上管停止励磁时，D3、T2截止，R49使PNP型三极管T5饱和导通，把V4栅极导通时存储的电荷迅速泄放，减少V4截止损耗。当C相上管输出励磁信号时，○20脚输出低电平，使D5、T3饱和导通，51V逆变桥上桥臂驱动电源通过T3、R13加到V6场效应管栅极，使V6饱和导通，+36V主电源通过V6对C相励磁，电流从+36V电源、V6流入C相绕组。稳压管D6保护V6栅极，防止驱动电压击穿损坏V6。当C相上管停止励磁时，D5、T3截止，R14使PNP型三极管T6饱和导通，把V6栅极导通时存储的电荷迅速泄放，减少V6截止损耗。第七章第二节千鹤电动车充电器千鹤牌电动车充电器，采用变压器降压、二极管整流后，通过可控硅调节，控制充电电流和电压，实现对蓄电池充电。一、变压器降压、二极管整流电路220V交流市电通过保险F2、183℃温度保险送到R型变压器B，经变压器B降压后通过四只二极管DZ1~DZ4桥式整流，C点得到脉动直流电，即50Hz的正弦波正、负半周交流电变成100Hz正向脉动直流电压。二、功率输出电路功率输出电路由可控硅T等元件组成。当脉动电压中高于电池电压，且可控硅控制极出现触发脉冲时，可控硅T导通，通过F1保险、R11给蓄电池充电。这时LED1绿灯亮，作充电器工作指示灯。三、触发脉冲产生电路1、触发脉冲生成电路触发脉冲产生电路由C7、D4、R20、C6、R21、R22、R23、D3、DW3、R19、Q2等构成。DZ1~DZ4桥式整流得到100Hz正向脉动电压，通过D4隔离、R20限流、C6平滑滤波，在C6上既A点形成C7充电电源，通过R21对C7充电，充电电流在C7上形成锯齿波电压上升沿，由于DW3、Q2的be结箝位作用，C7上充得电压最高为6V左右，当改变A点电压时，改变了锯齿波上升沿陡度，也就改变了C7充电到达最高电压时间，即改变了触发脉冲宽度。R22、R23对DZ1~DZ4桥式整流得到的脉动电压分压，在过零点附近，低于6V电压时则D3导通，C7通过D3放电，在C7上形成锯齿波下降沿。这样，在正弦交流电每次过零时，触发电路中C7电容原有电荷全部泄放掉；过零后，C7再从零开始充电。这样就能保证每个正弦波的半个周期中触发脉冲出现的时间一致，即保证触发同步。通过C7充电、放电，在C7上形成与正弦波过零点一致的触发脉冲。2、触发电路由Q2、DW3、R18、Q1、D2、R15、R16等构成可控硅T触发电路。在C7上产生的触发脉冲，通过DW3使Q2导通；导通的Q2通过R18使Q1导通。DZ1~DZ4桥式整流得到的100Hz脉动直流电，在Q2控制下通过Q1、D2、R16加到可控硅T的控制极，作可控硅T的触发电压。此时若C点脉动直流电脉冲电压高于电池电压，则可控硅T导通，充电器为蓄电池充电。四、恒流充电控制充电初期，充电器对蓄电池充电时，充电电流为0.18C2或0.16C3，通过R11取样、A3电压比较器、R8、R12、R13、C5等元件处理后，经R17改变A点电压，即改变C7充电电压的高低，从而改变C7上产生的触发脉冲宽度，改变了可控硅T的触发角，达到控制充电电流的目的。工作原理：充电电流在R11上产生上正下负的取样电压UR11，直接加在A3电压比较器反相端（8）脚；R8、R12、R13、R11对12V分压，形成基准电压加到电压比较器同相端（9）脚。当充电电流过大时，R11上取样电压使A3反相端电压高于同相端，A3输出管导通，经R17使A点电压下降，致使C7充电到6V的时间延长，这样，在C7上产生的触发脉冲从零点开始达到充电电压最大值6V的时间延迟了，触发脉冲宽度变窄，通过Q2、Q1、D2控制使可控硅T导通角减小，可控硅T输出电流下降；反之，UR11下降，R11上取样电压使A3反相端电压低于同相端，A3的（14）脚电压上升，这样A点（C7充电电压）电压上升，C7上触发脉冲加宽，通过Q2、Q1、D2使可控硅T导通角增加，输出电流随之上升。通过R11、A3控制，使充电电流保持在0.18C2，充电器进行恒流充电，电池电压逐渐上升到43.2V。五、充电电压控制充电电压控制电路由R6、R5、R4、DW1、R1、R2、W、C1等构成。R1、R2、微调电阻W对输出电压取样，取样电压加到电压比较器A2反相端的（4）脚；12V通过R4、R5、R6、DW2分压加到A2同相端（5）脚，作基准电压。在充电的第一个阶段末期，当电池电压升高到43.2V时，反相端（4）脚取样电压高于（5）脚基准电压，A2电压比较器输出管导通，充电器转为第二阶段——恒压充电。A2（2）脚内三极管导通，输出的低电平通过R17使A点C7充电电压下降，在C7上产生的触发脉冲变窄，减小了可控硅T的导通角，输出电压下降；反之亦然，使充电电压恒定地进行充电。六、涓流充电控制涓流充电由A1、R8、R10、R11、R12、R13、C4等元件控制。充电电流经取样电阻R11得到取样电压UR11加到A3的（8）脚；同时，UR11加到A1的（7）脚，R8、R12、R13对12V分压经R10送到A1反相端（6）脚作基准电压。充电初期，充电电流较大，UR11较高，A1同相端电压高于反相端，A1内输出三极管截止，不影响其它电路工作；当充电电流下降到涓流值时，UR11取样电压下降，低于反相端基准电压，A1内输出三极管导通，（1）脚变成低电平。（1）脚低电平一路使A4的（11）脚变成低电平，另一路使R5通过A1导通的三极管接地。充电器进入第三阶段——涓流充电。当A4的同相端（11）脚为低电平，A4的反相端（10）脚接在稳压管DW1上，DW1上电压高于A4同相端电压，A4内输出三极管导通，使LED2红色发光二极管点亮，指示充电器充满电。由于R5一端接地，R4、R5对DW1稳压电压进行分压，改变了A2同相端基准电压。基准电压下降，通过A2等控制，充电器输出电压下降，以41.4V的恒压值进行涓流充电，充电电流从0.36A逐渐趋近于0A，UR11充电结束。第八章第九节常用集成运算放大器一、运算放大器运算放大器是一种具有很高的放大倍数并有深度负反馈的直流放大器。它具有负反馈放大器的各种优点，同时还能进行数学运算（例如加、减、积分或微分等）的结果，所以叫运算放大器。二、运算放大器的基本运算功能运算放大器能方便地实现信号的组合和运算，举例如下：1、比例放大器输出信号与输入信号之比为一定值的运算放大器，叫做比例放大器，如图8-32。图8-32（a）是反相输入比例器，VO=-RFVi/R（8—1）由上式可见，输出电压与输入电压之比为一定值RF/R，负号表示输出电压与输入电压相位相反。图8-32（b）同相输入比例器。VO=（R1+RF）Vi/R1（8—2）输出电压与输入电压之比为一定值（R1+RF）/R1。2、加法器输出信号是几个输入信号之和的运算放大器叫做加法器。如图8-33。VO=—（V1+V2+V3）RF/R（8—3）三、信号幅度比较应用电路幅度比较就是将一个模拟量的电压信号去和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变。进行信号幅度的比较时，输入信号是连续变化的模拟量，但输出电压只有两种状态：高电平或低电平，所以集成运放通常工作在非线性区。当输入电压Vi高于参考电压VR时，输出电压Vo为高电平；当输入电压Vi低于参考