اصول و نگهداری شارژر خودروهای برقی

شارژرهای رایج خودروهای الکتریکی را می توان به طور کلی بر اساس ساختار مدار به دو نوع طبقه بندی کرد. نوع اول از یک منبع تغذیه سوئیچینگ تک ترانزیستوری استفاده می کند که توسط UC3842 هدایت می شود تا ترانزیستور اثر میدانی را کنترل کند و از تقویت کننده عملیاتی دوگانه LM358 برای اجرای یک روش شارژ سه مرحله ای استفاده می کند. برق 220 ولت AC فیلتر می شود و تداخل از طریق فیلتر دوطرفه T0 سرکوب می شود، توسط D1 به DC ضربانی اصلاح می شود، سپس از طریق C11 فیلتر می شود تا خروجی DC پایدار تقریباً 300 ولت تولید کند. U1 یک مدار مجتمع مدولاسیون عرض پالس TL3842 است. پایه 5 به عنوان ترمینال منفی منبع تغذیه، پایه 7 به عنوان پایانه مثبت، و پایه 6 پالس های خروجی به طور مستقیم ترانزیستور اثر میدان Q1 (K1358) را هدایت می کند. پین 3 حداکثر محدودیت جریان را کنترل می کند. تنظیم مقاومت R25 (2.5 اهم) حداکثر جریان شارژر را تغییر می دهد. پین 2 بازخورد ولتاژ را فراهم می کند و ولتاژ خروجی شارژر را تنظیم می کند. پایه 4 به مقاومت نوسان خارجی R1 و خازن نوسان C1 متصل می شود. T1 یک ترانسفورماتور پالس فرکانس بالا است که سه عملکرد را انجام می دهد: اول اینکه پالس های ولتاژ بالا را به پالس های ولتاژ پایین کاهش می دهد. در مرحله دوم، ولتاژ بالا را برای جلوگیری از شوک الکتریکی جدا می کند. ثالثاً، توان عملیاتی UC3842 را تامین می کند. D4 دیود یکسو کننده فرکانس بالا (16A 60V)، C10 خازن فیلتر ولتاژ پایین، D5 دیود زنر 12 ولت و U3 (TL431) منبع ولتاژ مرجع دقیق است. همراه با U2 (اپتوکوپلر 4N35)، تنظیم خودکار ولتاژ خروجی شارژر را امکان پذیر می کند. تنظیم W2 (مقاومت برش) امکان تنظیم دقیق ولتاژ شارژر را فراهم می کند. D10 چراغ نشانگر قدرت است. D6 چراغ نشانگر شارژ است. R27 مقاومت سنجش جریان (0.1Ω، 5W) است. تغییر مقدار مقاومت W1 جریان آستانه انتقال شارژ شناور شارژر (200-300 میلی آمپر) را تنظیم می کند.

هنگام روشن شدن، تقریباً 300 ولت در سراسر C11 وجود دارد. یک شاخه از این ولتاژ از طریق T1 به Q1 اعمال می شود. شاخه دوم از طریق R5، C8 و C3 به پین ​​7 U1 می رسد و U1 را مجبور می کند تا فعال شود. پایه 6 U1 پالس های موج مربعی را خروجی می دهد و Q1 را فعال می کند. جریان از طریق R25 به زمین می گذرد. به طور همزمان، سیم پیچ ثانویه T1 یک ولتاژ القایی ایجاد می کند که از طریق D3 و R12 منبع تغذیه قابل اعتمادی را برای U1 فراهم می کند. ولتاژ سیم پیچ اولیه T1 تصحیح شده و از طریق D4 و C10 فیلتر می شود تا ولتاژ پایدار تولید شود. یک شاخه از این ولتاژ، از طریق D7 (که از جریان معکوس از باتری به شارژر جلوگیری می کند)، باتری را شارژ می کند. شاخه دوم 12 ولت را به LM358 (تقویت کننده عملیاتی دوگانه، پایه 1 زمین برق، پایه 8 مثبت برق) و مدارهای جانبی آن از طریق R14، D5 و C9 تامین می کند. D9 ولتاژ مرجع LM358 را فراهم می کند که بر R26 و R4 تقسیم می شود تا به پایه های 2 و 5 LM358 برسد. در طول شارژ معمولی، یک ولتاژ تقریباً 0.15-0.18 ولت در ترمینال بالایی R27 ظاهر می شود. این ولتاژ از طریق R17 به پایه 3 LM358 اعمال می شود و باعث می شود ولتاژ بالایی از پایه 1 خروجی شود. یک شاخه از این ولتاژ از R18 عبور می کند و Q2 را مجبور می کند D6 (LED قرمز) را هدایت و روشن کند. در حالی که شاخه دیگری به پایه های 6 و 7 LM358 تزریق می کند و ولتاژ پایینی را خروجی می دهد که Q3 را مجبور به خاموش شدن می کند. D10 (LED سبز) خاموش می شود و شارژر وارد فاز شارژ با جریان ثابت می شود. هنگامی که ولتاژ باتری تقریباً به 44.2 ولت افزایش می یابد، شارژر به فاز شارژ با ولتاژ ثابت تبدیل می شود و ولتاژ خروجی را در حدود 44.2 ولت حفظ می کند در حالی که جریان شارژ به تدریج کاهش می یابد. هنگامی که جریان شارژ به 200-300 میلی آمپر کاهش می یابد، ولتاژ دو طرف R27 کاهش می یابد. ولتاژ پایه 3 LM358 کمتر از ولتاژ پایه 2 است و باعث می شود پایه 1 ولتاژ پایینی را تولید کند. Q2 خاموش می شود و D6 خاموش می شود. همزمان، پایه 7 یک ولتاژ بالا را خروجی می دهد. این ولتاژ Q3 را از طریق یک مسیر فعال می کند و باعث روشن شدن D10 می شود. مسیر دیگری از طریق D8 و W1 به مدار فیدبک می رود و باعث کاهش ولتاژ می شود. سپس شارژر وارد فاز شارژ قطره ای می شود. شارژ پس از 1 تا 2 ساعت به پایان می رسد.

خطاهای رایج در شارژرها به سه دسته اصلی تقسیم می شوند: 1: خطاهای ولتاژ بالا 2: خطاهای ولتاژ پایین 3: خطاهایی که بر ولتاژ بالا و پایین تأثیر می گذارد. علامت اولیه خطای ولتاژ بالا، روشن نشدن چراغ نشانگر است. نشانگرهای مشخصه عبارتند از: - فیوز سوخته - خرابی دیود یکسو کننده D1 - برآمدگی یا ترکیدن خازن C11 - خرابی ترانزیستور Q1 - مدار باز در مقاومت R25 اتصال کوتاه بین پایه 7 U1 و زمین. مدار باز در R5، بدون ولتاژ راه اندازی برای U1. با تعویض این قطعات باید مشکل حل شود. اگر پایه 7 U1 بیش از 11 ولت و پایه 8 5 ولت را نشان دهد، U1 اساساً کاربردی است. آزمایش فوکوس باید برای بررسی اتصالات لحیم سرد روی پین های Q1 و T1 انجام شود. اگر Q1 مکرراً بدون گرم شدن بیش از حد خراب شود، این معمولاً نشان دهنده خرابی D2 یا C4 است. اگر Q1 هنگام گرم شدن بیش از حد خراب شود، این به طور کلی نشان دهنده نشتی یا اتصال کوتاه در بخش ولتاژ پایین، جریان بیش از حد، یا شکل موج پالس غیرعادی در پایه 6 UC3842 است. این باعث افزایش قابل توجه تلفات سوئیچینگ و تولید گرما در Q1 می شود که منجر به گرمای بیش از حد و فرسودگی آن می شود. سایر تظاهرات خطاهای ولتاژ بالا شامل سوسو زدن چراغ نشانگر، ولتاژ خروجی کم و ناپایدار است. اینها معمولاً به دلیل لحیم کاری ضعیف در پایه های T1، مدارهای باز در D3 یا R12، یا کمبود توان عملیاتی TL3842 و مدارهای جانبی آن ایجاد می شوند. یک خطای نادر ولتاژ بالا به صورت ولتاژ خروجی بیش از حد بالای بیش از 120 ولت ظاهر می شود. این معمولاً در اثر خرابی U2، یک مدار باز در R13، یا خرابی U3 ایجاد می‌شود که ولتاژ پایه 2 U1 را پایین می‌آورد و باعث می‌شود که پایه 6 پالس‌های بسیار وسیعی را تولید کند. از کارکرد طولانی مدت در این شرایط باید اجتناب شود، زیرا به مدار ولتاژ پایین آسیب شدیدی وارد می کند.

بیشتر خطاهای ولتاژ پایین ناشی از اتصال قطبی معکوس بین پایانه های شارژر و باتری است که باعث سوختن R27 و خرابی LM358 می شود. علائم شامل یک نشانگر قرمز به طور مداوم روشن، نشانگر سبز روشن نشده، ولتاژ خروجی پایین یا ولتاژ خروجی نزدیک به 0 ولت است. با تعویض قطعات فوق مشکل حل می شود. علاوه بر این، رانش ولتاژ خروجی به دلیل نوسان W2 ممکن است رخ دهد. اگر ولتاژ خروجی بیش از حد بالا باشد، باتری ممکن است بیش از حد شارژ شود که منجر به کم آبی شدید، گرم شدن بیش از حد و در نهایت فرار حرارتی و انفجار می شود. برعکس، ولتاژ خروجی بسیار کم باعث شارژ کم می شود.

هنگامی که خطا در مدارهای ولتاژ بالا و پایین رخ می دهد، یک بازرسی جامع از همه دیودها، ترانزیستورها، اپتوکوپلرها (4N35)، ترانزیستورهای اثر میدان، خازن های الکترولیتی، مدارهای مجتمع و مقاومت های R25، R5، R12، R27 - به ویژه D60 (بازیابی سریع) D60 (16A) انجام دهید. 470μF) - قبل از روشن شدن. از اعمال کورکورانه برق خودداری کنید، که ممکن است دامنه خطا را بیشتر گسترش دهد. برخی از شارژرها از قطبیت معکوس و حفاظت از اتصال کوتاه در مرحله خروجی استفاده می کنند. این اساساً یک رله به مدار خروجی اضافه می کند. در شرایط قطبی معکوس یا اتصال کوتاه، رله کار نمی کند و از خروج ولتاژ از شارژر جلوگیری می کند.

سایر شارژرها همچنین دارای قطبیت معکوس و حفاظت از اتصال کوتاه هستند، اگرچه اصل آنها با طراحی فوق متفاوت است. مدار ولتاژ پایین آنها ولتاژ راه اندازی خود را از باتری در حال شارژ می گیرد و یک دیود (محافظت با قطبیت معکوس) را در خود جای داده است. هنگامی که منبع تغذیه به درستی فعال شد، شارژر، نیروی کار با ولتاژ پایین را تامین می کند. تراشه کنترل در چنین شارژرهایی معمولاً مبتنی بر TL494 است که دو ترانزیستور ولتاژ بالا 13007 را هدایت می کند. در ترکیب با LM324 (چهار تقویت کننده عملیاتی)، این به شارژ سه مرحله ای دست می یابد.

جریان متناوب 220 ولت از طریق D1-D4 اصلاح می شود و توسط C5 فیلتر می شود تا تقریباً 300 ولت DC تولید کند. این ولتاژ C4 را شارژ می کند و جریان راه اندازی را از طریق سیم پیچ ولتاژ بالا TF1، سیم پیچ اولیه TF2 و V2 تشکیل می دهد. سیم پیچ فیدبک TF2 یک ولتاژ القایی ایجاد می کند و باعث می شود V1 و V2 به طور متناوب هدایت شوند. در نتیجه، یک ولتاژ در سیم پیچ منبع تغذیه ولتاژ پایین TF1 تولید می شود. این ولتاژ از طریق D9 و D10 تصحیح می شود، توسط C8 فیلتر می شود و برق قطعاتی مانند TL494، LM324، V3 و V4 را تامین می کند. در این مرحله ولتاژ خروجی نسبتاً پایین باقی می ماند. پس از فعال سازی، TL494 به طور متناوب پالس هایی را از پایه های 8 و 11 خروجی می دهد و V3 و V4 را هدایت می کند. این پالس ها، از طریق سیم پیچ بازخورد TF2، V1 و V2 را تحریک می کنند. این V1 و V2 را از حالت خود نوسانی به عملکرد کنترل شده تبدیل می کند. ولتاژ سیم پیچ خروجی TF2 افزایش می یابد. این ولتاژ از طریق تقسیم ولتاژ در R29، R26 و R27 به پین ​​1 TL494 (بازخورد ولتاژ) بر می گردد و ولتاژ خروجی را در 41.2 ولت تثبیت می کند. R30 به عنوان مقاومت حس جریان عمل می کند و در طول شارژ افت ولتاژ ایجاد می کند. این ولتاژ از طریق R11 و R12 به پایه 15 TL494 (بازخورد فعلی) برگشت داده می شود و جریان شارژ را تقریباً 1.8 آمپر نگه می دارد. علاوه بر این، جریان شارژ یک افت ولتاژ در D20 ایجاد می کند که از طریق R42 به پایه 3 LM324 هدایت می شود. این باعث می شود که پایه 2 یک ولتاژ بالا تولید کند و نشانگر شارژ را روشن کند، در حالی که پایه 7 ولتاژ پایین را خروجی می کند و نشانگر شارژ شناور را خاموش می کند. شارژر وارد فاز شارژ با جریان ثابت می شود. علاوه بر این، ولتاژ پایین در پایه 7 ولتاژ آند D19 را پایین می آورد. این باعث کاهش ولتاژ در پایه 1 TL494 می شود و باعث می شود حداکثر ولتاژ خروجی شارژر به 44.8 ولت برسد. هنگامی که ولتاژ باتری به 44.8 ولت افزایش می یابد، فاز ولتاژ ثابت شروع می شود.

هنگامی که جریان شارژ به 0.3-0.4A کاهش می یابد، ولتاژ در پایه 3 LM324 کاهش می یابد. پین 1 یک ولتاژ پایین خروجی می دهد و نشانگر شارژ را خاموش می کند. به طور همزمان، پایه 7 یک ولتاژ بالا را خروجی می دهد و نشانگر شارژ شناور را روشن می کند. علاوه بر این، ولتاژ بالا در پایه 7 ولتاژ آند D19 را افزایش می دهد. این باعث افزایش ولتاژ در پایه 1 TL494 می شود و باعث می شود ولتاژ خروجی شارژر به 41.2 ولت کاهش یابد. شارژر وارد حالت شارژ شناور می شود.

مثال:

شارژر. با اتصال منبع تغذیه، شارژر هیچ پاسخی نشان نمی دهد. با این حال، خازن ذخیره سازی شارژ را حفظ می کند. اگر به سرعت در اینجا تخلیه نشود، ممکن است یک تکان خیره کننده ایجاد کند و باعث ناراحتی قابل توجهی شود.

ابتدا بررسی کنید که آیا 13007 کارایی دارد یا خیر. ولتاژ نقطه میانی بین دو ترانزیستور را اندازه گیری کنید. اگر 150 ولت خوانده شود، مشکل بین خازن 68 μF/400 ولت و مدار اصلی ترانسفورماتور است. اگر 150 ولت نباشد، یکی از دو مقاومت راه اندازی 240K معیوب است. سناریوی دوم رایج تر است. برای مدارهای 3842، مقاومت راه‌اندازی معمولاً به یک امپدانس بی‌نهایت تبدیل می‌شود. دو مقاومت 2.2 اهم نیز باید بررسی شوند.