Principper og vedligeholdelse af elbilopladere

Almindelige elbilopladere kan bredt kategoriseres i to typer baseret på kredsløbsstruktur. Den første type anvender en enkelt-transistor-switchende strømforsyning drevet af UC3842 til at styre en felteffekttransistor, der anvender en LM358 dobbelt operationsforstærker til at implementere en tre-trins opladningsmetode. 220V AC-strøm filtreres og interferens undertrykkes via T0-tovejsfilteret, ensrettes af D1 til pulserende DC og filtreres derefter gennem C11 for at producere en stabil DC-udgang på cirka 300V. U1 er et TL3842 integreret pulsbreddemodulationskredsløb. Ben 5 tjener som strømforsyningens negative terminal, ben 7 som den positive terminal, og ben 6 udsender impulser, der direkte driver felteffekttransistoren Q1 (K1358). Ben 3 styrer maksimal strømbegrænsning; justering af modstanden på R25 (2,5 ohm) ændrer opladerens maksimale strøm. Ben 2 giver spændingsfeedback, hvilket muliggør justering af opladerens udgangsspænding. Ben 4 forbindes til den eksterne oscillationsmodstand R1 og oscillationskondensatoren C1. T1 er højfrekvensimpulstransformatoren, der tjener tre funktioner: For det første nedtrapper den højspændingsimpulserne til lavspændingsimpulser; for det andet isolerer den højspændingen for at forhindre elektrisk stød; For det tredje leverer den driftsstrøm til UC3842. D4 er højfrekvensensretterdioden (16A 60V), C10 er lavspændingsfilterkondensatoren, D5 er 12V zenerdioden, og U3 (TL431) er præcisionsreferencespændingskilden. Sammen med U2 (optokobler 4N35) muliggør den automatisk regulering af opladerens udgangsspænding. Justering af W2 (trimningsmodstand) muliggør finjustering af opladerens spænding. D10 er strømindikatorens LED. D6 er opladningsindikatorens LED. R27 er den strømfølende modstand (0,1Ω, 5W). Ændring af modstandsværdien af ​​W1 justerer opladerens flydende ladningsovergangsstrøm (200–300mA).

Ved opstart er der ca. 300V til stede over C11. En gren af ​​denne spænding tilføres Q1 via T1. Den anden gren når pin 7 på U1 via R5, C8 og C3, hvilket tvinger U1 til at aktivere. Ben 6 på U1 udsender firkantbølgeimpulser, der aktiverer Q1. Strøm løber gennem R25 til jorden. Samtidig genererer sekundærviklingen af ​​T1 en induceret spænding, som via D3 og R12 giver en pålidelig strømforsyning til U1. Spændingen fra T1's primærvikling ensrettes og filtreres gennem D4 og C10 for at frembringe en stabil spænding. En gren af ​​denne spænding, via D7 (som forhindrer omvendt strøm fra batteriet tilbage til opladeren), oplader batteriet. Den anden gren leverer 12V til LM358 (dobbelt operationsforstærker, ben 1 er strømjord, ben 8 er effekt positiv) og dens perifere kredsløb via R14, D5 og C9. D9 giver referencespændingen for LM358, som er divideret med R26 og R4 for at nå ben 2 og 5 på LM358. Under normal opladning vises en spænding på cirka 0,15–0,18V over den øvre terminal på R27. Denne spænding påføres ben 3 på LM358 via R17, hvilket forårsager, at der udsendes en højspænding fra ben 1. En gren af ​​denne spænding passerer gennem R18, hvilket tvinger Q2 til at lede og oplyse D6 (rød LED). mens en anden gren sprøjter ind i ben 6 og 7 på LM358 og udsender en lav spænding, der tvinger Q3 til at slukke. D10 (grøn LED) slukker, og opladeren går ind i konstantstrøms opladningsfase. Når batterispændingen stiger til ca. 44,2V, går opladeren over til konstantspændingsopladningsfasen, idet den opretholder en udgangsspænding omkring 44,2V, mens ladestrømmen gradvist aftager. Når ladestrømmen reduceres til 200mA–300mA, falder spændingen over R27. Spændingen ved ben 3 på LM358 falder under den ved ben 2, hvilket får ben 1 til at udsende en lav spænding. Q2 slukker og D6 slukker. Samtidig udsender ben 7 en højspænding. Denne spænding aktiverer Q3 via én vej, hvilket får D10 til at lyse. En anden vej går via D8 og W1 til feedbackkredsløbet, hvilket får spændingen til at falde. Opladeren går derefter ind i vedligeholdelsesopladningsfasen. Opladningen afsluttes efter 1-2 timer.

Almindelige fejl i opladere falder i tre hovedkategorier: 1: Højspændingsfejl 2: Lavspændingsfejl 3: Fejl, der påvirker både høj- og lavspænding. Det primære symptom på en højspændingsfejl er, at indikatorlyset ikke lyser. Karakteristiske indikatorer omfatter: - Sprunget sikring - Nedbrud af ensretterdiode D1 - Udbulning eller sprængning af kondensator C11 - Nedbrud af transistor Q1 - Åbent kredsløb i modstand R25 Kortslutning mellem ben 7 på U1 og jord. Åbent kredsløb i R5, hvilket resulterer i ingen opstartsspænding for U1. Udskiftning af disse komponenter burde løse problemet. Hvis ben 7 på U1 viser over 11V, og ben 8 viser 5V, er U1 i det væsentlige funktionel. Fokustest bør rettes mod at kontrollere for kolde loddesamlinger på stifterne på Q1 og T1. Skulle Q1 gentagne gange bryde sammen uden overophedning, tyder det typisk på fejl på D2 eller C4. Hvis Q1 bryder sammen under overophedning, betyder dette generelt lækage eller kortslutning i lavspændingssektionen, for høj strøm eller unormal pulsbølgeform ved ben 6 på UC3842. Dette forårsager betydeligt øgede koblingstab og varmeudvikling i 1. kvartal, hvilket fører til overophedning og udbrænding. Andre manifestationer af højspændingsfejl omfatter flimrende indikatorlys, lav og ustabil udgangsspænding. Disse er typisk forårsaget af dårlig lodning ved T1's ben, åbne kredsløb i D3 eller R12 eller manglende driftskraft til TL3842 og dens perifere kredsløb. En sjælden højspændingsfejl viser sig som for høj udgangsspænding, der overstiger 120V. Dette er normalt forårsaget af U2-fejl, et åbent kredsløb i R13 eller sammenbrud af U3, som trækker spændingen ned på pin 2 på U1 og får pin 6 til at udsende alt for brede impulser. Langvarig drift under disse forhold skal undgås, da det vil beskadige lavspændingskredsløbet alvorligt.

De fleste lavspændingsfejl stammer fra omvendt polaritetsforbindelse mellem oplader og batteripoler, hvilket får R27 til at brænde ud og LM358 til at gå i stykker. Symptomerne omfatter en konstant lysende rød indikator, slukket grøn indikator, lav udgangsspænding eller udgangsspænding, der nærmer sig 0V. Udskiftning af de førnævnte komponenter vil løse problemet. Derudover kan udgangsspændingsdrift på grund af W2-oscillation forekomme. Hvis udgangsspændingen er for høj, kan batteriet overoplades, hvilket kan føre til alvorlig dehydrering, overophedning og i sidste ende termisk flugt, hvilket forårsager en eksplosion. Omvendt vil en for lav udgangsspænding resultere i underopladning.

Når der opstår fejl i både høj- og lavspændingskredsløb, skal du udføre en omfattende inspektion af alle dioder, transistorer, optokoblere (4N35), felteffekttransistorer, elektrolytiske kondensatorer, integrerede kredsløb og modstande R25, R5, R12, R27 – især D4 (16A 60V) og hurtig genopretning (16A 60V) 470μF)—før opstart. Undgå blindt at anvende strøm, hvilket yderligere kan udvide fejlomfanget. Nogle opladere har omvendt polaritet og kortslutningsbeskyttelse på udgangstrinnet. Dette tilføjer i det væsentlige et relæ til udgangskredsløbet; under omvendt polaritet eller kortslutningsforhold fungerer relæet ikke, hvilket forhindrer spændingsudgang fra opladeren.

Andre opladere har også omvendt polaritet og kortslutningsbeskyttelse, selvom deres princip adskiller sig fra det førnævnte design. Deres lavspændingskredsløb trækker sin startspænding fra batteriet, der oplades, og har en diode (omvendt polaritetsbeskyttelse). Når strømforsyningen er korrekt aktiveret, forsyner opladeren derefter lavspændingsdriftsstrømmen. Kontrolchippen i sådanne opladere er typisk baseret på TL494, der driver to 13007 højspændingstransistorer. Kombineret med LM324 (fire operationsforstærkere) opnår dette tre-trins opladning.

220V AC ensrettes via D1-D4 og filtreres af C5 for at give ca. 300V DC. Denne spænding oplader C4 og danner startstrømmen gennem TF1s højspændingsvikling, TF2s primærvikling og V2. Feedbackviklingen af ​​TF2 genererer en induceret spænding, hvilket får V1 og V2 til at lede skiftevis. Som følge heraf frembringes en spænding i lavspændingsforsyningsviklingen på TF1. Denne spænding ensrettes via D9 og D10, filtreret af C8 og leverer strøm til komponenter som TL494, LM324, V3 og V4. På dette stadium forbliver udgangsspændingen relativt lav. Ved aktivering udsender TL494 skiftevis impulser fra ben 8 og 11, der driver V3 og V4. Disse impulser, via TF2-feedback-viklingen, exciterer V1 og V2. Dette skifter V1 og V2 fra selvoscillerende til kontrolleret drift. Udgangsviklingsspændingen af ​​TF2 stiger. Denne spænding føres tilbage til ben 1 på TL494 (spændingsfeedback) via spændingsdeling over R29, R26 og R27, hvilket stabiliserer udgangsspændingen på 41,2V. R30 fungerer som strømfølende modstand, der genererer et spændingsfald under opladning. Denne spænding føres tilbage via R11 og R12 til ben 15 på TL494 (strømfeedback), idet ladestrømmen holdes på ca. 1,8A. Derudover skaber ladestrømmen et spændingsfald over D20, som føres gennem R42 til ben 3 på LM324. Dette får ben 2 til at udsende en højspænding, der tænder opladningsindikatoren, mens ben 7 udsender en lav spænding, hvilket slukker flydeladningsindikatoren. Opladeren går ind i opladningsfasen med konstant strøm. Desuden trækker den lave spænding ved ben 7 anodespændingen på D19 ned. Dette reducerer spændingen ved ben 1 på TL494, hvilket får opladerens maksimale udgangsspænding til at nå 44,8V. Når batterispændingen stiger til 44,8V, begynder konstantspændingsfasen.

Når ladestrømmen falder til 0,3A–0,4A, falder spændingen ved ben 3 på LM324. Ben 1 udsender en lav spænding, hvilket slukker ladeindikatoren. Samtidig udsender ben 7 en højspænding, der lyser flydeladningsindikatoren. Desuden hæver højspændingen ved ben 7 anodespændingen på D19. Dette øger spændingen ved ben 1 på TL494, hvilket får opladerens udgangsspænding til at falde til 41,2V. Opladeren går i flydeladningstilstand.

Eksempel:

Oplader. Ved tilslutning af strømforsyningen viser opladeren intet som helst svar. Lagerkondensatoren bevarer dog ladningen. Hvis den ikke udskrives her, kan den give et opsigtsvækkende stød, der forårsager betydeligt ubehag.

Kontroller først, om 13007 er funktionel. Mål midtpunktsspændingen mellem de to transistorer; hvis den læser 150V, ligger problemet mellem 68μF/400V kondensatoren og hovedtransformatorkredsløbet. Hvis ikke 150V, er en af ​​de to 240K startmodstande defekt. Sidstnævnte scenarie er mere almindeligt. For 3842 kredsløb bliver startmodstanden typisk en uendelig impedans; de to 2,2 ohm modstande bør også tjekkes.