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输出5伏充电器用一段时间后,输出变为15伏,电动车充电器输出侧暨运放LM324原理详解

imm548474105
2025-02-22
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一、输出5伏充电器用一段时间后,输出变为15伏

充电器负载太大原因、充电器输出端电阻值问题。

1、输出5伏充电器用一段时间后,输出变为15伏是充电器的负载太大原因,需要进行检查并修复即可。

二、电瓶车充电器空载时输出端有一8,2千欧电阻频烦爆,什么原因?

不要按照标识参数选择电阻值,一定要用万用表确定电阻值。如果原电阻已经没有了你可以换个新的电阻窜入电路再串接一个电流表查看正常工作电流值是否超过电阻额定值。若是正常的话便固定好随时监控,注意下次次电阻烧坏时电路电压电流是否正常以找到真正的原因。

电动车充电器输出侧暨运放LM324原理详解

原创2021-11-07 09:12·电学研究院下面是一张电动自行车充电器的图纸,根据网友提供的图纸绘制,应其要求,咱们嚼碎了,分析如下。
电路非常典型,由3842电源芯片和运放LM324组成;
3842负责生成可控的PWM信号,运放324负责次级输出电压和电流的控制;

我们从输出部分防反接电路讲起。

一起看图。

二极管D14,电阻R30和继电器K组成防反接电路。
当正确地接上电池后,电池正极经D14、R30加在K的线圈两端,K得电励磁,常开触点K-1闭合,充电器输出电压加在电池两端,进行充电;
当电池接反时,由于D14的存在,D14加反偏电压不会导通,所以电池电压过不来,继电器K无励磁电压,K-1不能闭合,充电器不会进行充电。
二极管D13的作用是继电器线圈的续流二极管,当继电器线圈失电时,线圈电感会产生一个反向电动势,经D13释放,避免干扰其他电路。
324的供电电路,由电阻R52、稳压二极管DW,电容C24组成。给324的4脚供电,11脚为电源负极。

进一步深入之前,先简单了解一下运放LM324芯片的内容。

LM324内含4个独立的高增益、频率补偿的运算放大器,既可接单电源使用(3~30V),也可接双电源使用(±1.5~±15V),驱动功耗低,这里是接的单电源12V。如图。
运放的反向输入和正向输入,均是高电平有效。什么意思呢,就是高电平时,影响其输出。比如:反向输入端2脚,当2脚加高电平(高于3脚电压)时,输出端1脚则输出低电平;同样,当正向输入端3脚加高电平时(高于2脚电压),输出端1脚输出高电平。
这个关系理解了,分析充电器原理就很容易。

咱们来计算一下充电器的转绿灯时的电流值。TL431的接线方式是1和3脚相连,它输出2.5V的稳定电压,作为运放的参考电压。
转灯电流计算过程,如图中所示。
电阻R50并上R49,计算得到2.5KΩ。再计算流过R48串2.5KΩ的电流值,2.5V除以R48+2.5等于0.0267A的电流,电流乘以得出运放9脚的电压是0.067V。当充电时,充电电流取样电阻R29(0.15Ω)上出现电压,当该电压值小于0.067V时,运放10脚电压低于9脚,8脚输出低电平,红灯灭绿灯亮。所以转灯电流等于0.067/0.15=0.44A。即充电电流低于0.44A时,充电器状态切换。
不知道大家理解没有。

电路分析到了关键的部分,下面有完整的图,可下载收藏。

充电器电路原理图

下面一起学习充电器的输出电压是如何控制的。有不对的地方,欢迎留言。
输出电压控制由运放LM324的1、2、3脚完成。上面分析过,芯片431输出的是2.5V稳定电压,作为运放的基准电压。2.5V经电阻R41加在运放反向输入端2脚,即2脚的基准电压是2.5V,如图。

我们来看图,不难看出,运放正向输入端3脚电压是充电器的取样电压,电路由电阻R37,R39和R56构成;当3脚电压>2脚电压时,即>2.5V时,运放1脚输出高电平;通过二极管D11经电阻R46点亮光耦;当然光耦的亮度你是看不到的,因为它是塑封状态。
此刻光耦导通度加强,咱们看电路初级侧。什么,不知道初级侧在哪里呀?初级侧是前面电路图没给出的那部分,就是带市电的那一侧;这一侧触摸任何一个部位都会发生触电的感觉哦,俗称热板。
跟着思路,继续往下。

光耦导通度加强,拉低3842芯片的1脚电位(这里光耦为何接1脚而不是接2脚反馈电压端以后细说);3842的1脚是内部误差放大器的输出脚,该脚电位越低,6脚输出PWM信号脉宽越窄,那么功率场管Q1导通时间越短;打个比喻,Q1作为开关,开一会就关闭了,流过去的水就少,这时水压非常低。此刻输出电压下降。这个关系理清楚了后面就好理解。
得出结论:光耦导通度加强,输出电压就会下降。

说了这么多,输出电压是如何调整的还没给出来,由于时间关系,下回我们根据电路参数计算一下充电器空载时输出电压是多少,是48V,还是58V?还是其他?
你们想知道吗?

充电器的输出电压的计算。输出电压控制由运放LM324的1、2、3脚完成。芯片431输出的是2.5V稳定电压,作为运放的基准电压。2.5V经电阻R41加在运放反向输入端2脚,即2脚的基准电压是2.5V,如图。
上面讲了,充电器的取样电压电路由电阻R37,R39和R56构成。
当运放的第3脚电压超过2脚基准电压2.5V时,1脚输出高电平参与电压调整,维持3脚电压始终是2.5V,所以电阻R39上的压降是2.5V。

因R39与R56并联,我们计算其并联电阻值得3.54kΩ。
取样回路总电阻值等于R37+3.54,即:82+3.54=85.54(kΩ)。
3.54kΩ电阻占回路总阻值的占比:
3.54/85.54=0.041
电阻3.54kΩ上的电压是2.5伏,所以得出充电器空载输出电压的计算值是:
2.5/0.041=60.97(V)
另外一种计算方法:先算取样回路的电流,再乘以总电阻值,结果是一样的。

充电器输出电流的控制由LM324的12、13、14脚所在的误差放大器组成。我们详细分解并做计算。
图中充电器的最大输出电流是多少呢?你不妨先计算一下吧。运放LM324的12、13和14脚所在的单元负责充电器输出电流控制,实现恒流充电。
充电器插上市电,接上电池后开始充电。因R29电阻与电池串联后接电源负极,这时流过取样电阻R29的电流就是充电电流。R29有电流流过就有压降,该压降正好加在正向输入端12脚上。

我们计算得出反相端13脚的基准电压值是0.43伏。计算过程如图所示。
当12脚电压值超过0.43伏,即电阻R29上压降超过0.43V时,14脚输出高电平参与调整充电器功率输出,调整过程与电压调整过程一样。这样始终维持12脚为0.43伏,实现恒流输出。
用0.43V除以0.15Ω,计算得出充电电流是2.85A,如图。
若想改变充电电流大小,可以改变R29的阻值或者改变13脚的基准电压值。改变电流时,注意不能超过充电器的最大功率,不然它会罢工的。
常见故障是R29过热,阻值变大或开路,引起充电电流变小或不充电。

在前面讲解的基础上,下面咱们继续了解一下该充电器在未接电池、电池充电中和充满转灯后的动作过程,包括冷却风扇控制的过程、充电电流的变化以及输出电压的变化过程。内容有点长,需耐心看,掌握后,对充电器使用过程中状态判断以及维修有很大帮助哦。
电路中的参数来自电路图。如图。
充电器插上电源不接电池空载运行时,我们从前面文中知道,此时充电电流为零,LM3输出低电平,LM2输出高电平,绿灯点亮;如图。(为便于分析将LM324四运放编号成LM1、LM2、LM3、LM4)

运放LM2的7脚输出高电平分三路。
一路经R53点亮绿灯LED2;
第二路经R20,R55分压后经二极管D15控制运放LM1第3脚,将输出电压钳制在55伏(并不是前面计算的60.9伏)。此电压可以通过改变R55阻值进行调整;
最后一路是经R33到三极管Q2,Q2导通集电极低电位,闭锁风扇启动。风扇电源是单独的,如图所示,由变压器辅助绕组经D10提供。

插上电池后,充电器输出2.85A电流开始对电池充电,运放8脚输出高电平,红灯LED3点亮。
运放7脚输出低电平,风扇启动,二极管D15截止不参与控制。这个过程简单,不赘述。
此时,主要参与控制的是运放324其中的一只LM4。其2脚电压略大于0.43伏,14脚输出高电平,将充电电流稳定在2.85A。见文章前面的充电电流计算内容。
随着充电的进行,电池容量和电压慢慢上升,充电电流减小,当电流小于0.44A时,运放LM3和LM2控制的转灯电路动作。运放LM1将输出电压稳定在55伏对电池进行浮充电运行,其状态同充电器空载时类似。


充电器实物图

元件R40,C22和R45,C23的作用一样,

是运放的负反馈电路,起到抑制干扰防止振荡,稳定输出的作用。

到此,充电器输出控制芯片LM324的控制原理讲完了。

你学会了,充电器和开关电源分析就入门;还没学会,则多读几遍,欢迎留言讨论。

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充电器输出端电阻值变大
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