電動自行車控制器,有刷控制器原理詳解-KIA MOS管

有刷控制器電路原理

電動車控制器以功率大小可分為大功率、中功率、小功率三類。電動自行車使用小功率的，貨運三輪車和電摩托要使用中功率和大功率的。從配合電機分，可分為有刷、無刷兩大類。

有刷控制器電路

電路原理

電路原理圖見圖2所示，該控制器由穩(wěn)壓電源電路、PWM產(chǎn)生電路、電機驅(qū)動電路、蓄電池放電指示電路、電機過流及蓄電池過放電保護(hù)電路等組成。

穩(wěn)壓電源 由V3（TL431），Q3等元件組成，從36V蓄電池經(jīng)過串聯(lián)穩(wěn)壓后得到+12V電壓，給控制電路供電，調(diào)節(jié)VR6可校準(zhǔn)+12V電源。

PWM電路 以脈寬調(diào)制 器TL494為核心組成。R3、C4與內(nèi)部電路產(chǎn)生振蕩，頻率大約為12kHz。

H是高變低型霍爾速度控制轉(zhuǎn)把，由松開到旋緊時，其輸出端可得到4V—1V的電壓。該電壓加到TL494的②腳，與①腳電壓進(jìn)行比較，在⑧腳得到調(diào)寬脈沖。②腳電壓越低，⑧腳輸出的調(diào)寬脈沖的低電平部分越寬，電機轉(zhuǎn)速越高，電位器VR2用于零速調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)VR2使轉(zhuǎn)把松開時電機停轉(zhuǎn)再過一點。

電機驅(qū)動電路 由Q1、Q2、Q4等元件組成。電機MOTOR為永磁直流有刷電機。TL494的⑧腳輸出的調(diào)寬脈沖，經(jīng)Q1反相放大驅(qū)動VDMOS管Q2。TL494的⑧腳輸出的調(diào)寬脈沖低電平部分越寬，則Q2導(dǎo)通時間越長，電機轉(zhuǎn)速越高。D1是電機續(xù)流二極管，防止Q2擊穿。TL494的⑧腳輸出低電平時，Q1、D2導(dǎo)通，Q4截止，Q2導(dǎo)通；TL494的⑧腳輸出高電平時，Q1、D2截止，Q4導(dǎo)通，迅速將Q2柵極電荷泄放，加速Q(mào)2的截止過程，對降低Q2溫度有十分重要的作用。

蓄電池放電指示電路 由LM324組成四個比較器，12V由R24、VR1、VR4、VR3、VR5、R21分壓形成四個不同基準(zhǔn)電壓分別加到四個比較器的反相端。蓄電池電壓經(jīng)R23和R22分壓加到每個比較器的同相端，該電壓和蓄電池電壓成比例。VA=VB*R22/（R22+R23）。當(dāng)蓄電池電壓不低于38V時，LED1、LED2、LED3均點亮；當(dāng)電池電壓低于38V時，LED3熄滅；當(dāng)電池電壓低于35V時，LED2熄滅；當(dāng)電池電壓低于33V時，LED1熄滅，此時應(yīng)給電池充電。調(diào)節(jié)VR1、VR4、VR3可分別設(shè)定LED3、LED2、LED1熄滅時的電壓。LED4用作電源指示，LED5用作欠壓切斷控制器輸出指示。

蓄電池過放電保護(hù) 當(dāng)蓄電池放電到31.5V時.LM324的①腳輸出低電平，三極管Q5導(dǎo)通，約5V電壓加到TL494的死區(qū)控制端④腳。該腳電位≥3.5V，就會迫使TL494內(nèi)部調(diào)寬脈沖輸出管截止，從而使三極管Q1、Q2截止，電機停止運轉(zhuǎn)，蓄電池放電停止，進(jìn)入電池保護(hù)狀態(tài)。此時LED5點亮，指示出該狀態(tài)。VR5用于設(shè)定電池保護(hù)點電壓。

電機過流保護(hù) R30為電機電流取樣電阻，當(dāng)過流時，取樣電壓經(jīng)R14加到TL494的⑩腳。當(dāng)⑩腳電位高于⑩腳電位時，TL494內(nèi)部運放2輸出高電平，迫使TL494內(nèi)部調(diào)寬脈沖輸出管截止，從而使Q1、Q2截止，電機停止運轉(zhuǎn)，從而保護(hù)了電機。

制動保護(hù) 當(dāng)剎車制動時，KEY2接通.5V電壓加到TL494的死區(qū)控制端④腳，迫使TL494內(nèi)部調(diào)寬脈沖輸出管截止，從而使Q1、Q2截止，電機停止運轉(zhuǎn)，實施制動保護(hù)。

調(diào)試

調(diào)速電路零速調(diào)試：速度轉(zhuǎn)把完全松開。調(diào)節(jié)VR2使電機停轉(zhuǎn)并再調(diào)過一點以保證可靠置零速。制動調(diào)試：轉(zhuǎn)動速度轉(zhuǎn)把，電機旋轉(zhuǎn)。此時閉合制動開關(guān)KEY2，Q2柵極應(yīng)立即變?yōu)榈碗娖?V。過流保護(hù)調(diào)試：轉(zhuǎn)動速度轉(zhuǎn)把，Q2柵極為高電平12V。此時在源極對地之間加上0.8V左右的電壓，柵極應(yīng)很快變?yōu)榈碗娖健?/span>

蓄電池放電指示電路用可調(diào)電源代替蓄電池。電壓為38V時，調(diào)節(jié)VR1，使LED3剛好熄滅；電壓為35V時，調(diào)節(jié)VR2，使LED2剛好熄滅；電壓為33V時，調(diào)節(jié)VR3，使LED1剛好熄滅；電壓為31V時，調(diào)節(jié)VR5，使LED5剛好點亮，此時TL494的④腳應(yīng)為高電平5V左右，進(jìn)入電池欠壓保護(hù)狀態(tài)。通過上述設(shè)置，僅LED1點亮?xí)r，電壓為33V-34V，應(yīng)及時給蓄電池充電，不過LED1熄滅至LED5點亮這段時間，蓄電池還可維持運行，但LED5點亮?xí)r，進(jìn)入欠壓保護(hù)狀態(tài)。此時應(yīng)注意，過一會兒電池電壓因電機停轉(zhuǎn)而回升，保護(hù)解除，又恢復(fù)工作。如此反復(fù)保護(hù)-工作-保護(hù)的結(jié)果會損壞電池和控制器，故應(yīng)避免出現(xiàn)這種狀況。

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