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电动车用电池充电器原理与维修（五）

（七）电路及元器件检测方法
1、一般测量要求
（1）检测必须找准检测点，点不准确，测出的结果会造成误导，使您判断错误。一般情况下，整体电路应找准的是电压和电流检测点；元器件要分清输入、输出，电压源、地、控制极等，各脚电压都有参考值。在带电情况下，先测量各脚对地电压值，然后查表或完好元器件正确数值比对。开关电路中三端式器件比较多，测量也并不难，主要是在线测量各脚{jd1}值或各脚数值之间关系。
（2）有时电路工作不正常，经过调试又恢复正常，根本不是故障，所以发现问题不能上来就想着手解决，应先分析电路不正常的性质和特点，然后逐级小心测试。
（3）充电器和控制器采用的元器件很多，这里只能对有代表性的一些常用元器件特征与检测做典型介绍。
2、运算放大器的测试
运算放大器是电动自行车经常用到的，尤其是控制器。有时运算放大器集成在专用芯片内，无法测试也用不着调试。这里指的是分立使用时运算放大器的调试。运算放大器典型原理图，如图4-55所示。
（1）静态测量与调试。在检测中要求，运算放大器输入为0时，输出也必须为0。但由于电路中元器件配置不对称，很难使输出为0。这是因为存在失调电压和失调电流，遇到这种情况应当设法解决。方法是：
（2）动态测量与调试。电路工作中各种动态及波形显示：测量方法是用信号源、电路负载和示波器，从其输入端输入信号时，电路中各阶段应有相应输出的信号，示波器上呈现相应的波形。
下面以5G23型运算放大器为例，简单介绍其使用。以原图为例，它的外形是一个8脚草帽管，以缺口为界，顺时针排列脚号。4、7脚为正、负电源，6脚为放大输出，2、3脚为输入脚。在2脚标有一个“—”，表示从这个脚输入的信号，到6脚为放大输出，变成相反的放大信号，称之为“翻转”。3脚标有一个“+”号，6脚输出的放大信号与它是相同的。
我们看它的内部构造（图4—56a）是2脚控制的三极管，它是PNP结；而3脚控制的是NPN结（图4—56b），两者并联，且由同一线路输入，由一线路输出，由此得到相反的输出。前面介绍的集成电路，都有一至几个运算放大器，而电路中，比较、运算都是不可缺少的。
运算放大器一般集合10个以上三极管，在电路给定的电压范围内，放大倍数可达到成千上万倍，甚至接近电路电源Ec，放大器本身进入饱和区。
运算放大器的用途是作比例运算、加法运算，作信号比较器、乘法器、除法器等。
3、霍耳集成电路的测试
（1）霍耳器件是电动自行车经常采用的控制型元件，调速手柄发出速度控制指令，无刷直流电动机在运转中的换向，多是采用霍耳器件完成。还有霍耳型数字式里程速度表等。霍耳器件的类型也有好几种，一般都是按用途分类。
（2）电动自行车使用的霍耳传感器平面尺寸为3×4mm，厚1.2mm，应当有4条引出线，即：输入工作电压一对，输出信号电压一对，其中2根接地线并成一根共用线引出。这样，实际上就只有3根引出线了，所以我们看到的只有3根线。它的共用线位于3根线中间，两旁是工作电压正极电压+5V，另一侧是输出电压线，根据用途不同输出电压也不同。
（3）霍耳集成电路分两大类
一类是线性输出，称线性霍耳集成电路，型号有UGN3501、UGN3503。它输出的信号电压随磁场强弱而连续变化，随磁场的增强而升高，随磁场的远离、场强变弱而降低，大约每增加一个特斯拉的场强，电压可提高7V，当场强在0点时，输出电压为3.6V，实际使用的磁场强度只有0.3特斯拉，{zg}5.2V，以后则增高特别缓慢直至为0。调速手柄一般使用这一类产品。另一类是开关性霍耳集成电路，它有三种，电动自行车无刷直流电动机采用的是其中双极型开关电路（又称锁存型），型号有UGN3175、UGN3177。其特点是有锁存功能。无刷电机换相霍耳集成电路尺寸大小与线性霍耳集成电路一样，同样也是三只脚输入的，工作电压也是+5V，中间是共用脚。
（4）霍耳集成电路的检测准备很简单，一个用万用表，一块磁铁。测试前，首先使霍耳集成电路处于有电压的工作状态。将万用表旋钮转到直流电压10V档，黑表笔始终接在中间脚上，红表笔则分别测两侧引脚，输入脚应给5V电压，再用磁铁接近霍耳电路，测其输出脚，应当有电压输出。
（5）对调速手柄，使磁铁渐渐远离电路，输出电压应渐渐降低；而对开关锁存型电路，在导通后无论磁铁是否接近或远离，其输出不变，只有当磁铁翻转到另一面时，输出才截止。
（6）有时现场测试分辨不出磁极的极性，翻转交替试验是{zh0}的方法，这面不行换成另一面，不必费时去测定极性。
4、场效应管（MOSFET）
（1）是一种后来居上的功率型开关器件，开关时间为ns级，开关频率较高。即使考虑到引线和外壳分布电感的影响，{zg}频率也在500kHZ以上（电动自行车控制器使用100kHZ下），这个指标比双极型功率管高1~2个数量级。因为它是V形槽，故又称VMOS，是垂直导电式，MOS管共有3种，有平面型的如DMOS，还有一种TMOS则是二者优点兼有的，即输入阻抗高、开关速度快、通态电阻低、耐压高、成本低。
（2）对VMOS，只判断出栅极即可，它的源极和漏极是对称的，可以互换，二者不必区别，源、漏极间电阻为几千欧姆。
（3）如何区分沟道。鉴别的方法是将万用表拨到1kΩ档，黑笔接一个极，红笔轮流碰其余两个极，若阻值都很大，说明都是反向电阻，这是N沟道管，黑笔接的是栅极。相反，接法不变，但电阻都很小，这是P沟道管，黑笔接的仍然是栅极。
5、集成电路的测试
（1）一般测试：只能用测试的方法测定各脚状况。如：各脚对地电压、电源功耗、输入和输出电平电压、输入输出波形等一些项目，基本能判断电路的功能和内部工作是否正常，但集成电路不能调试。集成电路在不同电路中的功能不同，周边器件差异很大，各脚电压也有变化，只能将测试结果与完好集成电路作对比，可以较xx的判断该集成电路是否完好正常。
（2）以集成电路TL494的测定做典型示例：
○1准备工作：准备能满足测试项目要求的仪表，对集成电路的测试要选功能比较全面的，比如数字式万用表，型号以MS68型和MS8201型数字{wn}表比较实用。它们能测到的频率分别为150kHZ和200kHZ。另外需要一台示波器、可调线绕电阻等。
○2测量振荡频率：首先将万用表选择旋钮旋到200 kHZ档，初测TL494{zg}振荡频率（对其它集成电路如低于200 kHZ，可随时调整档位），以求准确。TL494的振荡在5、6脚，其振荡频率决定于电路设计要求，调整到要求的频率需通过5、6脚的RT、CT。因此万用表表笔应接在这两个脚，测定其锯齿波。充电器和控制器电路的振荡频率一般在20~80 kHZ，测定结果是其中某值，说明集成电路的振荡正常、电阻电容值正确。如果没有任何振荡迹象，应当检查接触点和表笔、接线等。重新测试后仍测不到数值，说明集成电路有问题。如果频率不准，说明问题在RT、CT，可视情况适当调整或更换。
○3测量占空比：准备好示波器，将TL494的输出脚9、10接在示波器输入接口，并预先给9、10脚加额定负载。注意，没有额定负载，测出的占空比是不准确的，会偏离原设计值。对控制器而言，其负载是功率MOSFET，对充电器，其负载是下级受控器件，或称被驱动的器件。观察示波器显示的9、10脚输出的波形，同时调整占空比；对控制器，调整调速手柄，由0旋至{zd0}，对充电器，调整6脚电阻值由0调至{zd0}（电容CT也应同时调整）。这时从示波器中应当看得到占空比由0至{bfb}范围内均匀变化。
○4测量输出电压范围：将数字{wn}表选择钮旋转至直流50V电压档，测量TL494输出端在空载和负载两种条件下的输出电压，输出脚为8脚、11脚。调整负载电阻，当负载增大时，电压提高，电压变化反应灵敏。
○5软起动：对有软起动功能的集成电路测定软起动时，将数字万用表拨至直流电压档，测其软起动脚的对地电压。按模拟操作开机后，从显示窗口应能观察到软起动脚电压由0“逐渐升高”，而不是突然升高，这是软起动的保护特点，是通过输出电压的缓慢建立而完成。
另外，还可以测定各种芯片的其它功能和数据。
六、其它常用元器件简介
充电器使用的元器件品种和型号很多，二极管、三极管、三端放大器、多脚集成电路等。
充电开关电路经常采用的元器件有晶体管、场效应管、单结晶体管、晶闸管、三端稳压器、稳压集成电路、功率放大器、大功率开关集成电路以及可编程控制器、充电专用集成电路等，常用的电路如稳压电路、电流调节电路、脉冲电路、反脉冲电路、保护电路、自动停止充电电路等。
大功率开关电路如TWH8751~8778、时基电路555、TL494、LZ110、UC3842、SG3524、MAX812/813、IR2130、L296等。
（一）TWH8778
大电流驱动开关集成电路，内部结构完善，应用方便。它有5个脚，其功能如下：1脚是输入端，2、3脚是输出端，4脚是地，5脚是控制器，当输入为数字高电平时，即有电压输出，低电平时则截止。该端电压应小于6V。芯片内部还有过热、过流等多种保护电路，在输入电压超过30V时，自动切断输出电流。
（二）TRY20CP/RC04
是国产的{zx1}品种，适合于铅酸电池、镍系列电池、锂系列电池等充电的专用充电集成电路。直插8脚双排封装（图4-57）。1脚—VCC，电源电压4.5~5.5V；2脚—MOD，充电控制输出，通过自适应调整2脚脉冲波形，变换充电模式如快充、补充充电和涓流细充；3脚—DIS，专为放电控制而设，3脚输出高电平时，产生负脉冲对极板去极化，低电平时，无负脉冲发生；4脚—CS，在多片TRY20CP/RC04共同工作时，有一个同步问题，多片同步工作时4脚为高电平；单片工作时4脚为低电平；5脚—LED/MCC/TM；LED逐渐变亮，充电器故障时，LED快速闪亮。MCC为从外接电阻分压器取得的{zd0}充电电流。TM：当电池组内设有温度传感器时，传感器一端接5脚，一端接地。对无温度传感器的，则5脚经电阻接地。6脚—BAT：电池电压取样输入，电池组的电压经外接电阻分压后接入6脚，要求接入的电压是电池组内各单元格的电压。7脚—TC：充电电流取样输入。8脚—GND：地端。
TRY20CP/RC04芯片的特点：该芯片是采用自适应充电技术设计的产品，因此，只要芯片处于正常的工作状态，被充电池{jd1}不会发生欠充和过充。这种智能芯片知道什么时候采用什么方法进行充电，充电正脉冲占空比调制合理、负脉冲提供适时而且强弱适中。科学的充电状态，保护了电池极板免于受损，保证电池的寿命