一、概述
（一）控制器、充電器與車用電池
控制器和充電器對車用電池的使用壽命是至關(guān)重要的?？刂破髟趶碾姵厝∮秒娔艿耐瑫r，要防止過放電；充電器在向電池充電的同時要防止過充電。否則，電池極板不是因為過充就是因為過放而受到損壞，電池壽命很快終結(jié)。因此，充電器和控制器就像電池的監(jiān)護人一樣，在充電和放電的過程中對它加以保護，過放不行，過充不行。同樣，欠充仍然不行。欠充結(jié)果是活性物質(zhì)變得頑固而不再容易產(chǎn)生還原反應(yīng)，出現(xiàn)鈍化現(xiàn)象，這部分極板則只占空間和重量，而不再貯存能量。這部分無效物質(zhì)越多、電池容量越低。過充、過放、欠放是危害電池壽命的三大因素。
（二）脈沖充電
脈沖充電是以不連續(xù)的、固定電壓的方波形向電池充電，充電電流較大。充電初期由于正負極板都處于硫酸鉛狀態(tài)，有較大的接受能力，又由于方波的不連續(xù)性，每個波形間又有停止間歇，給極板活性物質(zhì)以充分的反應(yīng)、調(diào)整、內(nèi)外物質(zhì)均衡的機會，所以初期充電較快。隨著極板物質(zhì)不斷得到還原，電壓不斷升高，充電速度不斷減慢，活性物質(zhì)反應(yīng)速度逐漸降低，極板周圍也逐漸積聚大量帶電離子，包圍住極板，使極板被隔離，阻止后續(xù)帶電離子到達活性物質(zhì)。當(dāng)極板電位達到極限時（接近充電終止電壓），電化作用幾乎停止進行。到極化點，轉(zhuǎn)而對極板周圍的水分進行分解，表現(xiàn)為大量冒泡和水分蒸發(fā)，正極表面吸附大量氧氣，負極表面吸附大量氫氣，這時的電壓稱為“產(chǎn)氣點”。
解決和消除這種妨礙充電的極化現(xiàn)象，方法是先短暫地停充，然后用較大的、反方向的、時間極短的電流――負脈沖，對正負極板施加反方向電壓，清除極板周圍聚集的大量正負離子和氣體，掃清道路。反脈沖實際就是一種放電措施。將正負極短暫短路的方法也能消除極化，或停頓一段時間極化現(xiàn)象也能自行消除，但負脈沖更有力、更快、更節(jié)省時間。
（三）開關(guān)電路充電器
當(dāng)前的車用充電器和過去傳統(tǒng)充電器完全不同，充電器都采用了開關(guān)電路，并設(shè)置自動調(diào)整、控制和保護功能，在充電期間，不需有人看守。開關(guān)電路的優(yōu)點是充電快、質(zhì)量好、效率高、不損及電池的壽命。
開關(guān)電路是當(dāng)前常用的能夠穩(wěn)壓穩(wěn)流、自動調(diào)節(jié)的裝置，并且采用脈沖裝置的電路。充電器電路和控制器電路與家用音響、彩電等同屬一個類型。只要稍加改造、增加或減少一些元器件，幾乎可以代用。
二、對充電器的要求
這里所要講的充電器，以鉛酸電池為主，其他電池品種可以參考。
充電器品質(zhì)的高低，對電動自行車的續(xù)駛里程能否保持最佳狀態(tài)，是否會損壞電池和減少電池壽命，使用者能否得到經(jīng)濟和實惠，有著極密切的關(guān)系。
（一） 電動車充電社會化保障是必然趨勢
按照電動車的發(fā)展，未來電池的充電，在路邊充電站進行的次數(shù)會越來越多，充電站要同時對多種電池充電，而這些電池，品類繁多、狀態(tài)各異，這使充電工作復(fù)雜化。為此，充電站必須對電池進行系統(tǒng)管理，管理的關(guān)鍵在預(yù)測和充電，充電器性能必須完善。充電站接到放了電的電池，繼而定制快充、常規(guī)及涓流各階段充電方案。在進行充電過程中應(yīng)當(dāng)具備各種顯示和指示，如電壓、電流、時間、已經(jīng)充入的電量、充電已經(jīng)進行到什么階段等。
每個電池廠家都應(yīng)當(dāng)對自己生產(chǎn)的電池作充分的試驗，確定并掌握充電過程的特點。主要是各個轉(zhuǎn)折點：快充到什么時候最為適宜、什么時候開始極化，發(fā)熱產(chǎn)生的時間、電流大小對極化和發(fā)熱的線性關(guān)系、單格電池的放電和充電終止電壓、脈沖的幅度和占空比、反脈沖的強度以及涓流時刻和延續(xù)時間、電池內(nèi)溫的測定和傳送等。
根據(jù)這些特點和數(shù)據(jù)，計算和設(shè)計充電電路，使電路最適合自己的產(chǎn)品，成為配套專用充電器。如若不是經(jīng)過測定和試驗確定的充電電路，而是從市場任意選購來的，不可能完全適合產(chǎn)品特性，多少存在一些不利因素，最好不這樣做。
對電池來講，充電器就像一個負責(zé)的倉庫管理組合體，它可以將雜亂無章的貨物――電能，經(jīng)過精心的整理，存入倉庫――電池的各單元格內(nèi)。搬運工們均勻一致地碼放貨物，每個格子不多不少，不偏不倚，機會相等，永遠保持均衡狀態(tài)，直到裝滿為止，不能將庫中的格子擠壞，也不能因碼放不整造成倒塌損壞庫房，還應(yīng)當(dāng)能夠充分利用庫容。
（二）對未來充電站的要求
未來充電站應(yīng)當(dāng)能夠根據(jù)電池特點，按照電池的要求，達到如下幾點：
（1）對已經(jīng)完全放電的電池，充電初期應(yīng)當(dāng)以大電流充電，以達到快速的目的。快速充電的前15min內(nèi)，可充入總?cè)萘康?0%～80%。
（2）為達到快速和高效率，充電器應(yīng)采用脈沖電路。
（3）充電到一定程度，即電池充到某轉(zhuǎn)折點時，應(yīng)當(dāng)適時地減小電流。
（4）為了在充電過程中防止極板發(fā)生極化和產(chǎn)氣，而降低充電效率、分解和濃化電解液、極板發(fā)熱和硫化，應(yīng)適時地加入負脈沖消除極化。當(dāng)去極化完成、經(jīng)測定產(chǎn)生預(yù)定效果，且電池的極板已經(jīng)恢復(fù)到原來良好的充電狀態(tài)時，應(yīng)自動停止放電并再次自動轉(zhuǎn)入充電狀態(tài)。
（5）負脈沖的產(chǎn)生不僅要及時，而且要強度適中，不過分、不過弱。為此，電路又應(yīng)當(dāng)有檢測功能。當(dāng)去極化不徹底時，還應(yīng)當(dāng)補充放電，直至極化現(xiàn)象完全消除為止。
（6）充電器電路應(yīng)當(dāng)具有自動檢測和控制充電電壓的功能，其最終電壓不能超過電池規(guī)定的充電終止電壓。
（7）恒流是相對的，恒壓是絕對的。這不僅描述充電過程，也是充電最后階段的絕對要求。電壓必須以電池的充放電終止電壓為準。充電的最后階段，由于充電器電壓和電池電壓之間差距越來越小，最后充電電流終止。所以，充電器的最高電壓限，應(yīng)當(dāng)十分準確，只有在最高限以下，才可以使電流逐漸降低。當(dāng)充至該種類電池的轉(zhuǎn)折點，電流必須立即調(diào)整。在最后的轉(zhuǎn)折點，充電器應(yīng)能自動轉(zhuǎn)入極小電流充電，也就是通常講的涓流方式。涓流仍然是脈寬調(diào)制，只是占空比小得多。鉛酸電池的涓流應(yīng)在C/16以下。
（8）充電達到規(guī)定的充終，并完成涓流細充之后，電池組中各電池極板完全還原，每個單擱互相間達到彼此均衡，充電器能自動切斷電源停止充電。
（9）在顯示方面：有電源、充電、各階段狀態(tài)顯示、充入電量顯示等。
（10）有反接、短路保護。
（11）溫度漂移小，器件的電壓溫度系數(shù)要低，電壓不因環(huán)境溫度變化而不穩(wěn)，這是保證最終電壓準確的條件。
（12）充電器電路雜波、諧波要符合要求，不允許雜、諧波回饋電網(wǎng)。
三、充電器基本知識
電池的充電并不是隨意接上電源就能充的，如：交流電不變成直流電不能充，電壓不對不能充，電流大小應(yīng)當(dāng)適時，充電時間長短根據(jù)狀態(tài)而定等。
有人說現(xiàn)在充電要脈沖電流，我將交流電半波整流后也是脈沖電流，充電不是一樣嗎！道理對也能充，但效果不佳。交流電的頻率是50HZ，并且波形軟、間歇不能完全回零，而真正的脈沖需要20～50kHZ，頻率相差了一千倍，脈沖的方形間有間歇，從有到無都是突變的，所以性質(zhì)不同。
（一）如何整流
如圖4-36所示，圖中最左側(cè)是變壓器，只畫出鐵芯和次級線圈，沒有初級線圈，為了簡化，以后在沒有必要時均不加初級線圈。
電源經(jīng)變壓器將市電變壓至充電要求的電壓值，變壓后在電路上串接一個只允許電流單方向流動的二極管。當(dāng)交流電正方向流動時，電流通過，電路有電流并對電池充電；當(dāng)交流電反方向流動時，二極管截止電流通過，電路沒有電流，等交流電再次變?yōu)檎较驎r，又有電流。它得出來的實際整流電路的波形如圖的右側(cè)，橫線上部的有效波是間隔的，并不連續(xù)，下側(cè)波被二極管截止不能流過，只有上半部波形是有效的，稱之為“半波整流”。
這種整流電路的充電效果不佳且效率很低，約為45%以下，是最簡陋的充電器。
（二）全波整流電路
為了克服半波電路的缺點，采用全波整流。圖4-37是全波整流電路的典型畫法，還有其他畫法，作用和意義是相同的。本電路經(jīng)變壓后的電流，在正方向流動時，竟二極管1進入充電電路，給電池充電后，經(jīng)3點返回變壓器形成反方向的回路。這樣，不管電流是什么方向，充電電路都有電流通過。由于正反方向電流都被有效利用，它的波形變成本圖右側(cè)的形狀，波形是密集的，已經(jīng)不再是間隔的，全波整流效率接近90%，比半波整流效率提高了一倍。但這種電路仍有缺點，效率仍低。電壓波動不能控制。
（三）濾波
半波、全波整流出來的波形波動較大，而且還帶有一定比例的交流成分。這給充電造成一定麻煩，它的脈動并不是脈沖，它的交流成分也不是反脈沖，影響充電效果，應(yīng)當(dāng)改進。經(jīng)過計算，給電路加一個大容量的濾波電容和小阻值的電阻構(gòu)成的阻容濾波器（圖4-38）。本圖已將全波整流簡化，這個濾波器使經(jīng)過整流輸出的直流電更加平穩(wěn)，其電壓波形如右邊圖中實線所示，波峰被削掉了、波谷被填平了
（四）穩(wěn)壓
由于市電經(jīng)常有波動，電壓不穩(wěn)；電路的負載也有變化，造成充電電路電壓不穩(wěn)。這對負載是有害的，尤其是最后階段超過電池的充終值，電池一定因受損而影響其壽命。在圖4-39中，加入一個穩(wěn)壓管，相當(dāng)于把超過部分――“波頂”削掉，電路的電壓則保持在設(shè)定點上，保護了電池和向負載提供穩(wěn)定的電源，但這個電壓是固定的，不能隨情況的變化和需要而調(diào)整電壓。
（五）自動調(diào)壓電路
穩(wěn)壓管雖然可以保持電路電壓不超過規(guī)定值，但它并不能滿足今天的要求。市電由于用電不均衡，電網(wǎng)電壓上下波動較大，就暴露了穩(wěn)壓管的不足。當(dāng)電路電壓超過要求時，它能將超過部分削掉，然而電路電壓低于要求值時，卻不能補足，結(jié)果電路工作仍然會出現(xiàn)不正常；另一方面，電路在設(shè)計時，一般比要求電壓高出30%～50%，這樣市電電壓降低時雖然可以保證，但在市電經(jīng)常保持在平穩(wěn)值期間，超出的部分勢必經(jīng)常流過穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管經(jīng)常有電流通過不僅是不經(jīng)濟的，穩(wěn)壓管本身也不允許。實際上，電路穩(wěn)壓并不使用穩(wěn)壓管，而是采用由分離元器件組成的穩(wěn)壓電路，或選用現(xiàn)成的穩(wěn)壓集成塊，隨時調(diào)整因外界電壓不穩(wěn)造成的電路工作不穩(wěn)定。不管電壓升高還是降低，電路始終工作在理想狀態(tài)。而穩(wěn)壓管只用在充電電路的某個單元部分內(nèi)，滿足單元穩(wěn)定工作的需要。
集成電路的穩(wěn)壓工作實際是調(diào)壓，高了可以調(diào)低、低了又可以調(diào)高，使電壓總穩(wěn)定在設(shè)定值范圍內(nèi)。圖4-40中采用的是可調(diào)式三端穩(wěn)壓集成電路W317（LM317），1腳為輸入端Vin、3腳為輸出端Vout、2腳為控制端ADJ。穩(wěn)壓電路W317右邊有一個并聯(lián)電路，其中電阻R可以為發(fā)光管VD2提供分流電壓。圖4-40a，電路是固定不可調(diào)，當(dāng)電壓達到預(yù)定值時，穩(wěn)壓電路停止輸出。4-40b是可調(diào)典型局部電路，按照這個電路的原理，可以運用到開關(guān)電路和充電器等電路中，以達到穩(wěn)壓的目的。圖4-40b中，R為取樣電阻，1.25V為虛擬電源，實際是W317的基準電壓，W317的ADJ和Vout間電壓大于或小于此值，內(nèi)部電路都要做相應(yīng)的調(diào)整，使之穩(wěn)定在1.25V。這是輸出電流Io穩(wěn)定的關(guān)鍵。輸出電流值Io=（1.25-Uab）/R，式中Uab是a、b兩點間的壓差。
調(diào)整方法和原理：當(dāng)RP滑點移向a點時，Uab降低，輸出電流Io增大；當(dāng)向下移動時，Uab增大，相應(yīng)地Io變小。若因某種原因造成電流不穩(wěn)，Io增大或減小，則取樣電阻R上的電壓也隨之增大或減小。這時，Vout和ADJ間的變化促使電路內(nèi)部做相應(yīng)調(diào)整，使輸出電流穩(wěn)定。
（六）如何顯示充電狀態(tài)
充電電路工作在什么狀態(tài)，電路是否有電，是否在進行充電，充滿了沒有，憑眼睛在電路上是看不出來的。為此，只有在電路中設(shè)置顯示功能，發(fā)光管就是最好的元件。在圖4-41中最左側(cè)的發(fā)光管亮，表示插上電源后市電有通過變壓器。但變壓器次級有沒有電？如果接入電池后，圖中最上側(cè)的發(fā)光管亮，表示電路有電流通過，充電正在進行。電池充滿后，由于電壓升高，導(dǎo)致圖中最右側(cè)發(fā)光管亮，說明充電達到終止點，應(yīng)當(dāng)停止充電。
（七）自動調(diào)整電流的電路
1、電路組成及原理   電路由整流、充電通路3CT和C1、R1、BT33A等組成的張弛震蕩器、穩(wěn)壓管導(dǎo)通自動關(guān)斷電路和電池接口等組成（圖4-42）。當(dāng)電池接入電路后，電路才能接通并開始工作，其順序是：電池電壓通過D1、R1到單結(jié)晶體管BT33A控制極，單結(jié)晶體管導(dǎo)通；電流通過震蕩變壓器觸發(fā)可控管3CT，使之導(dǎo)通；電路形成充電通路，對電池充電。
2、可調(diào)整電流功能    調(diào)整圖中可變電阻R1，通過改變晶閘管3CT沒有導(dǎo)通，電路不能通過電流。
3、自動保護    當(dāng)電阻沒有電池接入，即使接通電源，由于可控管3CT沒有導(dǎo)通，電路不能通過電流。
4、自動斷電    當(dāng)被充電電池已經(jīng)充滿，達到充電終止電壓時，電流即通過二極管D1、R1，擊穿穩(wěn)壓管2DW，電流被旁路，小環(huán)路失電，單結(jié)晶體管BT33A因控制極失去電壓而停振。通過BT33A控制的晶閘管3CT失去出發(fā)電壓而電流倒流。
四、充電器電路實例
下面介紹的是利用三極管、集成電路為開關(guān)器件組成的開關(guān)充電電路。
（一）恒流部分    整個充電通路是：電流從整流校正極出發(fā)首先經(jīng)r3，然后經(jīng)3DG4、VD、被充電池、R1，最后回到整流橋負極形成回路。
由于電流的流通，在電阻R1兩端形成壓差，三極管3DG2的基極電位高于發(fā)射極到一定值時，3DG2導(dǎo)通；若電池初充電時電壓較低，充電電流就大，R1兩端壓差也大，基極電位提高，3DG2進一步導(dǎo)通，拉低了三極管3DG3基極電位，繼而又導(dǎo)致了三極管3DG4導(dǎo)通降低，通過3DG4的電流被控而減少，達到恒流的目的。
2、保護部分   三極管3DG1原處于截止狀態(tài)，經(jīng)充電后電池電壓升高，3DG1基極電壓跟隨升高，直至3DG1導(dǎo)通，造成3DG3基極電壓被拉低，相繼使3DG4被截止，電路被關(guān)斷而停止充電。電路停止充電電壓值由調(diào)節(jié)RP2設(shè)定。設(shè)定時應(yīng)帶負荷（即電池充電狀態(tài)），當(dāng)達到該電池充電終止電壓時，調(diào)節(jié)RP2使電路關(guān)閉，設(shè)定即完成，使關(guān)閉電壓固定在該品種電池的充電終止電壓上，防止過充。
（二）可調(diào)電流、自動關(guān)斷、自動保護充電器電路
   圖4-44和圖4-42相似，也只有將電池接入電路之后，才能使晶閘管導(dǎo)通進行充電。電池接入后，電流經(jīng)R2使單結(jié)晶體管BT35D的e極得到電壓，BT35開始振蕩，射極b2電流流入變壓器，次極得到耦合電壓，觸發(fā)晶閘管3CT導(dǎo)通，進入充電狀態(tài)。
1、自動停止充電   經(jīng)過一定時間充電，電池電壓逐漸升高。當(dāng)電壓達到充電終止電壓值時，穩(wěn)壓管WD被擊穿，單結(jié)晶體管BT35因e極失壓而停振，變壓器無震蕩信號，次極無輸出，晶閘管3CT截止，電路被關(guān)閉而停止充電。
2、充電電流的調(diào)節(jié)   圖中有兩個電位器RP1、RP2。
（1）調(diào)節(jié)RP1可改變3DD基極控制電壓，改變?nèi)龢O管的放大倍數(shù)，調(diào)整充電電壓和電流，以適應(yīng)不同類型電池的要求。由于整個電路及充電電流都通過3DD，它流過的電流較大，開始時可達3～5A，容易發(fā)熱，為了防止過熱燒毀，應(yīng)為該管設(shè)大面積散熱片。
（2）調(diào)節(jié)RP2可改變晶閘管3CT的導(dǎo)通角，控制充電電流的大小。
3、自動保護   電源無電時，3DD基極無電壓，自動截止或不能導(dǎo)通，即使3CT仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)，電路也是關(guān)閉的，電池的電流不能倒流，只能在張弛振蕩器范圍內(nèi)小量消耗。
4、電路優(yōu)點   當(dāng)已經(jīng)被充滿的電池接入電路，電路不會起動也不充電，這是因為穩(wěn)壓管處于擊穿狀態(tài)，單結(jié)晶體管不能導(dǎo)通，晶閘管3CT得不到觸發(fā)電壓的緣故。
（三）適合于鉛酸電池、鎳系列電池使用的充電電路
根據(jù)車用電池電壓和電路結(jié)構(gòu)，調(diào)整電路元器件型號即可改變成適合的電路。
1、電路工作原理   開關(guān)穩(wěn)壓電路：整流后的電源，經(jīng)開關(guān)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓在預(yù)定點上，也就是電池的充電終止電壓。電路由三極管、二極管、電阻、電容和電位器W1組成自激振蕩式開關(guān)穩(wěn)壓電路，電路工作頻率為12kHz，頻率大小由1000P電容決定，容量減小，頻率就會提高，但以不超過16 kHz為宜，頻率高則損耗大。電路也可用穩(wěn)壓管代替，三端式穩(wěn)壓器件效果更好。穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓上限W1調(diào)定，調(diào)定是在充電電路帶負荷狀態(tài)，50V電壓表跨接在電路上。
電壓檢測：電路采用施密特電路檢測電壓，對電路的要求是：在電池放電終止電壓點上，繼電器KM閉合接通電源：在電池充電終止電壓點之下，繼電器KM釋放，切斷電路。交流電源電路的開關(guān)由KM控制。它的調(diào)定與上述方法相同，但要調(diào)整的是W2。
2、電路工作狀態(tài)
（1）充電起始電流較大，達4.6A，對饑餓電池快速充電，短時間內(nèi)即可充入容量的30%～50%。
（2）很快即轉(zhuǎn)入3.5A電流，約相當(dāng)于0.4C速率，并自動維持相當(dāng)一段時間。
（3）隨著充電電池電壓不斷上升，電流強度也不斷減低。
（4）當(dāng)電池電壓達到充電終止電壓前，電流在750mA上逐漸再降低。
（5）達到充電終止電壓時，繼電器KM釋放，切斷交流電輸入電路，停止充電。
（四）脈沖反脈沖充電電路
用散件組成的電路繁瑣復(fù)雜，調(diào)制費時、漂移較大不穩(wěn)定，故障率高不易查找。采用集成電路不僅電路簡單，周邊散件少，調(diào)試簡單，性能穩(wěn)定，還具有各種保護功能、自動調(diào)節(jié)和控制功能。
圖4-46是用兩個時基電路555及周邊器件組成的脈沖反脈沖充電電路。電路中的555-1是充電脈沖發(fā)生IC、555-2是放電反脈沖發(fā)生IC。充電脈沖占空比決定于555-1的2、6腳R2和C3，輸出腳為3，輸出脈沖通過R5、C7給3DD1基極偏壓，當(dāng)555-1的3腳輸出高壓電平時，觸發(fā)3DD1導(dǎo)通，充電電池由全波整流電路出發(fā)，經(jīng)過R7、3DD1給電池充電，電流又經(jīng)R9返回整流器；輸出低電平時，3DD1被截止。555-1的3腳輸出信號經(jīng)C5耦合從555-2的2腳輸入，觸發(fā)555-2的3腳發(fā)出短暫的間歇階段。3DD2基極電位被觸發(fā)而導(dǎo)通，造成電池通過3DD2D、R8、R9形成的小回路放電。反脈沖占空比由555-2的6腳電容C6、電阻R4決定。反脈沖過后有一個小間隙，之后又開始充電脈沖，如此反復(fù)，脈沖反脈沖直至充電結(jié)束。
時基電路555是充電器經(jīng)常使用的，另外還有TL494也是常用的集成電路
集成電路的穩(wěn)壓工作實際是調(diào)壓，高了可以調(diào)低、低了又可以調(diào)高，使電壓總穩(wěn)定在設(shè)定值范圍內(nèi)。圖4-40中采用的是可調(diào)式三端穩(wěn)壓集成電路W317（LM317），1腳為輸入端Vin、3腳為輸出端Vout、2腳為控制端ADJ。穩(wěn)壓電路W317右邊有一個并聯(lián)電路，其中電阻R可以為發(fā)光管VD2提供分流電壓。圖4-40a，電路是固定不可調(diào)，當(dāng)電壓達到預(yù)定值時，穩(wěn)壓電路停止輸出。4-40b是可調(diào)典型局部電路，按照這個電路的原理，可以運用到開關(guān)電路和充電器等電路中，以達到穩(wěn)壓的目的。圖4-40b中，R為取樣電阻，1.25V為虛擬電源，實際是W317的基準電壓，W317的ADJ和Vout間電壓大于或小于此值，內(nèi)部電路都要做相應(yīng)的調(diào)整，使之穩(wěn)定在1.25V。這是輸出電流Io穩(wěn)定的關(guān)鍵。輸出電流值Io=（1.25-Uab）R，式中Uab是a、b兩點間的壓差。
調(diào)整方法和原理：當(dāng)RP滑點移向a點時，Uab降低，輸出電流Io增大；當(dāng)向下移動時，Uab增大，相應(yīng)地Io變小。若因某種原因造成電流不穩(wěn)，Io增大或減小，則取樣電阻R上的電壓也隨之增大或減小。這時，Vout和ADJ間的變化促使電路內(nèi)部做相應(yīng)調(diào)整，使輸出電流穩(wěn)定。
（六）如何顯示充電狀態(tài)
充電電路工作在什么狀態(tài)，電路是否有電，是否在進行充電，充滿了沒有，憑眼睛在電路上是看不出來的。為此，只有在電路中設(shè)置顯示功能，發(fā)光管就是最好的元件。在圖4-41中最左側(cè)的發(fā)光管亮，表示插上電源后市電有通過變壓器。但變壓器次級有沒有電？如果接入電池后，圖中最上側(cè)的發(fā)光管亮，表示電路有電流通過，充電正在進行。電池充滿后，由于電壓升高，導(dǎo)致圖中最右側(cè)發(fā)光管亮，說明充電達到終止點，應(yīng)當(dāng)停止充電。
（七）自動調(diào)整電流的電路
1、電路組成及原理   電路由整流、充電通路3CT和C1、R1、BT33A等組成的張弛震蕩器、穩(wěn)壓管導(dǎo)通自動關(guān)斷電路和電池接口等組成（圖4-42）。當(dāng)電池接入電路后，電路才能接通并開始工作，其順序是：電池電壓通過D1、R1到單結(jié)晶體管BT33A控制極，單結(jié)晶體管導(dǎo)通；電流通過震蕩變壓器觸發(fā)可控管3CT，使之導(dǎo)通；電路形成充電通路，對電池充電。
2、可調(diào)整電流功能    調(diào)整圖中可變電阻R1，通過改變晶閘管3CT沒有導(dǎo)通，電路不能通過電流。
3、自動保護    當(dāng)電阻沒有電池接入，即使接通電源，由于可控管3CT沒有導(dǎo)通，電路不能通過電流。
4、自動斷電    當(dāng)被充電電池已經(jīng)充滿，達到充電終止電壓時，電流即通過二極管D1、R1，擊穿穩(wěn)壓管2DW，電流被旁路，小環(huán)路失電，單結(jié)晶體管BT33A因控制極失去電壓而停振。通過BT33A控制的晶閘管3CT失去出發(fā)電壓而電流倒流。
四、充電器電路實例
下面介紹的是利用三極管、集成電路為開關(guān)器件組成的開關(guān)充電電路。
（一）恒流部分    整個充電通路是：電流從整流校正極出發(fā)首先經(jīng)R3，然后經(jīng)3DG4、VD、被充電池、R1，最后回到整流橋負極形成回路。
由于電流的流通，在電阻R1兩端形成壓差，三極管3DG2的基極電位高于發(fā)射極到一定值時，3DG2導(dǎo)通；若電池初充電時電壓較低，充電電流就大，R1兩端壓差也大，基極電位提高，3DG2進一步導(dǎo)通，拉低了三極管3DG3基極電位，繼而又導(dǎo)致了三極管3DG4導(dǎo)通降低，通過3DG4的電流被控而減少，達到恒流的目的。
2、保護部分   三極管3DG1原處于截止狀態(tài)，經(jīng)充電后電池電壓升高，3DG1基極電壓跟隨升高，直至3DG1導(dǎo)通，造成3DG3基極電壓被拉低，相繼使3DG4被截止，電路被關(guān)斷而停止充電。電路停止充電電壓值由調(diào)節(jié)RP2設(shè)定。設(shè)定時應(yīng)帶負荷（即電池充電狀態(tài)），當(dāng)達到該電池充電終止電壓時，調(diào)節(jié)RP2使電路關(guān)閉，設(shè)定即完成，使關(guān)閉電壓固定在該品種電池的充電終止電壓上，防止過充。
（二）可調(diào)電流、自動關(guān)斷、自動保護充電器電路
   圖4-44和圖4-42相似，也只有將電池接入電路之后，才能使晶閘管導(dǎo)通進行充電。電池接入后，電流經(jīng)R2使單結(jié)晶體管BT35D的e極得到電壓，BT35開始振蕩，射極b2電流流入變壓器，次極得到耦合電壓，觸發(fā)晶閘管3CT導(dǎo)通，進入充電狀態(tài)。
1、自動停止充電   經(jīng)過一定時間充電，電池電壓逐漸升高。當(dāng)電壓達到充電終止電壓值時，穩(wěn)壓管WD被擊穿，單結(jié)晶體管BT35因e極失壓而停振，變壓器無震蕩信號，次極無輸出，晶閘管3CT截止，電路被關(guān)閉而停止充電。
2、充電電流的調(diào)節(jié)   圖中有兩個電位器RP1、RP2。
（1）調(diào)節(jié)RP1可改變3DD基極控制電壓，改變?nèi)龢O管的放大倍數(shù)，調(diào)整充電電壓和電流，以適應(yīng)不同類型電池的要求。由于整個電路及充電電流都通過3DD，它流過的電流較大，開始時可達3～5A，容易發(fā)熱，為了防止過熱燒毀，應(yīng)為該管設(shè)大面積散熱片。
（2）調(diào)節(jié)RP2可改變晶閘管3CT的導(dǎo)通角，控制充電電流的大小。
3、自動保護   電源無電時，3DD基極無電壓，自動截止或不能導(dǎo)通，即使3CT仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)，電路也是關(guān)閉的，電池的電流不能倒流，只能在張弛振蕩器范圍內(nèi)小量消耗。
4、電路優(yōu)點   當(dāng)已經(jīng)被充滿的電池接入電路，電路不會起動也不充電，這是因為穩(wěn)壓管處于擊穿狀態(tài)，單結(jié)晶體管不能導(dǎo)通，晶閘管3CT得不到觸發(fā)電壓的緣故。
（三）適合于鉛酸電池、鎳系列電池使用的充電電路
根據(jù)車用電池電壓和電路結(jié)構(gòu)，調(diào)整電路元器件型號即可改變成適合的電路。
1、電路工作原理   開關(guān)穩(wěn)壓電路：整流后的電源，經(jīng)開關(guān)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓在預(yù)定點上，也就是電池的充電終止電壓。電路由三極管、二極管、電阻、電容和電位器W1組成自激振蕩式開關(guān)穩(wěn)壓電路，電路工作頻率為12kHz，頻率大小由1000P電容決定，容量減小，頻率就會提高，但以不超過16 kHz為宜，頻率高則損耗大。電路也可用穩(wěn)壓管代替，三端式穩(wěn)壓器件效果更好。穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓上限W1調(diào)定，調(diào)定是在充電電路帶負荷狀態(tài)，50V電壓表跨接在電路上。
電壓檢測：電路采用施密特電路檢測電壓，對電路的要求是：在電池放電終止電壓點上，繼電器KM閉合接通電源：在電池充電終止電壓點之下，繼電器KM釋放，切斷電路。交流電源電路的開關(guān)由KM控制。它的調(diào)定與上述方法相同，但要調(diào)整的是W2。
2、電路工作狀態(tài)
（1）充電起始電流較大，達4.6A，對饑餓電池快速充電，短時間內(nèi)即可充入容量的30%～50%。
（2）很快即轉(zhuǎn)入3.5A電流，約相當(dāng)于0.4C速率，并自動維持相當(dāng)一段時間。
（3）隨著充電電池電壓不斷上升，電流強度也不斷減低。
（4）當(dāng)電池電壓達到充電終止電壓前，電流在750mA上逐漸再降低。
（5）達到充電終止電壓時，繼電器KM釋放，切斷交流電輸入電路，停止充電。
（四）脈沖反脈沖充電電路
用散件組成的電路繁瑣復(fù)雜，調(diào)制費時、漂移較大不穩(wěn)定，故障率高不易查找。采用集成電路不僅電路簡單，周邊散件少，調(diào)試簡單，性能穩(wěn)定，還具有各種保護功能、自動調(diào)節(jié)和控制功能。
圖4-46是用兩個時基電路555及周邊器件組成的脈沖反脈沖充電電路。電路中的555-1是充電脈沖發(fā)生IC、555-2是放電反脈沖發(fā)生IC。充電脈沖占空比決定于555-1的2、6腳R2和C3，輸出腳為3，輸出脈沖通過R5、C7給3DD1基極偏壓，當(dāng)555-1的3腳輸出高壓電平時，觸發(fā)3DD1導(dǎo)通，充電電池由全波整流電路出發(fā)，經(jīng)過R7、3DD1給電池充電，電流又經(jīng)R9返回整流器；輸出低電平時，3DD1被截止。555-1的3腳輸出信號經(jīng)C5耦合從555-2的2腳輸入，觸發(fā)555-2的3腳發(fā)出短暫的間歇階段。3DD2基極電位被觸發(fā)而導(dǎo)通，造成電池通過3DD2D、R8、R9形成的小回路放電。反脈沖占空比由555-2的6腳電容C6、電阻R4決定。反脈沖過后有一個小間隙，之后又開始充電脈沖，如此反復(fù)，脈沖反脈沖直至充電結(jié)束。
下面簡單介紹兩種集成電路的工作原理：
時基電路555有很多廠家型號，如MC555、CA555、XR555、LM555等；國產(chǎn)型號有SL555、FX555、5G1555等，典型的、也是最常用的是NE555。555前的字母只表示生產(chǎn)廠家。凡是時基電路555，電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，性能都是相同的。
時基電路555是一種用途較廣的精密定時器，可用來發(fā)生脈沖、作方波發(fā)生器、自激振蕩器、定時電路、延時電路、脈寬調(diào)制電路、脈寬缺少指示電路、監(jiān)視電路等。其工作電壓為5～18V，常用10～15V，最大輸出電流200mA，可驅(qū)動功率開關(guān)管、繼電器、發(fā)光管、指示燈、，做振蕩器時，最高頻率可達300kHz。
時基電路555比較簡單，內(nèi)部集成了21個晶體三極管、4個晶體二極管和16個電阻組成了兩個電壓比較器、一個R-S觸發(fā)器、一個放電晶體管和一個由3只電阻組成的分壓器。圖中上比較器A1和下比較器A2是由兩個高增益的電壓比較器，VT為放電三極管，3個電阻R1、R2、R3阻值都是5kΩ，是3個5組成，時基電路555名稱由此而來。
555的8腳是集成電路工作電壓輸入端，電壓為5～18V，以UCC表示；從分壓器上看出，上比較器A1的５腳接在R1和R2之間，所以5腳的電壓固定在2UCC/3上；下比較器A2接在R2與R3之間，A2的同相輸入端電位被固定在UCC/3上。
1腳為地。2腳為觸發(fā)輸入端；3腳為輸出端，輸出的電平狀態(tài)受觸發(fā)器控制，而觸發(fā)器受上比較器6腳和下比較器2腳的控制。
當(dāng)觸發(fā)器接受上比較器A1從R腳輸入的高電平時，觸發(fā)器被置于復(fù)位狀態(tài)，3腳輸出低電平；
當(dāng)觸發(fā)器接受下比較器A1從S腳輸入的高電平時，觸發(fā)器被置于復(fù)位狀態(tài)，3腳輸出高電平；
2腳和6腳是互補的，2腳只對低電平起作用，高電平對它不起作用，即電壓小于1Ucc/3，此時3腳輸出高電平。6腳為閾值端，只對高電平起作用，低電平對它不起作用，即輸入電壓大于2 Ucc/3，稱高觸發(fā)端，3腳輸出低電平，但有一個先決條件，即2腳電位必須大于1Ucc/3時才有效。3腳在高電位接近電源電壓Ucc，輸出電流最大可打200mA。
4腳是復(fù)位端，當(dāng)4腳電位小于0.4V時，不管2、6腳狀態(tài)如何，輸出端3腳都輸出低電平。
5腳是控制端。
7腳稱放電端，與3腳輸出同步，輸出電平一致，但7腳并不輸出電流，所以3腳稱為實高（或低）、7腳稱為虛高。
TL494：可以產(chǎn)生脈寬調(diào)制的集成電路的還有SG3524、UC3842和TL494等?；ハ啾容^，TL494成本低，容易得到，性能良好。在抗干擾、控制性能等方面都優(yōu)于SG3524。
這個德州儀器公司的產(chǎn)品是一個16腳的集成電路，是固定頻率脈寬調(diào)制電路，即定頻調(diào)寬。內(nèi)部由一個振蕩器（OSC）、兩個比較器（死區(qū)比較器、PWM比較器）、兩個誤差放大器、一個觸發(fā)器、雙與門、雙或非門、一個+5V基準電壓源（Vref）、兩個PNP輸出晶體管組成。TL494既可以用于電機控制、又可用于充電器，用于充電器時，他不僅可產(chǎn)生脈沖電流，還可控制充放電三極管的導(dǎo)通與截止及其導(dǎo)通、截止、死區(qū)時間。在一個芯片內(nèi)同時解決了速度控制、電流控制、脈寬調(diào)制以及最大電流限制，另外還具有一些附加監(jiān)控保護功能。兩個誤差放大器輸出的信號，通過兩個二極管加到PWM比較器的同相端，該信號電壓超過3.5V時，輸出脈沖寬度將下降到0，按要求適當(dāng)處理兩個誤差放大器的接腳，控制器和充電器可實現(xiàn)過電流保護和電壓限制功能。
TL494振蕩器的鋸齒波頻率由5腳外接電容Ct和6腳外接電阻Rt值決定，一般Rt取5~100kΩ、電容Ct取0.001~0.1F。當(dāng)Rt=2.2 kΩ、Ct=0.1μF時，TL494的振蕩頻率為50kHz.要獲取的頻率用下列方法計算：
                          F=11/RtCt
Rt單位為Ω、Ct 單位為F
將上述數(shù)值代入公式得
f=11/2200′0.0001=11/0.22=50kHz
    5 腳接外控制信號，當(dāng)外控制信號大于5腳電壓時，9、10腳輸出脈沖為低電平；并隨著外控制信號幅值的增加，TL494輸出脈沖占空比減小。
4腳為死區(qū)控制端，決定兩輸出端之間的間隙時間，在最大占空比時，亮輸出端不能重合，該間隙稱為“死區(qū)”。4腳為-0.3V電平時，可得到最大的戰(zhàn)空比100%，此時死區(qū)最小。4腳接地，最大占空比為96%。
13腳，當(dāng)高電平是最大占空比為48%，低電平時，最大占空比為98%。
這兩種脈沖電路是充電器經(jīng)常使用的，讀者了解起構(gòu)造和性能對充電器的檢查和修理有非常大的幫助。由于篇幅有限，其他集成電路不再做詳細介紹。
（五）LZ110芯片控制的充電器電路
該電路是一種快速充電電路，所用的芯片具有脈沖充電和反脈沖放電功能。
電源變壓器次級分兩部分，主次級和副次級。
主次級為全波整流充電，電壓根據(jù)要求而定，充電路徑為：晶閘管SCR?或SGR?被控導(dǎo)通，電流直接到被充電池進行充電，然后經(jīng)地回到主次級。
副次級將經(jīng)整流的直流電供LZ110做工作電源，電壓18V。
控制變壓器鐵芯的右側(cè)為初級、左側(cè)為次級，次級有3個引出點a、b、c，分別控制SCR? 、SGR?的控制極，SGR?的控制極由主芯片的6腳經(jīng)阻容電路控制。
電路工作原理：
充電：電路充放電由LZ110內(nèi)時序電路控制，時序電路是一個占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器，LZ110第8腳為輸出腳，當(dāng)時序電路輸出高電平時，8腳輸出驅(qū)動信號，通過變壓器a、b腳觸發(fā)晶閘管SCR? 、SGR?導(dǎo)通進行充電。
電容C?放電是為清空內(nèi)存容量，以為下次電池電去極化做準備，因為電池放電正負電荷聚集在電容兩側(cè)。在充電時序內(nèi)LZ110的14腳輸出高電位，使晶體管BG?、BG?截止，電容C?放電完畢處于開路狀態(tài)。時序電路的低電平使延時電路6腳經(jīng)R??、C?觸發(fā)晶閘管SCR?導(dǎo)通，為電池放電打開通路，電池以向電容C?充電的方式放電，當(dāng)電容充滿到電壓與電池當(dāng)前電壓相同時停止放電，SCR?關(guān)閉。
電壓檢測：由電位器W?、電阻R?、LZ110的16腳組成，調(diào)整電位器W?到電池充電終止電壓值，當(dāng)電池放電，電容C?兩端電壓未達到此值時，16腳不能觸發(fā)比較器翻轉(zhuǎn)，比較器輸出腳17無輸出，14腳繼續(xù)工作進行放電直至電容達到規(guī)定值，16腳得到規(guī)定的檢測電位，于是觸發(fā)比較器翻轉(zhuǎn)，17腳輸出高電位觸發(fā)SCR?導(dǎo)通，此時通過R??、R??、LZ110的18腳得到約0.7V電位，觸發(fā)內(nèi)部電路穩(wěn)壓器關(guān)閉，穩(wěn)壓器停止提供集成電路電源，LZ110終止工作。實現(xiàn)電池快充和充滿自動停充。
集成電路LZ110簡介：
LZ110是充電器專用集成電路，具有脈沖快速充電、放電去極化模式。可用于鉛酸電池、鎳系列電池中低壓快速充電電路。方框圖如圖4-50，分為電源、接地、輸入、輸出。1腳為穩(wěn)壓輸入端、2腳為穩(wěn)壓輸出端、3、4腳分別為時序電路的C端和R端，時序電路的占空比由3、4腳外接電阻電容決定，延時電路的延時時間由5腳外接電阻電容決定，因此稱為延時RC。從充電電路圖中看出，6腳是放電脈沖輸出端，9腳地，10、11腳組成鋸齒波C和R端，鋸齒波的斜率由兩腳間電阻和電容值決定（見圖4-49），12腳稱為同步輸入端，13腳為綜合比較器移相電壓輸入端，14腳時序輸入，15腳方波輸出，16腳充電電壓狀態(tài)檢測輸入。根據(jù)檢測結(jié)果，17腳發(fā)出是否關(guān)斷電路的命令，并由18腳執(zhí)行。
五、充電器的檢測
（一）繪制線路圖
檢測或稱為檢測，是檢查故障必須的手段。檢測還必須在弄清電路來龍去脈之后才能進行。對控制器和充電器，除非特別授權(quán)，廠家向來是不提供線路圖的，因此必須自己想辦法測量繪制線路圖
隨著技術(shù)的發(fā)展，電路板從單層發(fā)展到兩層、三層，基板材料薄而透明。幸運的是控制器和充電器電路不是和復(fù)雜，到目前為止，絕大部分仍然是但層線路，這就給電器修理人員提供機會。
首先在拿到電路板之后，查看正面元器件大致種類、數(shù)量和排列、背面線路的走向和密集程度，對電路有個大致了解。然后固定在有足夠光線的強光燈前，透過電路板對照元器件和線路的關(guān)系，繪制出電路板原圖。根據(jù)原圖再整理改繪線路圖。
（二）分析電路圖
有了線路圖，就可進行仔細的分析。電路分幾個部分，每個部分的功能，元器件在各部分中的角色。同時還應(yīng)詳細知道電路中使用的主芯片、運算器、放大用的集成電路等器件各腳的用途，弄清哪個腳是輸入端、輸出端、控制端、電源和地端、周邊元器件與各腳的關(guān)系等，才能將電路中不同功能區(qū)分開來并確定電流、信號的走向。然后，根據(jù)故障類型判斷可能的原因、出自什么部位、哪一個元器件。
各廠家出產(chǎn)的控制器和充電器所用元器件種類繁多，各不相同，功能也有一定的差異，在書中只能簡單地介紹一些經(jīng)常使用的或新近出現(xiàn)的、典型的元器件的功能和一些測試方法。今天的技術(shù)一日千里，新器件不斷涌現(xiàn)，修理者必須經(jīng)常注意市場和信息動態(tài)，才能把握新的技術(shù)、知識和方法
（三）檢測原則
一般情況下，電路是由左向右，左為輸入，是初端；右為輸出，是終端；上為正，下為負；電路圖中間分成一個至幾個功能單元如檢測、綜合對比運算、調(diào)整、控制指令、執(zhí)行、保護等等。在對電路進行檢測之前，應(yīng)當(dāng)弄清電路的這些結(jié)構(gòu)和功能單元的區(qū)劃、他們之間的關(guān)系。
（四）檢測項目
檢測項目分整體功能檢測、小單元檢測、元器件檢測和線路檢測等。
1、整體檢測項目   分為輸出電壓、電流、波形，正脈沖、反脈沖強度及其間隔、整體效率，各種控制和保護功能等。
2、小單元檢測    有單元輸入和輸出回路及其電壓電流和取樣、調(diào)整或控制效果等。
3、元器件的檢測   主要是集成電路，各種模塊，二、三級管和電阻、電容等。元器件特性是否符合手冊中各級別的標準。經(jīng)運行相當(dāng)時間后，元器件性能偏離程度，阻容變化及其對電路的影響等。
4、檢測內(nèi)容   主要是工作狀態(tài)正常與否，負載狀態(tài)下電壓電流的穩(wěn)定情況，脈寬調(diào)制占空比能否由0～100%順利平滑地調(diào)整，電路的效率和各項功能是否達到規(guī)定指標。
上述這些項目如果一項一項認真測定，需要的儀器和時間是相當(dāng)可觀的，對生產(chǎn)企業(yè)來說是必須做到的，但對專業(yè)維修站，由于條件和工作環(huán)境的限制會有一定難度，但要搞好修理，應(yīng)當(dāng)逐步地做到。
（五）檢測儀器
我國對電子元器件和電子電路測試的儀器和技術(shù)均已達到相當(dāng)水平，可供選用的品種繁多，大部分是生產(chǎn)廠家和維修站必備的，有多功能大型配套設(shè)備，也有小巧靈活的便攜式儀器；有的需要較高的技術(shù)水平才能操作，有的看一下說明書即可使用；有的能測定大型集成電路和復(fù)雜電路板，有的可以在線測試，也可以離線測試元器件。在這些檢測儀器中，不乏測試電動車“四大件”使用的儀器，有些是修理部門必需的。這里介紹幾種常用的、供修理部門選用的檢測儀器。
1、匯能在線測試儀   是北京天惠電子有限公司的產(chǎn)品。有HN1000和HN2000型。儀器的特點是：在沒有圖紙、技術(shù)資料，不了解電路板原理和故障的情況下，可以直接在電路板上測試元器件，得出其性能并經(jīng)過對比判斷其好壞。而不用將元器件從電路板上取下來。
（1）測試系統(tǒng)組成。主機部分：包括控制電路和執(zhí)行電路。電腦部分：WIM98、30G硬盤，1024×768顯卡和隨機附帶專用軟件。附件部分：多種DIP、SMD、PLCC測試夾，測試棒，離線測試板等。另外，還有選件部分，按用途要求選用。
（2）儀器功能：有四種功能，或稱四種測試方式。
○1對元器件在線、離線功能測試：在電路板上直接測試故障電路中元器件的好壞。
a對邏輯器件在線、離線功能測試：能做在線測試的地方都能做離線測試，而且測試結(jié)果更準確。儀器的邏輯器件庫中預(yù)存2000多種邏輯器件名稱及其相關(guān)數(shù)據(jù)，以測試結(jié)果與庫中數(shù)據(jù)對比，得出結(jié)論。儀器的器件庫可以根據(jù)用戶自己需要進行擴充，為常用器件編寫測試程序。
b存儲器測試：包括只讀存儲器PROM、EPROM。屬于選購部分，存儲器中有只讀和讀寫存儲器3000余種。儀器可從存儲器中提取有用數(shù)據(jù)以對測試器件進行對比，以判別好壞。儀器自身也可對存儲器進行檢測。只讀存儲器，可以在線測試和離線測試。在線測試，可采用快速測試，也可以做完全測試。讀寫存儲器應(yīng)做同樣的測試。
c對三端器件測試：對MOSFET、晶閘管等器件做在線測試。
○2元器件端口特征測試：各種元器件端口的模擬特征曲線和數(shù)字器件的管腳狀態(tài)。
○3自定義測試：這種狀態(tài)是用戶控制住所有數(shù)字通道，來完成自己認為需要的、特定的測試。
○4電路網(wǎng)絡(luò)提取及測試：在此功能狀態(tài)下，通過電信號檢查電路板上元器件之間的連接關(guān)系，可以記錄，或通過提取、比較的方式，檢查電路板上元器件之間的關(guān)系是否正確，并以三種格式輸出結(jié)果。主要用于測試電路板上的開路、短路故障。
此外，儀器還能在需要時自動接通電源。測試完成后自動斷開電源。儀器內(nèi)部還備有書寫器，可以做維修記錄。
2、半導(dǎo)體元件測試儀   北京科奇儀器公司的IST-8800半導(dǎo)體元件測試儀。
（1）儀器大小與VCD機相似。
（2）儀器功能：可提供從幾A范圍電流至1200V電壓的電源，做多功能測試；可貯存5～6種不同測試程序；自動檢測任何開路、短路及接口故障；辨認元件型號及正確接腳連接等。
3、Test Pesearch.INC集成電路測試儀
（1）TR-6010型IC Tester：可同時并行測試4個集成電路，測試速度為10MHz，測試通道128。
（2）TR-6020型IC Tester：測試速度為20MHz，可8個IC并行測試，256通道。
（3）TR-6050型IC Tester：測試速度為50MHz，可4個IC并行測試，256通道。
4、電動車綜合測試儀  這是一臺綜合測試電動自行車電機、控制器、調(diào)速手柄和電池的儀器。它的大小相當(dāng)于一個手提箱。
（五）檢測儀器
我國對電子元器件和電子電路測試的儀器和技術(shù)均已達到相當(dāng)水平，可供選用的品種繁多，大部分是生產(chǎn)廠家和維修站必備的，有多功能大型配套設(shè)備，也有小巧靈活的便攜式儀器；有的需要較高的技術(shù)水平才能操作，有的看一下說明書即可使用；有的能測定大型集成電路和復(fù)雜電路板，有的可以在線測試，也可以離線測試元器件。在這些檢測儀器中，不乏測試電動車“四大件”使用的儀器，有些是修理部門必需的。這里介紹幾種常用的、供修理部門選用的檢測儀器。
1、匯能在線測試儀   是北京天惠電子有限公司的產(chǎn)品。有HN1000和HN2000型。儀器的特點是：在沒有圖紙、技術(shù)資料，不了解電路板原理和故障的情況下，可以直接在電路板上測試元器件，得出其性能并經(jīng)過對比判斷其好壞。而不用將元器件從電路板上取下來。
（1）測試系統(tǒng)組成。主機部分：包括控制電路和執(zhí)行電路。電腦部分：WIM98、30G硬盤，1024×768顯卡和隨機附帶專用軟件。附件部分：多種DIP、SMD、PLCC測試夾，測試棒，離線測試板等。另外，還有選件部分，按用途要求選用。
（2）儀器功能：有四種功能，或稱四種測試方式。
○1對元器件在線、離線功能測試：在電路板上直接測試故障電路中元器件的好壞。
a對邏輯器件在線、離線功能測試：能做在線測試的地方都能做離線測試，而且測試結(jié)果更準確。儀器的邏輯器件庫中預(yù)存2000多種邏輯器件名稱及其相關(guān)數(shù)據(jù)，以測試結(jié)果與庫中數(shù)據(jù)對比，得出結(jié)論。儀器的器件庫可以根據(jù)用戶自己需要進行擴充，為常用器件編寫測試程序。
b存儲器測試：包括只讀存儲器PROM、EPROM。屬于選購部分，存儲器中有只讀和讀寫存儲器3000余種。儀器可從存儲器中提取有用數(shù)據(jù)以對測試器件進行對比，以判別好壞。儀器自身也可對存儲器進行檢測。只讀存儲器，可以在線測試和離線測試。在線測試，可采用快速測試，也可以做完全測試。讀寫存儲器應(yīng)做同樣的測試。
c對三端器件測試：對MOSFET、晶閘管等器件做在線測試。
○2元器件端口特征測試：各種元器件端口的模擬特征曲線和數(shù)字器件的管腳狀態(tài)。
○3自定義測試：這種狀態(tài)是用戶控制住所有數(shù)字通道，來完成自己認為需要的、特定的測試。
○4電路網(wǎng)絡(luò)提取及測試：在此功能狀態(tài)下，通過電信號檢查電路板上元器件之間的連接關(guān)系，可以記錄，或通過提取、比較的方式，檢查電路板上元器件之間的關(guān)系是否正確，并以三種格式輸出結(jié)果。主要用于測試電路板上的開路、短路故障。
此外，儀器還能在需要時自動接通電源。測試完成后自動斷開電源。儀器內(nèi)部還備有書寫器，可以做維修記錄。
2、半導(dǎo)體元件測試儀   北京科奇儀器公司的IST-8800半導(dǎo)體元件測試儀。
（1）儀器大小與VCD機相似。
（2）儀器功能：可提供從幾A范圍電流至1200V電壓的電源，做多功能測試；可貯存5～6種不同測試程序；自動檢測任何開路、短路及接口故障；辨認元件型號及正確接腳連接等。
3、Test Pesearch.INC集成電路測試儀
（1）TR-6010型IC Tester：可同時并行測試4個集成電路，測試速度為10MHz，測試通道128。
（2）TR-6020型IC Tester：測試速度為20MHz，可8個IC并行測試，256通道。
（3）TR-6050型IC Tester：測試速度為50MHz，可4個IC并行測試，256通道。
4、悍馬電動車綜合測試儀  這是一臺綜合測試電動自行車電機、控制器、調(diào)速手柄和電池的儀器。它的大小相當(dāng)于一個手提箱。打開箱蓋，操作面板即顯示在面前。
從圖中看到面板分3個層次：最上面為數(shù)碼管顯示部分，中間為控制調(diào)節(jié)部分，下面為不同測試項目的接線柱。另外還有儀器自身控制和管理旋鈕、開關(guān)等。
4組數(shù)碼管分別是（1）顯示電池、電機電流；（2）顯示電池充放電電壓；（3）顯示電池充放電電流；（4）顯示調(diào)速手柄電壓。
（六）自制測試儀表板
1、功能   自制測試儀表板可用于測定電機、控制器，充電器效率，電池容量利用率，觀察測定控制器和充電器各種情況下的狀態(tài)，調(diào)速手柄功能，制動斷電和電機堵轉(zhuǎn)等，可以說是一臺簡易全能測試儀。它主要是用測定的電壓、電流的顯示，判斷被測器件功能是否正常，并計算功率和容量。因此，儀表板較適用于被測試體的測試和要求，是一部簡單、經(jīng)濟、實用的土儀器（參見圖4-20）。自制測試儀表板分三部分：一個交流電源測試部分和兩個直流電測試部分。
2、器件準備  按圖中部設(shè)要求，選擇自己認為合適的器件。儀表板的電壓容易滿足，有時電流稍大一點，但不會超過10A；轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)動靈活、觸點不飄、接觸可靠，轉(zhuǎn)軸穩(wěn)固、不搖擺，插座銅片彈性好、與插頭的圓柱或扁片配合好，不活動；重點應(yīng)當(dāng)放在選購表頭上，無論電壓表還是電流表，購買時當(dāng)場檢查準確，仔細校對一下，不可有較大的誤差，應(yīng)當(dāng)與標準比較，以確定表的準確度。
（1）兩種電壓表：直流電壓表和交流電壓表。交流低壓表不需加工，50V直流電壓表應(yīng)按所用電池種類劃定電壓區(qū)域，進行表盤加工。方法是先把表前蓋卸下露出表盤，用軟毛刷將盤面清潔一下，經(jīng)測定比對仔細確認充電終止電壓和放電終止電壓的位置，然后用筆將不褪色的紅色按要求刻畫在表盤上，在電池放電終止電壓和充電終止電壓位置各劃一條刻度線，這是電壓表指針的上限和下限；在未充電狀態(tài)下，將電池接入電路，電壓表指針應(yīng)當(dāng)在兩條紅線之間。如果電池接入后電壓值在紅線之外，說明電池有問題。
（2）電流表：最大量程10A，最小量程10Ma。
（3）自制測試儀表板板面分3段：
Ⅰ段交流電測試用兩只表。交流電壓表為250V，交流電流表最好是1A或2A以下。Ⅰ段掌握不同充電階段交流電壓電流變化情況，如果有交流功率表，則讀數(shù)更準確些。在Ⅰ段板面要設(shè)置交流電源輸入口和電流經(jīng)過兩只表后的電源輸出口。輸出口只能用于充電器，所以插座要與充電器插頭配套。
Ⅱ段有4個表。一個0～50V的直流電壓表，一個10A電流表，一個1A電流表和一個100mA電流表。3只電流表用一個三位轉(zhuǎn)換開關(guān)連接（如果讀者自己能夠計算，用一只電流表配以電阻和轉(zhuǎn)換開關(guān)來變換量程，則只用一只電流表即可）。左端設(shè)電源輸入插口，并與充電器輸出插頭配套（可以接受充電器、電池的電源輸入）；右端設(shè)電源輸出插口，為被測體（如被充電池、被測控制器等）提供電源。
Ⅲ段有一個電壓表和兩個電流表。電壓表量程仍為0～50V，電流表量程分別為15A和1A，由兩位轉(zhuǎn)換開關(guān)連接?！、蠖沃饕菧y定電機性能的，其輸出端接有刷直流電機，輸入端接36V電壓控制器過載電流定在12A位置。電流表在這個位置刻畫紅線。
在Ⅱ、Ⅲ段同時測定布設(shè)的方式下，不能測定控制器的幾個指標項目，也能測定電池的實際容量。
由于自制測試儀儀表板沒有自動記錄分析功能，所以應(yīng)當(dāng)以記錄表格配合使用。預(yù)備好記錄表格，定時仔細記錄兩段各表的的讀數(shù)，以便事后進行計算和分析。
測試儀表板的線路布設(shè)參見圖4-21所示。注意：為了容易看圖和理解，線路圖中各表位、布線和鉆孔是從面板一側(cè)看到的方位和布設(shè)，實際制作時應(yīng)將它翻過來，即Ⅲ段在最左邊、Ⅰ段在最右邊。
（4）儀表板的用途：中小型維修站和業(yè)余愛好者如果有一個稱心如意的測試儀表板，那么，在修理時便能讓你得心應(yīng)手，可以幫助你做很多事情。
○1測定充電器的工作情況。將Ⅰ段輸入口接交流電源，輸出口接充電器，充電器便可以充電。這時充電器的輸出端不直接接到電池上，而是接到Ⅱ段的輸入口，電池則接到Ⅱ段的輸出口。這種方式可同時測定：a.充電器在整個充電過程中的耗電量；b.從電流表觀察到充電器充電中是否有反脈沖和反脈沖動作間隔與強度；c.電池從放電終止充到充電終止電壓時消耗的電量；d.從充電器消耗的電量到電池實際得到的電量，計算充電器的效率。
○2測定電池的容量。如圖4-54所示，電池充電到終止電壓后擱置半小時，然后作為電源將電池輸出接到Ⅱ段的輸入端，Ⅱ段的輸出端接控制器，經(jīng)控制器調(diào)壓后作為電源送入Ⅲ段的輸入口，Ⅲ段的輸出口則接被測有刷直流電機。起動電源、轉(zhuǎn)動調(diào)速手柄，使電機勻速運轉(zhuǎn)。在運轉(zhuǎn)中，每隔20min對各表電壓電流讀數(shù)做一次記錄，直至電池放電達到放電終止電壓為止。按每段時間內(nèi)平均電壓和電流的乘積，得出電池的實際Wh或Ah。這是電池的實際容量（能量），也是控制器實際消耗的能量。Ⅲ段讀數(shù)則是控制器實際供出的能量，利用測得的數(shù)據(jù)可計算：a.充一次電的實際容量；b.將前面測得充電時耗用的能量與本次供出的能量對比，得出電池的充放電效率；c.計算出控制器的效率。
自制測試儀表板的缺點是不能測試無刷直流電動機，因為無刷直流電動機不僅是3根相線，而且在每根相線中的電流是交變的方波。有刷直流電動機之所以能測定，是因為有刷直流電動機雖然也由脈沖調(diào)制速度，脈沖寬度隨控制信號而變化，但電流方向總是一定的。它有兩根線，一根正極，一根負極，直流電流表能夠顯示。
（七）電路及元器件檢測方法
1、一般測量要求
（1）檢測必須找準檢測點，點不準確，測出的結(jié)果會造成誤導(dǎo)，使您判斷錯誤。一般情況下，整體電路應(yīng)找準的是電壓和電流檢測點；元器件要分清輸入、輸出，電壓源、地、控制極等，各腳電壓都有參考值。在帶電情況下，先測量各腳對地電壓值，然后查表或完好元器件正確數(shù)值比對。開關(guān)電路中三端式器件比較多，測量也并不難，主要是在線測量各腳絕對值或各腳數(shù)值之間關(guān)系。
（2）有時電路工作不正常，經(jīng)過調(diào)試又恢復(fù)正常，根本不是故障，所以發(fā)現(xiàn)問題不能上來就想著手解決，應(yīng)先分析電路不正常的性質(zhì)和特點，然后逐級小心測試。
（3）充電器和控制器采用的元器件很多，這里只能對有代表性的一些常用元器件特征與檢測做典型介紹。
2、運算放大器的測試  
運算放大器是電動自行車經(jīng)常用到的，尤其是控制器。有時運算放大器集成在專用芯片內(nèi)，無法測試也用不著調(diào)試。這里指的是分立使用時運算放大器的調(diào)試。運算放大器典型原理圖，如圖4-55所示。
（1）靜態(tài)測量與調(diào)試。在檢測中要求，運算放大器輸入為0時，輸出也必須為0。但由于電路中元器件配置不對稱，很難使輸出為0。這是因為存在失調(diào)電壓和失調(diào)電流，遇到這種情況應(yīng)當(dāng)設(shè)法解決。方法是：
（2）動態(tài)測量與調(diào)試。電路工作中各種動態(tài)及波形顯示：測量方法是用信號源、電路負載和示波器，從其輸入端輸入信號時，電路中各階段應(yīng)有相應(yīng)輸出的信號，示波器上呈現(xiàn)相應(yīng)的波形。
下面以5G23型運算放大器為例，簡單介紹其使用。以原圖為例，它的外形是一個8腳草帽管，以缺口為界，順時針排列腳號。4、7腳為正、負電源，6腳為放大輸出，2、3腳為輸入腳。在2腳標有一個“―”，表示從這個腳輸入的信號，到6腳為放大輸出，變成相反的放大信號，稱之為“翻轉(zhuǎn)”。3腳標有一個“+”號，6腳輸出的放大信號與它是相同的。
我們看它的內(nèi)部構(gòu)造（圖4―56a）是2腳控制的三極管，它是PNP結(jié)；而3腳控制的是NPN結(jié)（圖4―56b），兩者并聯(lián)，且由同一線路輸入，由一線路輸出，由此得到相反的輸出。前面介紹的集成電路，都有一至幾個運算放大器，而電路中，比較、運算都是不可缺少的。
運算放大器一般集合10個以上三極管，在電路給定的電壓范圍內(nèi)，放大倍數(shù)可達到成千上萬倍，甚至接近電路電源Ec，放大器本身進入飽和區(qū)。
運算放大器的用途是作比例運算、加法運算，作信號比較器、乘法器、除法器等。
3、霍耳集成電路的測試
（1）霍耳器件是電動自行車經(jīng)常采用的控制型元件，調(diào)速手柄發(fā)出速度控制指令，無刷直流電動機在運轉(zhuǎn)中的換向，多是采用霍耳器件完成。還有霍耳型數(shù)字式里程速度表等?；舳骷念愋鸵灿泻脦追N，一般都是按用途分類。
（2）電動自行車使用的霍耳傳感器平面尺寸為3×4mm，厚1.2mm，應(yīng)當(dāng)有4條引出線，即：輸入工作電壓一對，輸出信號電壓一對，其中2根接地線并成一根共用線引出。這樣，實際上就只有3根引出線了，所以我們看到的只有3根線。它的共用線位于3根線中間，兩旁是工作電壓正極電壓+5V，另一側(cè)是輸出電壓線，根據(jù)用途不同輸出電壓也不同。
（3）霍耳集成電路分兩大類
一類是線性輸出，稱線性霍耳集成電路，型號有UGN3501、UGN3503。它輸出的信號電壓隨磁場強弱而連續(xù)變化，隨磁場的增強而升高，隨磁場的遠離、場強變?nèi)醵档停蠹s每增加一個特斯拉的場強，電壓可提高7V，當(dāng)場強在0點時，輸出電壓為3.6V，實際使用的磁場強度只有0.3特斯拉，最高5.2V，以后則增高特別緩慢直至為0。調(diào)速手柄一般使用這一類產(chǎn)品。另一類是開關(guān)性霍耳集成電路，它有三種，電動自行車無刷直流電動機采用的是其中雙極型開關(guān)電路（又稱鎖存型），型號有UGN3175、UGN3177。其特點是有鎖存功能。無刷電機換相霍耳集成電路尺寸大小與線性霍耳集成電路一樣，同樣也是三只腳輸入的，工作電壓也是+5V，中間是共用腳。
（4）霍耳集成電路的檢測準備很簡單，一個用萬用表，一塊磁鐵。測試前，首先使霍耳集成電路處于有電壓的工作狀態(tài)。將萬用表旋鈕轉(zhuǎn)到直流電壓10V檔，黑表筆始終接在中間腳上，紅表筆則分別測兩側(cè)引腳，輸入腳應(yīng)給5V電壓，再用磁鐵接近霍耳電路，測其輸出腳，應(yīng)當(dāng)有電壓輸出。
（5）對調(diào)速手柄，使磁鐵漸漸遠離電路，輸出電壓應(yīng)漸漸降低；而對開關(guān)鎖存型電路，在導(dǎo)通后無論磁鐵是否接近或遠離，其輸出不變，只有當(dāng)磁鐵翻轉(zhuǎn)到另一面時，輸出才截止。
（6）有時現(xiàn)場測試分辨不出磁極的極性，翻轉(zhuǎn)交替試驗是最好的方法，這面不行換成另一面，不必費時去測定極性。
4、場效應(yīng)管（MOSFET）
（1）是一種后來居上的功率型開關(guān)器件，開關(guān)時間為ns級，開關(guān)頻率較高。即使考慮到引線和外殼分布電感的影響，最高頻率也在500kHZ以上(動自行車控制器使用100kHZ下），這個指標比雙極型功率管高1~2個數(shù)量級。因為它是V形槽，故又稱VMOS，是垂直導(dǎo)電式，MOS管共有3種，有平面型的如DMOS，還有一種TMOS則是二者優(yōu)點兼有的，即輸入阻抗高、開關(guān)速度快、通態(tài)電阻低、耐壓高、成本低。
（2）對VMOS，只判斷出柵極即可，它的源極和漏極是對稱的，可以互換，二者不必區(qū)別，源、漏極間電阻為幾千歐姆。
（3）如何區(qū)分溝道。鑒別的方法是將萬用表撥到1kΩ檔，黑筆接一個極，紅筆輪流碰其余兩個極，若阻值都很大，說明都是反向電阻，這是N溝道管，黑筆接的是柵極。相反，接法不變，但電阻都很小，這是P溝道管，黑筆接的仍然是柵極。
5、集成電路的測試
（1）一般測試：只能用測試的方法測定各腳狀況。如：各腳對地電壓、電源功耗、輸入和輸出電平電壓、輸入輸出波形等一些項目，基本能判斷電路的功能和內(nèi)部工作是否正常，但集成電路不能調(diào)試。集成電路在不同電路中的功能不同，周邊器件差異很大，各腳電壓也有變化，只能將測試結(jié)果與完好集成電路作對比，可以較精確的判斷該集成電路是否完好正常。
（2）以集成電路TL494的測定做典型示例：
○1準備工作：準備能滿足測試項目要求的儀表，對集成電路的測試要選功能比較全面的，比如數(shù)字式萬用表，型號以MS68型和MS8201型數(shù)字萬能表比較實用。它們能測到的頻率分別為150kHZ和200kHZ。另外需要一臺示波器、可調(diào)線繞電阻等。
○2測量振蕩頻率：首先將萬用表選擇旋鈕旋到200 kHZ檔，初測TL494最高振蕩頻率（對其它集成電路如低于200 kHZ，可隨時調(diào)整檔位），以求準確。TL494的振蕩在5、6腳，其振蕩頻率決定于電路設(shè)計要求，調(diào)整到要求的頻率需通過5、6腳的RT、CT。因此萬用表表筆應(yīng)接在這兩個腳，測定其鋸齒波。充電器和控制器電路的振蕩頻率一般在20~80 kHZ，測定結(jié)果是其中某值，說明集成電路的振蕩正常、電阻電容值正確。如果沒有任何振蕩跡象，應(yīng)當(dāng)檢查接觸點和表筆、接線等。重新測試后仍測不到數(shù)值，說明集成電路有問題。如果頻率不準，說明問題在RT、CT，可視情況適當(dāng)調(diào)整或更換。
○3測量占空比：準備好示波器，將TL494的輸出腳9、10接在示波器輸入接口，并預(yù)先給9、10腳加額定負載。注意，沒有額定負載，測出的占空比是不準確的，會偏離原設(shè)計值。對控制器而言，其負載是功率MOSFET，對充電器，其負載是下級受控器件，或稱被驅(qū)動的器件。觀察示波器顯示的9、10腳輸出的波形，同時調(diào)整占空比；對控制器，調(diào)整調(diào)速手柄，由0旋至最大，對充電器，調(diào)整6腳電阻值由0調(diào)至最大(容CT**同時調(diào)整）。這時從示波器中應(yīng)當(dāng)看得到占空比由0至100%范圍內(nèi)均勻變化。
○4測量輸出電壓范圍：將數(shù)字萬能表選擇鈕旋轉(zhuǎn)至直流50V電壓檔，測量TL494輸出端在空載和負載兩種條件下的輸出電壓，輸出腳為8腳、11腳。調(diào)整負載電阻，當(dāng)負載增大時，電壓提高，電壓變化反應(yīng)靈敏。
○5軟起動：對有軟起動功能的集成電路測定軟起動時，將數(shù)字萬用表撥至直流電壓檔，測其軟起動腳的對地電壓。按模擬操作開機后，從顯示窗口應(yīng)能觀察到軟起動腳電壓由0“逐漸升高”，而不是突然升高，這是軟起動的保護特點，是通過輸出電壓的緩慢建立而完成。
另外，還可以測定各種芯片的其它功能和數(shù)據(jù)。
六、其它常用元器件簡介
充電器使用的元器件品種和型號很多，二極管、三極管、三端放大器、多腳集成電路等。
充電開關(guān)電路經(jīng)常采用的元器件有晶體管、場效應(yīng)管、單結(jié)晶體管、晶閘管、三端穩(wěn)壓器、穩(wěn)壓集成電路、功率放大器、大功率