電動自行車控制器電路及原理大全
(6)電動機有刷控制器小結及維修
無論更換原配套、還是換用其他品牌的有刷控制器,首先要搞清控制器的幾條基本連線:電源正、負線,兩條電機接線,三條速度轉把接線,剎車把接線,鑰匙接線。儀表接線等。進一步判斷霍爾速度轉把三條接線,具體到哪一條是+5V、地和速度信號,剎車把接線是斷開有效還是短路有效等。
修理有刷控制器,首先要根據(jù)現(xiàn)象粗略估計損壞部位,排除控制器外部接觸不良等低級故障。例如:飛車現(xiàn)象可能是VDMOS擊穿,也可能是霍爾速度轉把的接地端懸空;加電不轉可能是控制器故障,也可能是外部連線燒斷或接觸不良,特別是剎車開關、鑰匙、電池等部位;加載無力可能是電流取樣電阻脫焊,也可能是電機問題等。確實認定是控制器內(nèi)部故障,再打開檢查維修。
要認清控制器內(nèi)部關鍵器件,有些器件外形一樣,例如TO-220封裝的VDMOS、三端穩(wěn)壓器78xx、續(xù)流二極管等。生產(chǎn)廠商為保密往往把元器件的印刷標示打磨掉了,給維修增加了麻煩。小功率控制器,可根據(jù)連線部位等特征來認定,例如:續(xù)流二極管兩端和電機兩條線是并聯(lián)關系,用萬用表測一下就清楚了;VDMOS和三端穩(wěn)壓器78xx雖然都有一端接地,但VDMOS一端接電機,穩(wěn)壓器78xx則不接電機。集成塊也可以從腳數(shù)和連線部位等特征來區(qū)分,例如:TL494是16腳的。LM324和LM339是14腳的,LM393和LM358是8腳的;雖然LM324和LM339都是14腳的,但是供電腳不同,LM324供電端是④腳,而接地端是⑾腳。LM339供電端是③腳.接地端是⑿。
接有直徑1mm長度大約1cm的鎳銅絲或康銅絲的電阻,一般是電流取樣電阻,一端接VDMOS的源極S,一端接電池負極(粗黑),康銅絲兩端受熱很易造成焊錫脫落??赡茉斐奢p載正常、重載無力等故障。
根據(jù)原理圖可以進一步沿信號通路分析,有刷控制器核心部位就是PWM。它前面的輸入信號,一路是三角波發(fā)生器的三角波,一路是霍爾速度轉把的速度信號。PWM的驅動信號加到VDMOS柵極。
維修重點:一是VDMOS??刂破髦芯褪荲DMOS損壞率高,多數(shù)為DS間擊穿.造成加電就高速旋轉。在不加電情況下,用萬用表一測便知,一般換用好管故障就會排除。更換時,要注意絕緣和散熱,要墊上導熱絕緣片并涂上導熱硅脂,固定好散熱板的緊固件。伴隨VDMOS擊穿,還可能有其他周邊元件損壞。如互補推挽下管PNP管等。另一個是穩(wěn)壓電源,可以帶電檢查其輸出是否為額定穩(wěn)壓值,如沒有,排除輸出短路后,再沿電路向前檢查。對于控制芯片采用TL494的電路,盡管內(nèi)部復雜,只要檢查關鍵點,就能判斷大致情況。TLA94第⒁腳為+5V參考電源輸出端,如⑿腳供電正確,⒁腳沒有+5V。一般就是芯片壞了;③腳也是關鍵點,它為高電位時,芯片關閉輸出,如果它為高電位,要檢查造成原因,例如欠壓保護,霍爾調速把故障等;④腳在有刷控制器中也是關鍵點,它為高電位(3.6V)時,芯片關閉輸出,如果它為高電位,要檢查造成原因。也可以檢查后部的關鍵點,例如VDMOS柵極電壓是否隨霍爾速度轉把轉動變化等。
功率開關管損壞的原因和對策:
1)熱損壞開關管過熱后性能下降,極易損壞。開關管發(fā)熱主要是導通損耗和開關損耗。導通壓降和電流的乘積越大發(fā)熱越多。壓降大原因之一是器件本身問題,靠嚴格篩選解決,并聯(lián)使用要經(jīng)過配對;壓降大原因之二不是器件本身問題,是開關通過放大區(qū)時間過長,通過改善(柵極驅動和泄放)電路設計解決。欠壓保護和過流保護工作在臨界(如堵轉引起逐周過流保護動作)時,切換頻繁,PWM頻率升高,開關管開關損耗隨頻率升高而升高造成過熱。關于欠壓保護工作在臨界切換頻繁的改進,采用改進施密特電路,正反饋加一個二極管和一個電阻。
2)電壓擊穿主要是開關管本身耐壓不夠,當電壓過高的一瞬間,還沒來得及將熱傳到散熱器,管子DS就擊穿了,所以也稱冷擊穿。器件本身應經(jīng)過嚴格篩選,并聯(lián)應用器件要經(jīng)過配對,否則易損壞;外因主要是電機大電流工作時,突然關斷,引起瞬間高反電勢,例如有刷電機碳刷接觸不良。解決方案是并聯(lián)大電流、高速、低壓降續(xù)流二極管.例如采用30A雙快恢復(或肖特基)管。還有,在開關管DS間加阻容吸收保護。
3)提高大功率控制器可靠性對策 大功率控制器要采用大電流高反壓耐高溫開關管。但是,大功率場效應管耐壓和導通電阻制造時是有矛盾的,例如耐壓60V左右的管子,導通電阻可以做到8mΩ,耐壓升高到100V,導通電阻就成幾倍增加。行之有效的措施是:一是降低振蕩頻率;二是增加并聯(lián)器件數(shù);三是增加驅動功率;四是加大散熱板面積;五是振蕩、三角波形成、PWM等電路不用WPM專用芯片TL494等,而選用故障率較低的比較器(LM339)、簡單門電路等器件制作;六是功率冗余,就是功率管和續(xù)流管多只并聯(lián),但要特別注意分布參數(shù);七是欠壓保護改為欠壓提示,不關斷等。
2.無刷控制器
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