電動自行車控制器電路及原理分析

(6)電動機(jī)有刷控制器小結(jié)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(fù)線，兩條電機(jī)接線，三條速度轉(zhuǎn)把接線，剎車把接線，鑰匙接線。儀表接線等。進(jìn)一步判斷霍爾速度轉(zhuǎn)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(zhuǎn)把的接地端懸空；加電不轉(zhuǎn)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(guān)、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(jī)問題等。確實認(rèn)定是控制器內(nèi)部故障，再打開檢查維修。
　　要認(rèn)清控制器內(nèi)部關(guān)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(biāo)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(rèn)定，例如：續(xù)流二極管兩端和電機(jī)兩條線是并聯(lián)關(guān)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(jī)，穩(wěn)壓器78xx則不接電機(jī)。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(fù)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(jìn)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(zhuǎn)把的速度信號。PWM的驅(qū)動信號加到VDMOS柵極。
　　維修重點(diǎn)：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(zhuǎn)。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(dǎo)熱絕緣片并涂上導(dǎo)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(bǔ)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(fù)雜，只要檢查關(guān)鍵點(diǎn)，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(guān)鍵點(diǎn)，它為高電位時，芯片關(guān)閉輸出，如果它為高電位，要檢查造成原因，例如欠壓保護(hù)，霍爾調(diào)速把故障等；④腳在有刷控制器中也是關(guān)鍵點(diǎn)，它為高電位(3.6V)時，芯片關(guān)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(guān)鍵點(diǎn)，例如VDMOS柵極電壓是否隨霍爾速度轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)動變化等。

　　功率開關(guān)管損壞的原因和對策：
　　1)熱損壞開關(guān)管過熱后性能下降，極易損壞。開關(guān)管發(fā)熱主要是導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗。導(dǎo)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(yán)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(guān)通過放大區(qū)時間過長，通過改善(柵極驅(qū)動和泄放)電路設(shè)計解決。欠壓保護(hù)和過流保護(hù)工作在臨界(如堵轉(zhuǎn)引起逐周過流保護(hù)動作)時，切換頻繁，PWM頻率升高，開關(guān)管開關(guān)損耗隨頻率升高而升高造成過熱。關(guān)于欠壓保護(hù)工作在臨界切換頻繁的改進(jìn)，采用改進(jìn)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(guān)管本身耐壓不夠，當(dāng)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(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格篩選，并聯(lián)應(yīng)用器件要經(jīng)過配對，否則易損壞；外因主要是電機(jī)大電流工作時，突然關(guān)斷，引起瞬間高反電勢，例如有刷電機(jī)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(fù)(或肖特基)管。還有，在開關(guān)管DS間加阻容吸收保護(hù)。
　　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(guān)管。但是，大功率場效應(yīng)管耐壓和導(dǎo)通電阻制造時是有矛盾的，例如耐壓60V左右的管子，導(dǎo)通電阻可以做到8mΩ，耐壓升高到100V，導(dǎo)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(qū)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(hù)改為欠壓提示，不關(guān)斷等。

2.無刷控制器
　　

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