笔者近日得到一款电动自行车的充电器,该充电器的电路设计独特,没有任何电感性器件和滤波电容,既不是开关电源也不用变压器降压。可直接将220V市电变成36V给电瓶充电,充电电流为1.8A,浮充状态电流为0.l6A。
经分析发现,该充电器实为电容降压式充电器,但因为设计了火线、零线自动识别电路,无论火线、零线是否接反,输出端都不电人,并且识别电路结构简单,工作可靠。
该充电器电路如下图所示。
图中IC1、IC2为运算放大器HAl7358,K1、K2、K3为三只继电器(图中触点状态为不工作时的状态),U1、U2为两个整流全桥,Cxl、Cx2是用沥青包装的两个圆柱形,一大一小,用万用表测量判定为:Cxl是l50kΩ电阻和22uF的无极性型电容并联;Cx2是l50kΩ电阻和3.3uF的无极性型电容并联,Lx为20cm长的软导线打结后粘在壳内,VD1、VD2分别为绿色、红色发光二极管。
工作原理:当不接电瓶只接市电220V时,VS1截至,K3线圈中因为没有电流通过,触点不能吸合,因此所有电路不工作。接上电瓶后,在剩佘电量的作用下,电流通过K3的线圈和VS1构成回路,使K3吸合,交流220V通过K2的中间触点、上左、下右、Cx2、U1构成一个回路,使U1输出脉动电流,再通过隔离二极管VD3、VD4给电瓶充电(此时压降主要在Cx2上)。另外还有一个回路:交流220V通过K3、K2、K1、Cxl、U2构成回路(压降主要在Cxl上),此时U1、U2两个桥都工作,以较大的电流给电瓶充电(1.8A),同时VD2红色指示灯发光,表示充电器工作在大电流状态。
随着电瓶电压的升高,IC1第3脚的取样电压也升高,当达到一定值时,由第1脚输出高电位,使VS3导通,K1中有电流通过,继电器吸合,触点改为上通,将Cxl切断,U2不工作,只有U1工作,充电电流较小(0.l6A),电瓶进人浮充状态。同时VDI绿色指示灯发光,表示充电器工作在浮充状态。
火线、零线识别系统由Lx、VT1、IC2、VS2、K2构成,这也是此充电器电路的一个独到之处。当火线接于Cxl、Cx2左端时,因为压降主要在Cxl、Cx2上,所以充电输出端为零线低电位,使用者不会触电。若火线、零线接反,就会使充电输出端及Lx周围元件处于高电位,并以电磁波的形式向外辐射能量,由于感应的作用使Lx接收到此能量,又因为VT1的发射极通过电阻直接与地相连,所以加在VT1的基极、发射极上的电压有90。
的相位差,使VT1导通,发射极电位升高,IC2第3脚电位升高,第1脚输出高电位,使VS2导通,K2线圈中有电流通过,继电器动作,使触点翻转(上边触点中间接右,下边触点中间接左),通俗地说就是火线接对了K2不动作,火线接反了K2动作。这样进入充电器的市电永远是火线加在Cxl、Cx2的左端,保证了使用者的安全。
图中VS4、VS5两个单相晶闸管,其作用是增加充电电流交流脉冲的幅度,使一个个大脉冲对电瓶充电,可防止电瓶酸化,对已经酸化的电瓶有激活作用。
此充电器的优点是可延长电瓶的寿命,对酸化的电瓶可激活,但缺点是市电输入电流较大,当电瓶电压太低时(31.5V)不能工作。因为K1、K2、K3选用的是48V继电器,电压太低就不能动作(笔者已试过)。
另外,此电路还可以简化,IC1、IC2选用的是双运算放大器,可以省去一个,用一只同样可以完成此功能。