电瓶车充电器3842应用

1、电瓶乍充电器电路图根据电动自行车铅酸蓄电池的特点，当其为36v/12aii时，采用限压恒流充电方式，初始充电电流最大不宜超过3a。也就是说，充电器输出最大达到43v/3a/129w,已经可满足。在充电过程中，充电电流还将逐渐降低。以h前开关电源技术和开关管生产水平而言，单端开关稳压器输出功率的极限值已提高到180w,茯至更大。输出功率为150w以下的单端它激武开关稳床器，其可靠性己达到极窩的程度。mos fet开关管的应用，成功地解决了开关管二次击穿的难题，使开关电源的可靠性更上一层楼。目前，应用最广的、也是最早的可宜接驱动mos fet开关管的单端驱动器为mc3842。mc3842在稳定输出

2、电压的同吋，还具冇负载电流控制功能，因而常称其为电流控制型开关电源驱动器，无疑用于充电器此功能具有独特的优势，只用极少的外围元件即可实现恒压输出，同时述能控制充电电流。尤其是mc3842可直接驱动mos fet管的特点，可以使充电器的可靠性大幅提高。由于mc3842的应用极广，本文只介绍其特点。mc3842为双列8脚单端输岀的它激式开关电源驱动集成电路，其内部功能包括：基准电压稳压器、误差放人器、脉冲宽度比较器、锁存器、振荡器、脉宽调制器(pwm)、脉冲输出驱动级等等。mc3842的同类产品较多，其中可互换的有uc3842、ir3842n、sg3842、cm3842(国产)、lm3842等。m

3、c3842内部方框图见图1。其特点如下：单端pwm脉冲输出,输出驱动电流为200ma,峰值电流可达1a。启动电压大于16v,启动电流仅1ma即可进入工作状态。进入工作状态后，工作电压在1034v之间，负载电流为15ma。超过正常工作电压，开关电源进入欠电压或过电压保护状态,此时集成电路无驱动脉冲输出。内设5v/50ma基准电压源，经2:1分压作为取样基准电压。输出的驱动脉冲既町驱动双极型品体管，也可驱动mos场效应管。若驱动双极型品体管, 宜在开关管的基极接入rc截止加速电路，同时将振荡器的频率限制在40khz以下。若驹动mos场效应管，振荡频率由外接rc电路设立，工作频率最高可达500khz

4、。内设过流保护输入（第3脚）和谋差放大输入（第1脚）两个脉冲调制（pwm）控制端。谋差放大器输入端构成主脉宽调制（pwm）控制系统，过流检测输入町对脉冲进行逐个控制，百接控制每个周期的脉宽，使输出电压调整率达到0.01%/vo如果第3脚电压大于iv或第1脚电压小于1v,脉宽调制比较器输出高电平使锁存器复位，直到下一个脉冲到來时才重新置位。如呆利川第1、3脚的电平关系，在外电路控制锁存器的开/闭，使锁存器每个周期只输出一次触发脉冲，无疑使电路的抗干扰性增强，开关管不会误触发，可靠性将得以提高。内部振荡器的频率由第4、8脚外接电阻和电容器设定。同时，内部基准电压通过第4脚引入外同步。第4、8脚外接

5、电阻、电容器构成定时电路，电容器的充/放电过程构成一个振荡周期。当电阻的设定值大于5kq时，电容器的充电时间远大于放电时间，其振荡频率可根据公式近似得出：f =l/tc=l/0.55rc=1.8/rc。由mc3842组成的输出功率可达120w的铅酸蕎电池充电器如图2所示。该充电器屮只有开关频率部分为热地，mc3842组成的驱动控制系统和开关电源输出充电部分均为冷地，两种接地电路rfl输入、输岀变压器进行隔离，变压器不仅结构简单，而且很容易实现初次级交流2000v的抗电强度。该充电器输出端电压设定为43v/1.8a,如有需要可将电流调定为3a,用于对容量较大的铅酸蓄电池充电（如用于对容量为30a

6、h的蓄电池充电）。市电输入经桥式整流后，形成约300v宜流电压，因而对此整流滤波电路的要求与通常有 所不同。对蓄电池充电器来说，桥式整流的100hz脉动电流没必要滤除干净，严格说100hz的 脉动电流对蓄电池充电不仅无害，反而冇利，在一定程度上可起到脉冲充电的效果，使充电过程 中萧电池的化学反应有缓冲的机会，防止连续大电流充电形成的极板硫化现象。虽然1.xa的初 始充电电流人于蓄电池额能容量c的1/10,间歇的大电流也使蓄电池的温升得以缓解。因此， 该滤波电路的c905选用47pf/400v的电解电容器，其作用不足以使整流器120w的负载屮纹波 滤除干净，而只降低整流电源的输出阻抗，以减小开关

7、电路脉冲在供电电路中的损耗。c905的容量减小，使得该整流器在满负载时输岀电压降低为280v左右。u903按mc3842的典型应用电路作为单端输出驳动器，其各引脚作川及外围元件选择原则如下(参见图i、图2)。丄1w第1脚为内部误差放大器输出端。谋差电压在ic内部经di、d2电平移位，rl、r2分压 后，送入电流控制比较器的反向输入端，控制pwm锁存器。当1脚为低电平时，锁存器复位， 关闭驱动脉冲输出，直到f个振荡周期开始才重新置位，恢复脉冲输岀。外电路接入r913(10 kq)、c913(0.1|if),川以校止放大器频率和相位特性。第2脚内部误差放大器反相输入端。充电器正常充电时，最高输出电

8、压为43v。外电路市 r934(16kq)、vr902(470q)、r904(lkq)分压后，得到2.5v的取样电压，与误差放大器同和输入 端的2.5v基准电压比较，检出差值，通过输出脉冲占空比的控制使输出电压限定在43v。在调 整此电压时，可使充电器空载。调整vr902,可使正负输出端电压为43vo第3脚为充电电流控制端。在第2脚设立的输出电压范围内，通过r902对充电电流进行 控制，第3脚的动作阈值为iv,在r902压降iv以内，通过内部比较器控制输出电压变化，实 现恒流充电。恒流值为1.8a, r902选用0.56q/3w。在充电电压被限定为43v时,可通过输出 电压调整充电电流为恒定的

9、1.75a1.8a。蓄电池充满也 端电压n43v,隔离二极管d908截止, r902屮无电流，第3脚电压为0v,恒流控制无效，由第2脚取样电压控制充电电压不超过43 v。此时若充满电，在耒断电的情况下，将形成43v电压的涓流充电，使蓄电池电压保持在43vo为了防止过充电，36v铅酸蓄电池的此电压上限不宜使电池哄元电压超过2.38v。该电路虽为蓄电池取样，实际上也限制了输出电压，如输出电压超过蒂电池电压0.6v,蓄电池电压也随之升髙，送入电压取样电路使之降低。笫4脚外接振荡器赵时元件，ct为22()()pf, rt为27kq, r911为10(2。该例小考虑到高频磁芯购买闲难，将频率设定为30k

10、hz左右。r911川于外同步，该电路中可不用。第5脚为共地端。第6脚为駅动脉冲输出端。为了实现与市电隔离，由t902驱动开关管。t902可用5x5mm 磁芯，初次级绕组各用0.21mm漆包线绕20匝,绕组间用2x0.05mm聚脂薄膜绝缘。r909为1 00q, r907为10kqo如果q901内部栅源极无保护二极管，可在外电路并入一只1015v稳压 管。第7脚为供电端。为了省去独立供电电路，该电路中由蓄电池端电压降压供电，供电电压为18v0当待充蓄电池接入时，最低电压在32.4v35vz间，接入18v稳丿玉管均可得到18v的稳定电压。滤波电容器c909为ioojifo第8脚为5v基准电压输出端

11、，同时在ic内部经r3、r4分压为2.5v,作为误差检测基准 电压。充电器的脉冲变压器t901 nj*用市售芯柱圆形、玄径12mm的磁芯(芯柱对接处己设有lmm的气隙)。初级绕组川0.64mm高强度漆包线绕82匝，次级绕组川0.64mm高强度漆包线双线并绕50匝。初次级z间需垫入3层聚脂薄膜。该充电器的控制驱动系统和次级充电系统均与市电隔离，且mc3842由待充蒂电池电压供 电，无产生超压、过流的可能，而t901次级仅有的几只元器件，只耍选择合格，击穿的可能性 也儿乎为零，因此其可靠性极高。此部分的二极管d911可选择共阴或共阳极，将肖特基二极管 并联应用。d908可选用额定电流5a的普通二极

12、管。次级整流电路滤波电容器选用220吓已足 够，以使初始充电电流较大时具冇一定的纹波，而起到脉冲充电的作用。该充电器电路极为简单，然而可靠性却较高，莫原因是：mc3842属逐周控制振荡器，在开关管的每个导通周期进行电压和电流的控制，一旦负载过流，d911漏电击穿；若蓄电池端子短路，第3脚电压必将高于iv,驱动脉冲将立即停止输出；若第2脚取样电压山于输出电压升高超过2.5v,则使第1脚电压低于iv,驱动脉冲也将被关断。多年來，mc3942被广泛用于电脑显示器开关电源驶动器，无论任何情况下（其本身损坏或外围元件故障），都不会引起输出电压升高，只是无输出或输出电压降低，此特点使开关电源的负载电路极其

13、安全。在该充电器中mc3842及其外电路都与市电输入部分无关，加之用蓄电池电压经降压、稳压后对其供电，使具故障率几乎为零。该充电器中唯一与市电输入冇关的电路是t901初级和t902次级z间的开关电路，常见开 关管损坏的原因无非两方面：一是采用双极型开关管吋，由于温度升高导致热击穿。这点对q9 01的负温度系数特性來说是不存在的，场效应管的漏源极导通的电阻特性本身具有平衡其导通 电流的能力。此外，由于开关管的反压过高，当开关管截止时，反向脉冲的尖峰极易击穿开关管。 为此，该电路中通过减小c905的容量，以在开关管导通的大电流状态下适当降低整流电压。二 是采用屮心柱为圆型的铁氧体磁芯，其漏感和对小于矩形截血磁芯，而且气隙预留于屮心柱，而 不在两侧旁柱上，进一步减小了漏感。在此条件下选用vds较高的开关管是比较安全的。图2 中q901为2sk1539,其vds为900v, ids为10a,功率为150w。也可以用