电动车充电器、控制器的故障分析与检修方法

　　电动车充电器故障分析与检修
　　充电器主要的作用是为蓄电池补充电能。它性能的好坏不仅决定充电时间的长短，而且还决定蓄电池的使用寿命。因此，它被称为电动自行车电气系统的“四大件”之一，典型的充电器如图131所示。
　　图131常见充电器实物外形示意图
　　一、UC3842LM324构成的充电器
　　由电源控制芯片UC3842和四运算放大器LM324构成的充电器应用的比较广泛。其中，UC3842和相关元件构成了功率变换器部分，LM324和相关元件构成了电压检测和控制部分。下面以图132所示的南京西普尔SP362型充电器为例进行介绍。
　　1。市电滤波及变换
　　该充电器通上市电电压后，市电电压经2A保险管F1和负温度系数热敏电阻RT1送到差模电容C1、C2和互感线圈LE1组成的滤波电路滤除市电电网中的高频干扰脉冲后，通过D1～D4组成的桥式整流堆整流，在滤波电容C3两端建立300V左右的直流电压。300V电压不仅通过开关变压器T1的初级绕组（N1绕组）加到开关管V1的极为它供电；另一路经启动电阻R5对电源控制芯片IC1（UC3842）供电端〔7〕脚外接的滤波电容C10充电。
　　2。功率变换
　　当C10两端电压达到16V时IC1内部的启动电路开始工作，由基准电压发生器产生的5V电压不仅为内部的振荡器等电路供电，而且从〔8〕脚输出。该5V电压经C5滤波后通过定时元件R9、C6和〔4〕脚内的振荡器通过振荡在C6两端产生锯齿波脉冲电压，于是振荡器输出矩形振荡脉冲。该脉冲作为触发信号控制PWM调制器（RS触发器）产生矩形激励脉冲，再经推挽放大器放大后得到开关管激励脉冲信号，从IC1的〔6〕脚输出。当开关管激励脉冲为高电平时，通过R4驱动开关管V1导通，300V电压经T1的N1绕组、VI的DS极和R6到地构成回路，回路中的电流在绕组N1上产生上正、下负的电动势，此时T1的N2、N3、N4绕组所接的整流管反偏截止，能量被存储在T1内部。同时导通电流在R6两端产生取样压降，并通过R7和C7积分后加到IC1的〔3〕脚。当IC1的〔3〕脚输入的电压达到1V，被IC1内部的PWM电路处理后，IC1的〔6〕脚输出的激励脉冲变为低电平，使V1迅速截止。V1截止后，流过T1初级绕组的导通电流消失，T1初级绕组产生反相的电动势，于是T1的次级绕组产生反相的脉冲电压，经整流滤波后产生直流电压为相应的负载供电。
　　图132西普尔SP362型充电器电路
　　N3绕组输出的脉冲电压通过D6整流，C10滤波获得的电压不仅取代启动电路为IC1供电，而且为光电耦合器PC1内的光敏管供电。N2绕组输出的脉冲电压经D7、D8整流，C16滤波产生的直流电压第一路通过防止反向充电的隔离二极管D11为蓄电池充电；第二路通过R15～R18取样后加到误差放大器IC2的取样端。N4绕组输出的脉冲电压通过D10整流，C12滤波后第一路通过R13加到光电耦合器PC1的〔1〕脚，为它内部的发光管供电；第二路为芯片LM324供电；第三路通过R23限流，通过稳压管产生5V基准电压。该电压第一路加到IC3A〔3〕脚，为它提供参考信号；第二路经R42限流加到A点。
　　3。稳压控制
　　该开关电源的稳压控制电路由电源控制芯片IC1、光电耦合器PC1、三端误差放大器IC2和误差取样电路构成。由于误差取样电路是对开关电源输出端的电压进行取样，所以误差取样方式属于直接取样方式。
　　当市电电压降低或负载较重引起开关电源输出电压下降时，滤波电容C12两端降低的电压使PC1〔1〕脚输入的电压下降。同时C16两端下降的电压通过R15～R18取样后，为IC2提供的取样电压低于2。5V。该电压由IC2内的误差放大器放大后，使PC1的〔2〕脚电位升高，于是PC1内的发光管因导通电流减小而发光变弱，而光敏管因受光变弱而导通程度下降，使PC1〔4〕脚输出的电压减小。该电压通过R11为IC1〔2〕脚提供的误差电压变小，经IC1内的误差放大器放大后，为IC1内的电流比较器反相输入端提供的电压增大。该电压与同相输入端的电压比较后，使IC1〔6〕脚输出的激励脉冲占空比增大，使得开关管V1导通时间延长，开关变压器T1存储的能量增大，开关电源输出电压升高到正常值，实现稳压控制。开关电源输出电压升高时，控制过程相反。
　　4。充电、显示控制
　　该充电器的充电、显示控制电路由四运算放大器LM324（IC3）、取样电阻R20、复合发光管LED2等元件构成。其中R20是电流取样电阻，它串联在蓄电池的充电回路中，充电期间会在R20两端产生的下正、上负的压降。这个压降通过R28、R29送到A点，同时5V电压经R42限流也加到A点，A点电压通过R32加到IC3D的反相输入端〔13〕脚。
　　使用过的蓄电池因能量释放而使电压不足，导致开关电源的负载较重，在稳压控制电路的控制下，开关管V1导通时间较长，充电电流较大，为蓄电池快速充电。同时，较大的充电电流在R20两端建立的压降较高，使A点电压为负压，该电压通过R32为IC3D的〔13〕脚提供负电压，因IC3D的同相输入端〔12〕脚接地为0V，所以IC3D的输出端〔14〕脚输出高电平电压。该电压一路通过R34限流使LED2内的红色发光管发光，表明充电器在快速充电；另一路使IC3A〔2〕脚电位高于它〔3〕脚输入的参考电压，于是IC3A的输出端〔1〕脚输出低电平控制电压。该控制电压一方面使D14截止，不影响开关电源的工作状态；另一方面使LED2内的绿色发光管因无供电不能发光。
　　在恒流充电阶段，随着蓄电池两端电压不断升高，充电电流逐步减小，开关电源在稳压控制电路的作用下，为蓄电池提供稳定的44。5V充电电压，充电器工作在恒压充电阶段。虽然此时充电电流较小，但在R20两端产生的压降仍然使IC3D的〔13〕脚电位低于〔12〕脚电位，确保红色发光管发光。
　　在恒压充电阶段，随着蓄电池两端电压不断增加，充电电流进一步减小。当电流减小到转折电流后，在R20两端产生的压降减小到使A点电压变为正压，致使IC3D的〔13〕脚电位变为正电压，于是IC3D的〔14〕脚输出低电平电压。该电压一路通过R34使LED2内的红色发光管因导通电压消失而熄灭；另一路使IC3A〔2〕脚电位低于它〔3〕脚输入的参考电压，于是IC3A的〔1〕脚输出高电平控制电压。该电压不仅通过R35限流使LED2内的绿色发光管发光，表明蓄电池进入涓流充电状态，而且使D15截止，于是5V电压通过R40、R41加到三端误差放大器IC2的取样电压输入端，使IC2输入的取样电压升高。该电压经IC2内的误差放大器放大后使PC1的〔2〕脚电位下降，PC1内的发光管因导通电流增大而发光加强，于是PC1内的光敏管导通加强，PC1的〔4〕脚输出电压升高。该电压通过R11加到电源控制芯片IC1的〔2〕脚后，被IC1内的误差放大器、PWM调制器处理后，使开关管V1导通时间缩短，开关电源输出电压下降，C16两端电压下降到42。5V，为蓄电池提供涓流充电的低电压。
　　5。保护
　　（1）尖峰脉冲吸收
　　为了防止开关管V1在截止瞬间被过高的电压击穿，电路中设置了由C15、R21、C4、D5、R1组成的尖峰脉冲吸收回路对过高的尖峰脉冲进行吸收，确保V1不被过高的尖峰脉冲击穿。
　　（2）开关管过流保护
　　当蓄电池或D7、D8、D10、C12、C16击穿等原因引起开关管V1过流，导致R6两端产生的取样电压升高时，该电压通过R7为IC1〔3〕脚提供的电压达到1V后，切断IC1〔6〕脚输出的激励脉冲，使V1截止，避免了V1过流损坏，实现开关管过流保护。
　　（3）欠压保护
　　当控制芯片的供电电压过低时，可能会引起芯片内的振荡器、推挽放大电路等电路工作异常，使芯片输出的开关管激励电压失真，容易导致开关管因功耗大（开启损耗大）而损坏。为此，需要设置欠压保护电路。
　　若启动电阻R5或IC1的〔7〕脚外电路异常，导致启动期间电路为IC1〔7〕脚提供的电压低于16V时，芯片内的启动关闭控制电路输出关闭信号，IC1不能启动；当完成启动后，若D6、R2、C10异常，导致为IC1提供工作电压（通常称该电压为自馈电电压）低于10V时，启动关闭控制电路再次输出低电平信号，使5V基准电压消失，IC1停止工作，实现欠压保护。因该保护电路未采用闭锁技术，所以保护动作后启动电压再次达到16V后IC1仍会启动。
　　（4）软启动控制
　　该电源为了防止开机瞬间，开关管V1过激励损坏，设置了由误差放大器IC2、C11等元件构成的软启动控制电路。
　　C11是软启动控制电容。开机瞬间因C11两端电压为0，所以它充电使IC2的取样端输入的电压由高逐渐降低到正常，IC2的输出端电压由低逐渐升高到正常，致使光电耦合器PC1〔4〕脚输出的电压也由高逐渐到正常，被IC1内部的误差放大器、PWM电路处理后，使ZC1的〔6〕脚输出的激励脉冲占空比由小逐渐增大到正常，避免了开关管V1在开机瞬间过激励损坏，实现软启动控制。
　　6。常见故障检修
　　（1）充电器无电压输出
　　充电器无电压输出，说明充电器未输入市电或开关电源未工作，该故障检修流程如图133所示。
　　图133充电器无电压输出故障检修流程
　　方法与技巧当电源控制芯片IC1（UC3842）供电端〔7〕脚的启动电压异常时，可在路测IC1〔7〕脚对地电阻的阻值，若阻值过小，说明C10、D5或IC1的〔7〕脚内部电路对地短路或漏电；若〔7〕脚对地阻值正常，检查启动电阻R5是否开路或阻值增大。当IC1供电端〔7〕脚的电压达到32V，或IC1的〔7〕脚有16V的启动电压，而它的〔8〕脚没有5V电压输出，都说明IC1损坏。
　　注意开关电源未工作时，滤波电容C3会在切断电源后仍存储一段时间的高电压，检修时需对该电容放电，以免发生危险。
　　开关管V1损坏后，必须检查R6、R7、R4是否被连带损坏。为了防止更换的开关管再次击穿，必须检查三方面电路：一是由R1、D5、C4、C15、R21组成的尖峰脉冲吸收回路的元件；二是电源控制芯片UC3842是否损坏；三是必须检查稳压控制电路。稳压控制电路的检修见输出电压高部分。
　　（2）充电器输出电压过高
　　充电器输出电压过高，说明充电器内的稳压控制电路异常，该故障检修流程如图134所示。
　　图134充电器输出电压过高故障检修流程
　　提示输出电压高不仅会缩短蓄电池的使用寿命，而且容易导致充电器内部的开关管V1击穿，或滤波电容C12、C16击穿（有时会炸裂）等故障。
　　（3）充电器输出电压低
　　充电器输出电压低，说明稳压控制电路、负载电路、自馈电电路、充电控制电路异常，该故障检修流程如图135所示。
　　图135充电器输出电压低故障检修流程
　　提示输出电压低的同时开关变压器T1多会发出高频“吱吱”叫声。怀疑三端误差放大器IC2、光电耦合器PC1异常时，也可采用代换法进行判断。另外，充电控制电路异常还会产生充电状态不能正常转换的故障。
　　二、TL494HA17358构成的充电器
　　由电源控制芯片TL494和双运算放大器HA17358为核心构成的普通型充电器应用的较多，其中，TL494和相关元件构成了功率变换器部分，HA17358和相关元件构成了电压检测和控制部分。下面以路邦电动自行车采用的BMCH36型智能充电器为例进行介绍。电路如图136所示。
　　1。市电滤波及变换
　　该充电器通上市电电压后，市电电压经保险管FU送到由差模电容C20、C4和互感线圈T1组成的线路滤波器滤除市电电网中的高频干扰脉冲，再通过D1～D4组成的整流堆桥式整流，由C15滤波，在C15两端建立310V左右的直流电压。市电输入回路的PT是负温度系数热敏电阻，它可在开机瞬间限制C15因充电产生的冲击大电流。
　　2。功率变换器
　　该变换器采用了自激启动、他激工作方式。自激式启动电路由开关管V1、V2和电阻R30～R33，以及变压器T2和T3等元件组成，他激工作方式由PWM控制芯片TL494和相关元件构成。由于TL494的〔13〕脚接5V电压，所以TL494的输出方式被设置为双端输出方式。
　　接通电源瞬间，由市电变换电路产生的310V电压不仅加到V1的c极，而且通过启动电阻R32和限流电阻R33限流后加到V1的b极使它导通。V1导通后，310V电压通过V1的c、e极、激励变压器T2的〔2〕〔4〕绕组、开关变压器T3的〔1〕〔2〕绕组、C17到地构成回路。回路中的电流在T3的初级绕组上产生〔2〕脚正、〔1〕脚负的电动势，在T2的〔2〕〔4〕绕组上产生〔2〕脚正、〔4〕脚负的电动势，于是T2的〔1〕〔2〕绕组产生〔1〕脚正、〔2〕脚负的感应电动势，它的〔3〕〔5〕绕组产生〔3〕脚正、〔5〕脚负的电动势。〔3〕〔5〕绕组的电动势使开关管V2截止，〔1〕〔2〕绕组输出的电动势通过C14、R33反馈到V1的b极，使V1迅速进入饱和状态，流过T3的〔1〕〔2〕绕组的电流线性增大，磁感应强度随之增大。当磁感应强度增大到饱和点时，电流急剧下降，由于电感中的电流不能突变，所以T2和T3各个绕组产生反向（相）电动势。T2的〔1〕〔2〕绕组产生的反相电动势使V1迅速截止，而〔3〕〔5〕绕组产生的反相电动势通过C13和R31使V2导通。此时，C17两端电压通过T3的〔1〕〔2〕绕组和T2的〔2〕〔4〕绕组、V2的c、e极到地构成回路。该回路中的导通电流使T3的〔1〕〔2〕绕组产生〔1〕脚正、〔2〕脚负的电动势，T2的〔2〕〔4〕绕组产生〔4〕脚正、〔2〕脚负的电动势，随后V2截止，使T2、T3各个绕组再次产生反相的电动势，于是使V1再次导通。重复以上过程V1和V2工作在自激振荡状态。该电源进入自激状态后，T3的次级绕组输出的脉冲电压经D9和D10全波整流，C17滤波产生直流电压。
　　C17两端产生的电压加到电源控制芯片TL494（IC1）供电端〔12〕脚，通过基准电源形成5V电压，该电压不仅为IC1内部的触发器、比较器、误差放大器、振荡器等电路供电，而且从〔14〕脚输出，为充电控制电路提供参考电压。振荡器获得供电后，与〔5〕脚、〔6〕脚外接的定时元件C10、R20通过振荡产生锯齿波脉冲电压。该锯齿波脉冲电压作为触发信号，控制PWM比较器产生矩形激励脉冲，再经RS触发器产生两个极性相反、对称的激励信号，通过驱动电路放大后从IC1的〔8〕脚和〔11〕脚输出。从IC1〔8〕脚和〔11〕脚输出的激励脉冲通过V4和V3放大后，再经T2耦合，驱动开关管V1和V2交替导通，从而使开关管进入他激式工作状态。开关电源进入稳定的他激式工作状态后，T3次级绕组输出的脉冲电压通过全波整流，在C1和C17两端分别产生稳定的44。5V和24V左右的直流电压。其中，44。5V直流电压通过防反向充电的隔离二极管D16不仅为蓄电池充电，而且为误差放大器提供取样电压。而24V电压第一路为TL494供电；第二路为充电、显示控制电路供电；第三路通过R9限流使发光管LED2发光，表明充电器已工作。
　　图136BMCH36型智能充电器电路
　　V1～V4的c、e极两端并联的D19、D18、D14、D13是阻尼二极管，以保护V1～V4不被过高的反向电压击穿；D11和D12组成温度补偿电路，以免过高的温度影响V3、V4的工作状态，最终给V1和V2带来危害；T3初级绕组上并联的C3和R1用作阻尼，以免T3进入自激振荡状态。D20、R35和D17、R28构成C14和C13钳位电路，并且在开关管截止期间为C14和C13提供快速放电回路，以便C14和C13在下个振荡周期继续为开关管提供激励回路。
　　3。稳压控制
　　该开关电源的稳压控制电路由电源控制芯片TL494（IC1）〔1〕、〔2〕脚内的误差放大器1、误差取样电路构成。由于取样电路对C1两端电压进行取样，所以该误差取样方式属于直接取样方式。
　　当市电电压降低或负载较重引起D16负极电压下降时，该电压通过R10、R11取样后的电压下降，IC1的〔1〕脚电位下降，即误差放大器1同相输入端电压下降。而反相输入端通过〔2〕脚接参考电压，两者比较后使误差放大器1输出低电平控制信号，该信号通过PWM比较器和RS触发器处理后，使IC1〔8〕脚、〔11〕脚输出的激励脉冲占空比增大，开关管V1和V2导通时间延长，开关变压器T3存储的能量增大，开关电源输出电压升高到正常值，实现稳压控制。开关电源输出电压升高时，控制过程相反。IC1〔2〕脚输入的参考电压由〔14〕脚输出的基准电压通过电阻分压获得。
　　该开关电源输出电压还受温度开关ANb的控制。在冬季按下ANb开关，分压电阻R5、R6接入电路，使IC1的〔1〕脚输入的电压下降，致使IC1〔8〕、〔11〕脚输出的激励脉冲占空比增大，开关管导通时间延长，开关电源输出电压升高，D16负极电压在空载时为51V。在夏季断开ANb开关，R5、R6脱离电路，使IC1的〔1〕脚输入的电压升高，致使IC1〔8〕、〔11〕脚输出的激励脉冲占空比相对减小，开关管导通时间缩短，开关电源输出电压降低，D16负极电压在空载时为44。5V。
　　提示若冬季在室内充电也最好采用低压方式，这样可延长蓄电池的使用寿命。而在夏季千万不可使用高电压挡充电，以免蓄电池被充坏（鼓包）。
　　4。充电、显示控制
　　该充电器的充电、显示控制电路由TL494（IC1）内的误差放大器1、误差放大器2和HA17358（IC2）、取样电阻R29、双色发光管LED1等元件构成。其中R29是电流取样电阻，它串联在开关变压器T3的次级绕组和地之间，充电期间会在R29两端产生的下正、上负的压降。这个压降不仅通过R8、R加到IC2的反相输入端〔6〕脚，而且通过R26、R25加到IC1的〔15〕脚，同时IC1〔14〕脚输出的5V电压经电阻限流后也加到IC1的〔15〕脚。
　　释放能量后的蓄电池两端电压下降，这样它在充电初期会使开关电源的负载较重，在稳压控制电路的作用下开关管导通时间较长，充电电流较大，为蓄电池快速充电。同时，较大的充电电流在R29两端建立的压降（负压）较高，该电压一方面使IC1的〔15〕脚输入微弱的负电压，致使IC1内的误差放大器2输出高电平的控制信号，通过PWM电路将IC1的〔8〕脚和〔11〕脚输出的激励脉冲占空比限制在一定范围内，避免开关管过流损坏；另一方面因IC2的〔5〕脚接地，电压恒定为0V，〔6〕脚电压为负压，所以IC2的〔7〕脚输出高电平控制电压。该电压不仅通过R1限流，使双色发光管LED1内的红色发光管发光，表明充电器工作在恒流充电状态，而且通过R6使V5导通，LED1内的绿色发光管因无供电不能发光。
　　随着恒流充电状态的不断进行，蓄电池两端电压逐渐升高，充电电流减小，在R29两端产生的压降使IC1〔15〕脚电位从负压变为0V，IC1内的误差放大器2不影响开关电源的工作状态，但该压降仍会使充电指示灯LED1发光为红色，此时开关电源输出的电压在稳压控制电路作用下升高并保持稳定，D16负极电压恒定为44。5V（夏季）或51V（冬季），充电器进入恒压充电阶段。
　　在恒压充电阶段随着蓄电池两端电压不断增加，充电电流进一步减小。当电流减小到转折电流后，在R29两端产生的压降减小，于是IC1的〔14〕脚输出的5V电压通过91k电阻使IC2〔6〕脚输入的电压超过0V，IC2的〔7〕脚输出低电平控制电压。该电压一路使LED1内的红色发光管因无导通电压而熄灭，表明快速充电结束；另一路使V5截止，V5的c极上电压通过电阻限流使LED1内的绿色发光管发光，表明蓄电池已充足电。
　　5。保护
　　（1）过流保护
　　当蓄电池或C1、C17、整流管等元件异常使R29两端的负压过大时，通过R26、R25使IC1（TL494）〔15〕脚输入的负压过大。该负压被IC1内部电路处理后，使IC1的〔8〕、〔11〕脚不能输出激励脉冲，开关管停止工作，避免了开关管因过流损坏。
　　（2）软启动电路
　　TL494〔4〕脚外接的C16是软启动控制电容。开机瞬间因C16两端电压为0，所以TL494〔14〕脚输出的5V基准电压通过C16和R19构成充电回路，在R19两端建立一个由高到低的电压。该电压通过TL494的〔4〕脚输入，通过比较器处理后使〔8〕脚和〔11〕脚输出的激励脉冲占空比由小逐渐增大到正常，避免了开关管在开机瞬间过激励损坏，实现软启动控制。
　　（3）欠压保护
　　TL494供电端〔12〕脚输入的电压低于7V时，它内部的欠压保护电路动作，使TL494停止工作，实现欠压保护。
　　6。常见故障检修
　　（1）开关电源不能启动
　　开关电源不能启动，说明市电变换电路、自激式振荡器异常，该故障检修流程如图137所示。
　　注意开关管V1、V2损坏后，必须检查TL494、激励变压器T2所接的元件是否正常，以免再次损坏。
　　图137开关电源不能启动故障检修流程
　　（2）开关电源能启动，但不能进入他激式工作状态
　　开关电源能启动，但不能进入他激式工作状态，说明电源控制芯片TL494未工作或驱动电路异常，该故障的检修流程如图138所示。
　　图138开关电源能启动，但不能进入他激式工作状态故障检修流程
　　（3）开关电源输出电压低
　　开关电源输出电压低，说明蓄电池、开关电源异常，该故障检修流程如图139所示。
　　图139开关电源输出电压低的故障检修流程
　　电动车控制器故障分析与检修
　　控制器全称是电机驱动控制器，它的作用就是驱动电机旋转。它的性能好坏直接影响电动车的性能，所以它也被称为电动自行车电气系统的“四大件”之一，典型的控制器如图1310所示。
　　图1310常见控制器实物外形示意图
　　一、有刷电机控制器
　　电机控制芯片ST926401Y、时基芯片NE555、双电压比较器LM393构成的有刷电机控制器的控制电路，如图1311所示。其中，ST926401Y用于形成PWM脉冲和调速、刹车等控制，NE555用于PWM激励信号的放大，LM393用于过流保护信号放大。（原图的元件未标注符号，符号由编者加注。）
　　1。12V、5V供电电路
　　接通电源开关锁后，来自36V蓄电池组的电压通过保险管FU1进入控制器，经C10滤波后不仅为电机供电，而且经91限流，利用防反接二极管VD1和稳压管VD4稳压得到12。6V电压。该电压通过C7滤波后分两路输出：一路为IC2供电；另一路通过VD1为三端稳压器78L05（IC4）供电，由它稳压输出5V电压，通过C1滤波后为IC1、IC3和转把内的霍尔IC等电路供电。
　　2。激励脉冲电路
　　IC1（ST926401Y）〔2〕脚获得5V供电后，它〔15〕脚内的振荡器和R9等元件通过振荡产生锯齿波脉冲。该脉冲作为触发信号控制IC1内部的RS触发器等电路产生的激励脉冲（PWM脉冲）通过缓冲放大后从〔14〕脚输出。
　　图1311ST926041YNE555LM393构成的有刷电机控制器电路
　　3。电机驱动放大
　　电机驱动电路由驱动电路和功率放大电路两部分构成。驱动电路采用了IC2（NE555）为核心，功率放大电路用大功率场效应管VT1（6HY413）做功率管。
　　IC1〔14〕脚输出的矩形脉冲经IC2放大后从〔3〕脚输出，再通过R15使VT1工作在开关状态。VT1导通期间，蓄电池组提供的电压通过电机绕组、VT1的DS极、R13到地构成回路，回路中的电流驱动电机旋转。VT1截止后，流过电机绕组的导通电流消失，使绕组产生反相的电动势。该电动势通过泄放二极管VD3泄放到蓄电池，不仅避免了VT1过压损坏，而且为蓄电池补充了一定的能量。
　　4。调速控制电路
　　调速控制电路由IC1和相关部件构成。在旋转转把时，转把内的圆弧形永久磁铁开始转动，霍尔IC在磁场的作用下输出由低到高或由高到低的直流控制电压。该控制电压通过R6加到IC1〔5〕脚后，对IC1内的相关电路进行控制，改变IC1〔14〕脚输出的激励脉冲占空比。当〔14〕脚输出的激励脉冲占空比增大时，VT1导通时间延长，为电机绕组提供的驱动电流增大，电机旋转速度加快，车速变快；若〔14〕脚输出的激励脉冲占空比减小使VT1导通时间缩短后，电机旋转速度变慢，从而实现了电机转速的调整。
　　5。刹车控制电路
　　该控制器的刹车控制由IC1（ST926401Y）〔4〕脚内部电路和刹把共同完成。该机的左、右刹把并联接在一起，它们的一端接地，另一端通过VD2接IC1〔4〕脚。未进行刹车控制时，VD2截止，5V电压通过R4为IC1〔4〕脚输入高电平，被IC1内部电路识别后使它〔14〕脚输出正常的激励信号，控制器正常工作。当使用刹把进行刹车时，刹把内的机械开关闭合，通过VD2使IC1〔4〕脚电位变低电平。该电平被IC1内部电路识别后切断IC1〔14〕脚输出的激励脉冲，使电机停止转动，实现刹车控制。
　　6。限速巡行电路
　　该控制器的限速巡行控制电路由IC1（ST926401Y）和限速巡行开关等元件构成。限速巡行开关未接通时，5V电压通过R3为IC1〔16〕脚提供高电平电压，被IC1内部电路处理后，使它〔14〕脚输出正常的激励脉冲，电动自行车工作在正常的调速状态；限速巡行开关接通后，IC1〔16〕脚电位被拉低变为低电平，被IC1内部电路处理后，将〔14〕脚输出的矩形脉冲占空比限制在一定范围内，则控制器为电机提供的激励电流被限制在一定范围，使电动自行车在限速范围内行驶。
　　7。保护电路
　　（1）过流保护
　　为了防止过流导致场效应管VT1过流损坏，该控制器设置了过流保护电路。该保护电路由IC1、IC3内的比较器B（IC3B）和取样电路构成。
　　取样电阻R13产生的取样电压通过R14加到IC3B的反相输入端〔6〕脚，同时5V电压通过R11和R12取样后，为IC3B的同相输入端〔5〕脚提供参考电压。当电机运转不正常等原因导致VT1过流，使R13两端的压降增大，通过R14使IC3〔6〕脚电位超过〔5〕脚电位后，IC3〔7〕脚输出低电平电压，被IC1〔9〕脚内部电路检测后，使IC1〔14〕脚输出低电平电压。该电压加到IC2〔2〕脚，使IC2不能输出激励电压，场效应管VT1截止，电机停转，实现了过流保护。
　　（2）欠压保护
　　为了防止蓄电池过放电，该控制器设置了欠压保护电路。该保护电路由IC1（ST926401Y）〔6〕脚内外电路构成。
　　蓄电池电压放电未达到终止电压时，蓄电池输出的电压通过R16、R15和R5取样后，为IC1〔6〕脚提供的取样电压较高，该电压被IC1〔6〕脚内部电路处理后，不影响IC1工作，IC1〔14〕脚输出的激励脉冲正常，控制器正常工作。随着放电地不断进行，当蓄电池两端电压达到终止电压31。2V时，取样电路为IC1〔6〕脚提供的电压达到欠压保护电路动作的阈值，IC1内的欠压保护电路动作，使IC1〔14〕脚不再输出激励电压，致使场效应管VT1截止，电机停转，实现了欠压保护。
　　8。常见故障检修
　　（1）电机不旋转
　　电机不旋转，说明转把、刹把、直流电机或控制器异常，该故障的检修流程如图1312所示。
　　图1312电机不转故障检修流程
　　（2）电机转速异常
　　电机转速异常，说明转把异常或控制器异常，该故障检修流程如图1313所示。
　　二、无刷电机控制器
　　由PWM控制芯片MC33033DW、半桥式驱动器IR2103、双电压运算放大器LM358构成的无刷电机控制器在电动自行车中应用的较多。其中，MC33033DW用于PWM脉冲形成、控制，半桥式驱动器IR2103用于信号驱动，LM358用于刹车控制和欠压取样信号放大，下面以图1314所示的奥文WML36180G型无刷控制器为例进行介绍。
　　1。15V供电电路
　　接通锁开关后，36V蓄电池盒输出的电压通过C1和C2滤波后，第一路为功率管供电；第二路为蓄电池欠压保护电路供电；第三路通过防反接二极管VD15隔离，R1限流，C3和C4滤波后，加到三端稳压器7815（IC6）的供电端，经它稳压输出15V电压，经C5、C6滤波后不仅为IC1、IC2、IC3、IC4、IC5供电，而且通过取样后为IC5提供参考电压。
　　图1313电机转速异常故障检修流程
　　2。激励脉冲电路
　　该机的激励脉冲电路以MC33033DW（IC1）为核心构成。由电源电路产生的15V电压加到IC1〔14〕脚，为它内部的基准电压发生器等电路供电。该内部基准电压发生器产生的6。25V基准电压不仅从〔7〕脚输出，通过R10限流得到5V电压为电机内的霍尔IC和转把内的霍尔IC供电，而且为IC1内部的振荡器、PWM脉冲形成等电路供电。IC1内的振荡器得到供电后，与〔8〕脚外接的定时元件R9、C22通过振荡产生锯齿波脉冲，该脉冲作为触发信号控制PWM脉冲形成电路（RS触发器）产生3个高端驱动脉冲和3个低端驱动脉冲，低端驱动脉冲从IC1〔1〕脚、〔2〕脚、〔20〕脚输出，高端驱动脉冲从〔15〕脚～〔17〕脚输出。
　　3。驱动电路
　　该控制器的电机三相绕组驱动电路以三块半桥式放大器IR2103（IC2～IC4）为核心构成。由于三路绕组驱动电路构成相同，所以下面以IC2构成的驱动电路为例进行介绍。
　　由IC1（MC33033DW）〔2〕脚输出的低端激励信号和〔17〕脚输出的高端激励信号经IC2内的缓冲放大器放大，再经半桥式功率放大器放大后从IC2的〔5〕脚和〔7〕脚输出。当〔5〕脚输出的激励脉冲为低电平、〔7〕脚输出的激励脉冲为高电平时，〔5〕脚的低电平脉冲使VD2导通，致使功率管V2迅速截止，以免存储效应引起V2因关断损耗大而损耗，〔7〕脚输出的高电平脉冲通过R2使功率管V1导通，V1导通后，由它S极输出的电压为电机绕组供电；当〔5〕脚输出的激励脉冲为高电平、〔7〕脚输出的激励脉冲为低电平时，〔7〕脚的低电平脉冲使VD1导通，致使功率管V1迅速截止，以免存储效应引起V1因关断损耗大而损耗，〔5〕脚输出的高电平脉冲通过R3使功率管V2导通。V2导通后，电机绕组通过它到地形成导通电流，从而为绕组提供不同方向的驱动，使其产生磁场，驱动转子旋转，实现电机驱动。
　　图1314奥文WML36180G型无刷电机控制器电路
　　为了确保高端驱动管能够正常工作，IC2还为高端驱动管设置了自举升压型供电电路。该电路由VD7、C13和功率管构成。功率管V1截止、V2导通期间15V电压通过隔离二极管VD7对升压电容C13充电，在C13两端建立14。3V左右电压；当功率管V2截止后，C13两端存储的电压与来自蓄电池盒的电压叠加后，就能为V1的G极提供高于它D极14。3V左右的驱动电压。
　　4。相序控制和功率放大
　　为了实现换向，该无刷控制器的相序控制电路由MC33033DW（IC1）内的转子定位解码器、电机内部的霍尔IC构成。功率放大电路了采用了6只大功率场效应管V1～V6做功率管。
　　当IC1工作后，由它输出的激励信号驱动电机旋转。电机旋转后，电机内的三个开关型霍尔元件产生位置传感脉冲信号，它们通过C20、C21和C24滤除干扰脉冲后，从IC1〔4〕脚～〔6〕脚输入到转子定位解码器，由该解码器处理后就可确保IC1输出的激励信号相位的准确。输出的激励信号再通过驱动电路IC2～IC4放大后，就可按规定顺序使V1～V6工作在开关状态。之后，V1～V6就可为电机内的3个绕组循环提供激励电流，使它们产生旋转磁场，驱动电机旋转。
　　5。调速控制电路
　　调速控制电路由IC1（MC33033DW）、转把和相关元件构成。旋转转把时，转把内的圆弧形永久磁铁开始转动，使霍尔IC输出的直流控制电压由低到高或由高到低发生变化。当调速控制电压通过R3使IC1〔9〕脚输入的电压由低逐渐升高时，经IC1内部电路处理后，使IC1输出的高端激励脉冲占空比增大，致使高端功率管导通时间延长，为电机绕组提供的电流增大，电机的旋转速度加快，车速变快，实现了加速调整。反之，若IC1〔9〕脚输入的电压由高到低时，使IC1输出的高端激励脉冲占空比减小，高端功率管导通时间缩短，为电机绕组提供的电流减小，车速变慢，实现减速调整。
　　6。限速巡行电路
　　限速巡行控制也是通过IC1（MC33033DW）〔9〕脚内部电路和限速巡行开关（短接线）来完成。当短接线接通后，IC1〔9〕脚通过R12和短接线接地，将转把输出的控制电压分压，IC1〔9〕脚输入的电压减小，IC1输出的矩形脉冲宽度被限制在一定范围内，控制器为电机提供的激励电流较小，使电动自行车在限速范围内行驶。反之，若不接该短接线，IC1〔9〕脚输入的调速控制电压不被分压，电动自行车工作在正常的调速状态。
　　7。刹车控制电路
　　刹车控制由刹把、运算放大器IC5（LM358）、IC1（MC33033DW）为核心组成的刹车控制电路完成。
　　该机的左、右刹把内的机械开关并联接在一起，它们的一端通过VD10接IC5〔3〕脚，另一端接地。正常行驶时，刹车开关不接通，使VD10截止，此时IC5的〔3〕脚电位高于〔2〕脚电位，于是它〔1〕脚输出高电平电压，使VD11和VD12截止，不影响IC1〔9〕脚和〔19〕脚电位，控制器正常工作。当采用刹把刹车时刹车开关对地接通，IC5〔3〕脚电位通过VD10被钳位到低电平，使IC5〔3〕脚电位低于〔2〕脚的电位，IC5〔1〕脚输出的电压变为低电平，使VD11和VD12导通，将IC1〔9〕脚和〔19〕脚电位变为低电平。该低电压被IC1内部电路检测处理后使IC1无激励脉冲输出，场效应管全部截止，电机停转，实现刹车控制。
　　提示MC33033DW〔19〕脚是使能控制信号输入端。当〔19〕脚输入低电平控制信号时〔15〕～〔17〕脚、〔1〕脚、〔2〕脚和〔20〕脚不能输出激励信号，只有该脚输入高电平控制信号时〔15〕～〔17〕脚、〔1〕脚、〔2〕脚和〔20〕脚才能输出激励脉冲。
　　8。保护电路
　　（1）功率管过流保护
　　为了防止功率管V1～V6过流损坏，该控制器设置了由MC33033DW（IC1）〔12〕脚内部电路和R0等元件构成的过流保护电路。R0是取样电阻，它接在场效应管V2、V4、V6的S极与地之间。由它对V2、V4、V6的D极电流进行取样，取样后的电压加到IC1〔12〕脚。
　　电机运转正常时，R0产生的压降较小，为IC1〔12〕脚提供的电压未达到保护电路动作阈值，不影响IC1的工作，控制器正常工作。一旦电机运转不正常等原因导致场效应管过流，就会使R0两端的压降增大。当IC1〔12〕脚输入的电压达到过流保护电路动作阈值后，IC1内的过流保护电路便发出控制信号使IC1不再输出激励脉冲，场效应管V1～V6截止，电机停转，实现了过流保护。
　　（2）蓄电池欠压保护
　　为了防止蓄电池过放电，该控制器设置了欠压保护电路。该保护电路由IC5（LM358）、IC1和取样电路组成。
　　蓄电池输出的电压通过R19、R17取样，再通过C25滤波后加到IC5〔5〕脚，为运算放大器的同相输入端提供取样电压，同时15V电压通过R15、R18取样后加到IC5〔6〕脚，为运算放大器的反相输入端提供参考电压。当蓄电池电压放电未达到终止电压31。5V时，IC5〔5〕脚电位高于它〔6〕脚电位，所以它〔7〕脚输出高电平电压，使VD13和VD14截止，不影响IC1〔9〕脚和〔19〕脚电位，控制器正常工作。随着放电的不断进行使蓄电池两端的电压降到31。5V后，经取样使IC5〔5〕脚电位低于〔6〕脚上的参考电压，于是IC5〔7〕脚输出低电平电压，使VD13和VD14导通，致使IC1〔9〕脚和〔19〕脚电位变为低电平，被内部电路检测处理后使IC1无激励脉冲输出，场效应管全部截止，电机停转，实现了欠压保护。
　　9。常见故障检修
　　（1）电机不旋转
　　电机不旋转，说明刹把、转把、控制器或直流电机异常，该故障检修流程如图1315所示。
　　【说明】控制器的滤波电容C1、C2或功率管V1～V6击穿会引起蓄电池盒内的保险管过流熔断，产生整车无电故障。脱开控制器与蓄电池的连线后，测控制器端的供电线和接地线之间的阻值，若阻值过小，说明控制器内的功率管或滤波电容击穿。V1～V6击穿除了应检查驱动电路、供电电路外，还应检查电机，以免再次损坏。
　　（2）电机能启动，但不能正常旋转
　　电机能启动，但不能正常旋转，说明控制器、电机异常，该故障检修流程如图1316所示。
　　图1315电机不转故障检修流程
　　图1316电机能启动，但不能正常旋转故障检修流程
　　（3）电机转速异常
　　电机转速异常，说明转把异常或控制器异常，该故障检修流程如图1317所示。
　　图1317电机转速不正常故障检修流程