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①自激式开关电源
参见图5-36（a），当负载过流等原因引起开关管VT1发射极电流增大时，在取样电阻R1（0.33～3.3Ω)两端建立较高的压降。该电压经R2使放大管VT2导通，开关管VT1因没有激励脉冲输入而停止工作，实现过流保护。 ② 他激式开关电源 参见图5-36(b)，当负载异常等原因引起开关管VT1过流时，在取样电阻R1两端产生的压降升高，该电压经R2输入到电源控制芯片ICl③脚的电压达到1V时，IC1内的电流比较器控制PWM电路不能输出激励脉冲，VT1停止工作，实现过流保护。当VT1停止工作，待过流消失后开关电源再次启动，若负开载异常的故障未排除，电流比较器再次控制VTI停止工作，重复以上过程，开关电源重复工作在启动与停止状态，开关变压器T1发出连续的高频“吱吱”的叫声。过流保护电路误动作会产生开关电源无电压输出、输出电压低的故障，失效后在负载过流时会导致开关管击穿。 (4)过压保护 当开关电源的稳压控制电路异常，引起开关管导通时间过长时，开关变压器各个绕组产生的电压升高，不仅容易导致开关管等元器件过压损坏，开关变压器还容易导致蓄电池损坏。为此，有的充电器设置了过压保护电路。 ①电路分析 图5-37所示的是HP-1202AC充电器过压保护电路。稳压控制电路不良会引起开关管VT1导通时间延长，使开关变压器T1各个绕组上的脉冲电压幅度大大升高，升高的电压经R7限流，再通过VD2整流，在滤波电容C5两端激励的电压超过17.3V后，16V稳压管ZD1击穿导通，通过C1滤波后触发可控硅U6导通。U6导通后，通过VD4将电源控制芯片UC3843的①脚电位钳位到低电平。由于UC3843的①脚是误差放大器输出端，所以该脚电压为低电平后UC3843的⑥脚无激励脉冲输出，开关管VTI停止工作，开关电源无电压输出，实现过压保护。由于该保护电路采用了可控硅，所以只有切断电源后才能解除保护状态。  ②故障特征 该电路异常会产生开关电源无电压输出的故障，而开关电源失效会产生无过压保护功能的故障。 二、充电、显示控制电路及附属电路 1.充电、显示控制电路 目前的充电器为了实现三阶段充电和便于用户使用，设置了充电、显示控制电路。典型电动自行车充电器的充电、显示控制电路如图5-38所示。  (1)电路分析 该电路由双电压比较器LM393（IC1)、取样电阻R12、发光管LED1/LED2等元器件构成。其中R12是电流取样电阻，它串联在蓄电池的充电回路中，充电电流会在R12两端产生上正、下负的压降。这个压降通过R11加到IC1B的同相输入端③脚，同时12～18V电压经R1限流，由VD1钳位到0.4V左右，该电压通过R2和R3取样后得到的电压，作为参考电压加到IC1B的反相输入端②脚和IC1A的同相输入端⑤脚。释放能量后的蓄电池在充电初期会使开关电源的负载较重，在稳压控制电路的控制下，充电电流较大。此时，不仅蓄电池能够快速得到能量，而且大的充电电流在R12两端建立的压降较高，经R11为IC1B③脚提供的电压高于②脚上的参考电压，于是IC1B的输出端①脚输出高电平控制电压。该电压一路使IC1A⑥脚的电位高于⑤脚输入的参考电压，于是IC1A的输出端⑦脚输出低电平控制电压，不仅使射随放大器VT1截止，导致绿色发光管LED1因无供电不能发光，而且使VD3截止，不影响开关电源的工作状态，使开关电源处于高电压输出状态;另一路通过R10送到射随放大器VT2的b极，由它的e极输出的电压使红色发光管LED2发光，表明充电器工作在恒流充电状态或恒压充电状态。而恒流充电状态、恒压充电状态的切换由蓄电池所充得的电压决定，当蓄电池两端电压达到44.5V时便开始进入恒压充电阶段。在恒压充电阶段，随着蓄电池所充电压不断增加，充电电流进一步减小。当电流减小到转折电流后，在R12两端产生的压降使IC1B③脚输入电压小于②脚的参考电压时，IC1B的①脚输出低电平控制电压。该电压一路使VT2截止，红色发光管LED2因导通电压消失而熄灭;另一路使ICIA⑥脚的电位低于其⑤脚输入的参考电压，于是IC1A 的输出端⑦脚输出高电平控制电压。该电压不仅通过R6限流、VTl射随放大后使绿色发光管LED1发光，表明蓄电池进入涓流充电状态，而且通过R3.VD3使稳压控制电路为功率变换器提供的电压升高，导致功率变换器输出电压下降，使充电电压下降到42.5V，为蓄电池提供涓流充电所需要的低电压。 (2)故障特征 若充电器的控制电路异常使输出电压升高，这虽然有利于快速充足电，但容易造成蓄电池失水，充电后期不能使电流降下来，容易导致蓄电池发热变形;充电控制电路异常使开关电源输出电压低时虽然蓄电池快速充电的时间短，延长了蓄电池充足电的时间，但有利于向涓流阶段转换。显示控制电路异常会产生不能显示充电状态的故障。 2.防蓄电池反接电路 部分电动自行车充电器的插头未按国标生产，有的充电器输出电压的正、负极和蓄电池的正、负极相反，这样在充电时就容易导致充电器损坏，尤其是电源IC、滤波电容会因加了反向电压而击穿，甚至被炸裂。因此，充电器都需要设置防蓄电池反接电路。该电路有简易型和复杂型两种。 (1)简易型 简易型就是利用二极管的单向导通特性在充电回路中串联一只大电流的二极管。图5-38中的VD2就是防蓄电池反接的二极管。该二极管开路后会使充电回路断路，导致蓄电池无法被充电。而它击穿后不影响充电，但蓄电池反接时不能起到保护的作用，会导致充电器损坏。该二极管损坏后若没有同型号二极管更换，也可用2只常见的1N5404或1N5408型管子并联后更换。 (2)复杂型 复杂型采用了晶体管和电阻等元器件组成的控制电路，典型电路如图5-39所示。参见图5-39，该充电器接入反向的蓄电池盒后，蓄电池输出的电压经R1、R2取样后超过0.6V时VT1导通，场效应管VT2的G极因无电压输入不能导通，蓄电池的电压不能进入充电器，保护了充电器。若充电器接入正常的蓄电池盒后，VTl因无导通电压而截止，蓄电池输出的电压通过限流电阻R3限流，经15V稳压管ZD1稳压后使VT2导通，充电回路被接通，充电器开始对蓄电池充电。  该电路异常也会产生不能充电或蓄电池盒接反后导致充电器损坏的故障。该电路采用分立元件构成，所以通过电阻检测法和电压检测法就很容易查出故障元件。 3.蓄电池漏电、击穿保护电路 当蓄电池漏电或击穿产生大电流时，容易导致充电器过流损坏。为了避免这种危害，部分充电器在充电回路中设置了蓄电池漏电、击穿保护电路。该保护电路主要有3种方式：第1种是在充电回路安装2～5A的保险管，若蓄电池漏电或者击穿会导致该保险管过流熔断，避免了充电器过流损坏；第2种是充电器内部的电源IC由蓄电池供电，若蓄电池漏电或击穿不能为电源IC提供工作电压时，电源IC不工作，充电器也就不能工作，从而避免了充电器损坏；第3种是在充电回路安装了控制电路。由于第1、2种比较简单，介绍具体机型再做具体分析，下面仅介绍控制电路型的蓄电池漏电、击穿保护电路。 (1)电路分析 典型继电器控制型蓄电池漏电、击穿保护电路由继电器RL1、驱动管VT1和取样电路构成，如图5-40所示  见图5-40(a),该充电器接入正常的蓄电池盒后，蓄电池输出的电压经R1、R2取样后超过0.6V时VT1导通，继电器RL1的线圈有电流通过，使线圈产生磁场，RL1内的触点在该磁场作用下吸合，开关电源输出的电压开始为蓄电池充电。若蓄电池接反或漏电、击穿时，电压经R1、R2取样后不能使VT1导通，RL1内的触点不能吸合，蓄电池不能被充电，从而保护了充电器。 参见图5-40(b),该充电器接入正常的蓄电池盒后，蓄电池输出的电压通过隔离二极管VD1、稳压管ZD1和R1构成回路，使ZD1击穿导通，导通电流在R1两端产生的压降超过0.6V后，驱动管VT1导通，如上所述，继电器RL1内的触点吸合，开关电源输出的电压开始为蓄电池充电。若蓄电池接反获漏电、击穿时，稳压管ZD1不能击穿导通，使VT1截止，RL1内的触点不能吸合，蓄电池不能被充电，从而保护了充电器。 由于继电器RL1的驱动线圈是感性元件，所以VT1截止瞬间它会在VT1的c极上产生较高的电压。为了防止VT1过压损坏，设置了钳位二极管VD2。通过VD2可限制VT1的c极电压最高为12.6V，从而实现了保护的功能。 (2)故障特征 该电路异常使RL1内的触点不能吸合时，充电回路不能被接通，导致蓄电池无法被充电。而该电路异常使RL1内的触点始终接通时，在蓄电池异常时不能起到保护的作用，容易导致充电器损坏。该电路采用分立元件构成，所以通过电阻检测法和电压检测法就很容易查出故障元件。 三、充电器典型故障分析 1.不能充电 不能充电说明充电器无电压输出，此时可根据充电器上的指示灯(电源指示灯或充电指示灯)是否发光来判断故障部位。若指示灯不发光，说明充电器没有供电或充电器内的开关电源未工作;若充电器的指示灯发光正常，说明充电器的电压输出电路异常。下面对这两种情况分别进行介绍。 (1)指示灯不发光 指示灯不发光时，首先要检查充电器有无220V供电，若没有供电，检查包括插座在内的市电供电系统;若有供电，说明充电器损坏。确认充电器异常后，再通过市电输入部位的保险管是否正常进一步判断故障部位，若保险管熔断，说明市电滤波电路、市电变换电路(300V)供电电路、开关电源的开关管损坏。若保险管正常，测开关电源有无电压输出，若有，检查充电电压输出回路;若没有，说明开关电源未工作。 ①开关管击穿 开关管击穿是开关电源最常见的故障，也是比较难维修的故障，因为开关管击穿多因过压、过流或功耗大引起。过压损坏的原因:一是市电过高，导致300V供电过高;二是尖峰脉冲吸收回路开路;三是稳压控制电路异常，使开关管导通时间过长，导致开关变压器各个绕组输出的电压升高。过流损坏的原因:一是蓄电池盒击穿或漏电;二是开关电源电压输出电路的整流滤波元件漏电或击穿。功耗大损坏的原因:一是电源控制芯片异常，不能输出正常的开关管激励信号;二是激励电路的阻容元件或变压器等元件异常，不能为开关管提供正常的激励信号;三是开关变压器异常;四是300V供电滤波电容容量减小。目前的开关电源都具有完善的过流保护功能，所以开关管损坏多因过压或功耗大引起。 方法与技巧：怀疑稳压控制电路异常时，应采用降压供电或灯泡限流，以免检修过程中导致开关管过压损坏。 注意：稳压控制电路异常引起充电器输出电压升高时，还容易导致蓄电池过压损坏(表面有鼓包的现象)。蓄电池鼓包还有一个重要的原因是洗车时蓄电池盒进水，导致蓄电池短路放电 。 ②开关电源不工作 若开关电源不工作，主要检查启动电路、振荡电路、保护电路。由于该故障不会导致大面积元件损坏，所以比较容易检修。但检修开关电源不启动故障时，要检测300V供电的滤波电容是否存电，以免遭电击或损坏仪表。 (2)指示灯发光 该故障可根据充电器结构不同具体分析。对于充电电压输出回路有保险管的充电器，首先检查保险管是否熔断，若保险管熔断，需检查蓄电池是否正常;若保险管正常，检查整流管、电感。对于设置蓄电池防反接电路的充电器，需要检查该电路是否正常，若不正常，检查该电路;若正常，检查整流管、电感。 2.充不足电 充不足电(长时间充电指示灯不变色)主要的故障原因:第一个是市电电压低或电源插座接触不良，第二个是蓄电池异常，第三个是充电器输出电压低。由于前两个原因比较简单，下面仅介绍充电器输出电压低的故障原因与检修方法。 (1)故障原因 充电器输出电压低的原因有6个:第一个是市电滤波与变换电路异常，使300V供电过低;第二个是振荡电路异常，使开关电源处于弱振状态;第三个是电源IC供电电路异常，使电源IC不能输出激励脉冲或输出的激励脉冲异常;第四个是稳压控制电路异常，使电源IC输出的激励脉冲占空比减小;第五个是充电控制电路异常，使电源IC输出的激励脉冲占空比减小;第六个是充电电压输出回路异常。 (2)检修技巧 若开关电源输出电压低的同时还有高频“吱吱”叫声，多为电源IC供电电路、电压输出电路、振荡电路异常所致;若无高频叫声，多为充电控制电路、稳压控制电路异常。 ①有高频叫声 通过检测电压和电阻判断电源IC供电电路、电压输出电路是否正常，若正常，则检查振荡电路。 ②无高频叫声 若断开充电控制电路后电压恢复正常，说明充电控制电路异常，否则检查稳压控制电路。检查稳压控制电路时，光电祸合器、三端误差放大器采用代换法进行判断不仅方便，取样电阻采用电阻检测法就可测出是否正常。 3.充电初期橙色充电指示灯就亮 充电初期橙色充电指示灯就亮，说明蓄电池盒异常或充电器的控制电路异常。 (1)故障原因 蓄电池盒方面的故障原因:一是保险管开路，二是蓄电池与保险管座之间接线脱落(脱焊)，三是蓄电池损坏。若保险管损坏还应该检查是否因控制器损坏所致。充电器方面的故障原因:一是充电电流取样电阻阻值变大，二是由电压比较器、运算放大器构成的控制电路或参考电压形成电路异常。 (2)检修技巧 怀疑充电电流检测电阻阻值增大时，可采用万用表RXlΩ挡在路检测;电压比较器、运算放大器的同相输入端或反相输入端输入的参考电压可采用l0V电压挡进行检测;若电压比较器、运算放大器的同相输入端电压高于它的反相输入端电压，它的输出端电压为低电平，说明该比较器或放大器损坏。同样，若它的反相输入端电压高于它的同相输入端电压，而输出端电压为高电平，也说明该比较器、运算放大器损坏。 |
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