电动车充电器设计

      很多同行谈到充电器返修率能在5%以下的算很好的产品了,其实,要做到1%以下不是难事,只因现在互相压价,使得厂家不得不简化元件及参数,这样质量就大打折扣了.
现在到用户中调查的厂家很少,没多少工程师能弄清为什么返修率居高不下的原因.本人在多年的退货中总结了以下几点原因,供大家参考:

1,输出电容炸坏
   这累损坏主要发生在电动车厂家不小心把电瓶正负极接反造成.那为什么到用户手里数月后也会发生这种原因呢?一是用户给其它车辆充电,这种车辆中存在充电口相反的现象,如此一来就炸了电容.二是工程师为降低成本把输出电容设计的过小,纹波超过电容允许值而烧毁。

2,充电器外壳过热变形,甚至烧坏功率器件
   这样的原因是用户将充电器随意放在地上或挂在墙上,没将正面朝上搁置在地上,照成散热不良而烧毁.

3,其他原因
   这里有用户电池损坏充不进电,认为充电器坏,而电动车的售后服务又不检查,于是将充电器退回.还有进水损坏.再则就是充电器设计不可靠.

    如何设计一个良好的充电器呢?大家是否检查过自己的参数是否符合实际值而不是理论值呢,最好的办法就是用示波器在每个参考点看一下波形。

   

   首先,输入滤波电容值应为按输出功率每瓦特用1uF计算,这样的条件又有几家公司达到了呢?MOSFET的选择应耐压超过700V的,并且要固定供应商,否则就要每次对进货进行耐压测试.否则炸管就会经常发生(变压器磁饱和也会炸管).
   

   其次,线路板布局要防干扰,工作频率控制在20-60K,不宜过高,否则开关损耗增加,MOS管温升严重.变压器匝比要小,可以减少降低MOS管尖峰电压.占空比在最大功率下不超过50%.温升主要是电流的平方成正比,所以尽可能的将开通电流设计在占空比50%.
  

    接下来要解决声音,在某段负载时有啸叫是最头痛的,分析下来有很多原因会引发啸叫,由于开关电源工作在闭环状态,所以干扰是其中原因之一.还有就是发生谐振,当变压器和MOS管节电容与开关频率产生谐振,声音就发出了,干扰解决的办法就是改善布局或增加死区,但死区增加后空载电压会有所上升.解决谐振最好把变压器原边增减1-2圈,或在MOS管DS极并联100pF的高压电容来.

     最后就是外壳大小,由于充电器为了携带,往往外壳太小,即使设计温升很小,但在狭小的空间里散热会照成温升累积上升,最终将功率器件烧毁.本人在设计时没有外壳时MOS和输出二极管温升不大于30度,变压器不大于38度,但在选择外壳上也破费脑筋.所以选择合适的外壳十分重要.

     在可靠性上,要选择质量好的电容,尤其是无极性电容,最好是CL11或CBB的,瓷片电容尽可能不用.集成电路其实各个厂家差不多,不要盲目相信什么国际大品牌,其它品牌质量不见得比就不好,能做集成块的厂家设备都差不多,其内部电路也相近,只是在工艺上有区别,并且作坊工厂无法制作,作为数字信号用途我们完全可以选择任何一家.
    

      焊接时对今后用户使用寿命有很大的影响,多数用户会随车携带充电器,这样多次震动后元件容易开路,所以生产时一定要用63度焊锡进行焊接，降低目前的成本只会增加日后的回修成本.
     设计时也不要盲目相信元件多的就是好,用494和3842的电源总的来说差不多,但494的特性更适合负载稳定的非感、容性终端上,比如电脑主机上的电源多数采用494,然而电脑主机电源损坏率远远低于充电器.并且494电源大多采用三极管做功率器件,在容性负载中又不断的变换功率,使得三极管的二次击穿的可能性大幅增加.3842虽然用料简单,但其能对每个工作电流进行限流,又加上使用MOS管,工作更适合负载变动大的电源.一个设计精良的3842电源将会比494有更低的返修率.

      在充电性能上尽可能的降低输出电压,过高的电压会使电池寿命大打折扣,经常听用户反映说某某充电器好,充一次能跑好多路,另一种不好……但所谓好的充电器往往在3个月后电池就出现行驶里程下降,反而没“充足”的充电器充的电池能用很久还没见容量明显下降.这就是过高的输出电压使电池不断的过充,甚至把电瓶充至变形才明白过味!

       至于电池修复的争论在论坛上已到白热化的地步,本人不想参与这个话题的争论,以下话题纯属个人观点,如有不同看法,请不用同我争论,还是找别人说为好.
我们做过一些实验,得知电池的质量和充电器设计和合理的使用都很重要,为什么不同电池厂商差价有那么大?在同一种品牌电池中有的坏的快,有的坏的慢?主要是充电器均充和浮充电压过高,大家知道电信和酒店里用的后备电源都是铅酸电池,寿命都在5-10年以上,电动车电池为什么就短呢?其实由于控制器对电流最大值限制的过大,使电池寿命不会象后备电源那么长,但完全可以控制在2年以上,就是要用好的充电器配合良好的使用习惯.正确的充电方式应该是:1,只要车用过,就要对电池充电,不要用完了再充电,这不是镍镉电池!2,一个月不用一定要充电.3,电池千万不能过放电.我们曾让一些人按以上3点使用,结果用户电池寿命都在2年以上!当然这些人不是跑快递的,只是正常上下班使用.

      那么再谈到电池修复有用吗?我的回答是肯定的:有用!但是!修复的使用寿命只有几个月,要想修复的和新电池一样不可能!多花几十元修复电池只坚持几个月,我觉得还不如换电池省钱(按2年使用寿命算),当然那些不正常使用电池的人群还是修复核算,毕竟这些人“正常”使用电池也不过就让新电池服役几个月就坏了,修复对他们来说是核算的.
      所以想用“修复”来赚钱的人只是满足不同客户而已,至于修复能力到底怎么样,我们也没有一个权威的数据可以看到。

     负脉冲技术最早是国外在60年代提出的方式,直至今天还没有一个正式的报告能证明对电池的伤害有多大,也没有权威说这种方式一定很有用,因为电池初充电时可以大电流充电,后期要小电流充电,所以负脉冲技术的大电流充电对电池起初是没有什么危害的,但在充满前还用负脉冲大电流充电是否有危害,本人也期待有一个合理的解释,毕竟我们也想研究快充技术,但在没有合理的解释前我们只能观望。