電動(dòng)自行車(chē)控制器電路及原理分析

(6)電動(dòng)機有刷控制器小結及維修
　　無(wú)論更換原配套、還是換用其他品牌的有刷控制器，首先要搞清控制器的幾條基本連線(xiàn)：電源正、負線(xiàn)，兩條電機接線(xiàn)，三條速度轉把接線(xiàn)，剎車(chē)把接線(xiàn)，鑰匙接線(xiàn)。儀表接線(xiàn)等。進(jìn)一步判斷霍爾速度轉把三條接線(xiàn)，具體到哪一條是+5V、地和速度信號，剎車(chē)把接線(xiàn)是斷開(kāi)有效還是短路有效等。
　　修理有刷控制器，首先要根據現象粗略估計損壞部位，排除控制器外部接觸不良等低級故障。例如：飛車(chē)現象可能是VDMOS擊穿，也可能是霍爾速度轉把的接地端懸空；加電不轉可能是控制器故障，也可能是外部連線(xiàn)燒斷或接觸不良，特別是剎車(chē)開(kāi)關(guān)、鑰匙、電池等部位；加載無(wú)力可能是電流取樣電阻脫焊，也可能是電機問(wèn)題等。確實(shí)認定是控制器內部故障，再打開(kāi)檢查維修。
　　要認清控制器內部關(guān)鍵器件，有些器件外形一樣，例如TO-220封裝的VDMOS、三端穩壓器78xx、續流二極管等。生產(chǎn)廠(chǎng)商為保密往往把元器件的印刷標示打磨掉了，給維修增加了麻煩。小功率控制器，可根據連線(xiàn)部位等特征來(lái)認定，例如：續流二極管兩端和電機兩條線(xiàn)是并聯(lián)關(guān)系，用萬(wàn)用表測一下就清楚了；VDMOS和三端穩壓器78xx雖然都有一端接地，但VDMOS一端接電機，穩壓器78xx則不接電機。集成塊也可以從腳數和連線(xiàn)部位等特征來(lái)區分，例如：TL494是16腳的。LM324和LM339是14腳的，LM393和LM358是8腳的；雖然LM324和LM339都是14腳的，但是供電腳不同，LM324供電端是④腳，而接地端是⑾腳。LM339供電端是③腳.接地端是⑿。
　　接有直徑1mm長(cháng)度大約1cm的鎳銅絲或康銅絲的電阻，一般是電流取樣電阻，一端接VDMOS的源極S，一端接電池負極(粗黑)，康銅絲兩端受熱很易造成焊錫脫落?？赡茉斐奢p載正常、重載無(wú)力等故障。
　　根據原理圖可以進(jìn)一步沿信號通路分析，有刷控制器核心部位就是PWM。它前面的輸入信號，一路是三角波發(fā)生器的三角波，一路是霍爾速度轉把的速度信號。PWM的驅動(dòng)信號加到VDMOS柵極。
　　維修重點(diǎn)：一是VDMOS?？刂破髦芯褪荲DMOS損壞率高，多數為DS間擊穿.造成加電就高速旋轉。在不加電情況下，用萬(wàn)用表一測便知，一般換用好管故障就會(huì )排除。更換時(shí)，要注意絕緣和散熱，要墊上導熱絕緣片并涂上導熱硅脂，固定好散熱板的緊固件。伴隨VDMOS擊穿，還可能有其他周邊元件損壞。如互補推挽下管PNP管等。另一個(gè)是穩壓電源，可以帶電檢查其輸出是否為額定穩壓值，如沒(méi)有，排除輸出短路后，再沿電路向前檢查。對于控制芯片采用TL494的電路，盡管內部復雜，只要檢查關(guān)鍵點(diǎn)，就能判斷大致情況。TLA94第⒁腳為+5V參考電源輸出端，如⑿腳供電正確，⒁腳沒(méi)有+5V。一般就是芯片壞了；③腳也是關(guān)鍵點(diǎn)，它為高電位時(shí)，芯片關(guān)閉輸出，如果它為高電位，要檢查造成原因，例如欠壓保護，霍爾調速把故障等；④腳在有刷控制器中也是關(guān)鍵點(diǎn)，它為高電位(3.6V)時(shí)，芯片關(guān)閉輸出，如果它為高電位，要檢查造成原因。也可以檢查后部的關(guān)鍵點(diǎn)，例如VDMOS柵極電壓是否隨霍爾速度轉把轉動(dòng)變化等。

　　功率開(kāi)關(guān)管損壞的原因和對策：
　　1)熱損壞開(kāi)關(guān)管過(guò)熱后性能下降，極易損壞。開(kāi)關(guān)管發(fā)熱主要是導通損耗和開(kāi)關(guān)損耗。導通壓降和電流的乘積越大發(fā)熱越多。壓降大原因之一是器件本身問(wèn)題，靠嚴格篩選解決，并聯(lián)使用要經(jīng)過(guò)配對；壓降大原因之二不是器件本身問(wèn)題，是開(kāi)關(guān)通過(guò)放大區時(shí)間過(guò)長(cháng)，通過(guò)改善(柵極驅動(dòng)和泄放)電路設計解決。欠壓保護和過(guò)流保護工作在臨界(如堵轉引起逐周過(guò)流保護動(dòng)作)時(shí)，切換頻繁，PWM頻率升高，開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)損耗隨頻率升高而升高造成過(guò)熱。關(guān)于欠壓保護工作在臨界切換頻繁的改進(jìn)，采用改進(jìn)施密特電路，正反饋加一個(gè)二極管和一個(gè)電阻。
　　2)電壓擊穿主要是開(kāi)關(guān)管本身耐壓不夠，當電壓過(guò)高的一瞬間，還沒(méi)來(lái)得及將熱傳到散熱器，管子DS就擊穿了，所以也稱(chēng)冷擊穿。器件本身應經(jīng)過(guò)嚴格篩選，并聯(lián)應用器件要經(jīng)過(guò)配對，否則易損壞；外因主要是電機大電流工作時(shí)，突然關(guān)斷，引起瞬間高反電勢，例如有刷電機碳刷接觸不良。解決方案是并聯(lián)大電流、高速、低壓降續流二極管.例如采用30A雙快恢復(或肖特基)管。還有，在開(kāi)關(guān)管DS間加阻容吸收保護。
　　3)提高大功率控制器可靠性對策 大功率控制器要采用大電流高反壓耐高溫開(kāi)關(guān)管。但是，大功率場(chǎng)效應管耐壓和導通電阻制造時(shí)是有矛盾的，例如耐壓60V左右的管子，導通電阻可以做到8mΩ，耐壓升高到100V，導通電阻就成幾倍增加。行之有效的措施是：一是降低振蕩頻率；二是增加并聯(lián)器件數；三是增加驅動(dòng)功率；四是加大散熱板面積；五是振蕩、三角波形成、PWM等電路不用WPM專(zhuān)用芯片TL494等，而選用故障率較低的比較器(LM339)、簡(jiǎn)單門(mén)電路等器件制作；六是功率冗余，就是功率管和續流管多只并聯(lián)，但要特別注意分布參數；七是欠壓保護改為欠壓提示，不關(guān)斷等。

2.無(wú)刷控制器
　　

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