Elektrikli Araç Şarj Cihazlarının Prensipleri ve Bakımı

Yaygın elektrikli araç şarj cihazları, devre yapısına bağlı olarak genel olarak iki tipe ayrılabilir. Birinci tipte, alan etkili bir transistörü kontrol etmek için UC3842 tarafından çalıştırılan tek transistörlü anahtarlamalı güç kaynağı kullanılır ve üç aşamalı bir şarj yöntemini uygulamak için bir LM358 çift işlemsel amplifikatör kullanılır. 220V AC gücü, T0 çift yönlü filtre aracılığıyla filtrelenir ve parazit bastırılır, D1 tarafından titreşimli DC'ye doğru düzeltilir, ardından yaklaşık 300V'luk kararlı bir DC çıkışı üretmek için C11 aracılığıyla filtrelenir. U1, TL3842 darbe genişlik modülasyonu entegre devresidir. Pim 5, güç kaynağının negatif terminali olarak görev yapar, pim 7 pozitif terminal olarak görev yapar ve pim 6, doğrudan alan etkili transistör Q1'i (K1358) çalıştıran darbeleri çıkarır. Pim 3 maksimum akım sınırlamasını kontrol eder; R25 direncinin (2,5 ohm) ayarlanması, şarj cihazının maksimum akımını değiştirir. Pim 2, şarj cihazının çıkış voltajının ayarlanmasına olanak tanıyan voltaj geri bildirimi sağlar. Pim 4, harici salınım direnci R1'e ve salınım kapasitörü C1'e bağlanır. T1, üç işleve hizmet eden yüksek frekanslı darbe transformatörüdür: birincisi, yüksek voltajlı darbeleri düşük voltajlı darbelere düşürür; ikinci olarak, elektrik çarpmasını önlemek için yüksek voltajı izole eder; Üçüncüsü, UC3842'ye çalışma gücü sağlar. D4, yüksek frekanslı doğrultucu diyottur (16A 60V), C10, düşük voltajlı filtre kapasitörüdür, D5, 12V zener diyottur ve U3 (TL431), hassas referans voltaj kaynağıdır. U2 (optokuplör 4N35) ile birlikte şarj cihazının çıkış voltajının otomatik olarak düzenlenmesini sağlar. W2'nin (düzeltme direnci) ayarlanması, şarj cihazı voltajının ince ayarlanmasına olanak tanır. D10 güç göstergesi LED'idir. D6 şarj göstergesi LED'idir. R27 akım algılama direncidir (0,1Ω, 5W). W1'in direnç değerinin değiştirilmesi, şarj cihazının değişken şarj geçiş eşik akımını (200–300mA) ayarlar.

Güç verildiğinde C11'de yaklaşık 300V mevcuttur. Bu voltajın bir kolu T1 aracılığıyla Q1'e uygulanır. İkinci dal, R5, C8 ve C3 aracılığıyla U1'in 7 numaralı pinine ulaşır ve U1'i etkinleştirmeye zorlar. U1'in Pim 6'sı, Q1'i etkinleştirerek kare dalga darbeleri üretir. Akım R25 üzerinden toprağa akar. Eş zamanlı olarak T1'in sekonder sargısı, D3 ve R12 yoluyla U1'e güvenilir bir güç kaynağı sağlayan bir indüklenmiş voltaj üretir. T1'in birincil sargısından gelen voltaj düzeltilir ve sabit bir voltaj üretmek için D4 ve C10 aracılığıyla filtrelenir. Bu voltajın bir kolu, D7 aracılığıyla (aküden şarj cihazına ters akım akışını önleyen) aküyü şarj eder. İkinci dal, LM358'e (çift operasyonel amplifikatör, pin 1 güç topraklaması, pin 8 güç pozitiftir) ve çevresel devresine R14, D5 ve C9 aracılığıyla 12V sağlar. D9, LM358'in 2 ve 5 numaralı pinlerine ulaşmak için R26 ve R4'e bölünen LM358 için referans voltajını sağlar. Normal şarj sırasında R27'nin üst terminalinde yaklaşık 0,15-0,18V'luk bir voltaj belirir. Bu voltaj LM358'in 3 numaralı pinine R17 üzerinden uygulanarak pin 1'den yüksek bir voltajın çıkmasına neden olur. Bu voltajın bir kolu R18'den geçerek Q2'yi iletime zorlar ve D6'yı (kırmızı LED) yakar. diğer dal ise LM358'in 6 ve 7 numaralı pinlerine enjeksiyon yaparak Q3'ü kapanmaya zorlayan düşük bir voltaj üretir. D10 (yeşil LED) söner ve şarj cihazı sabit akım şarj aşamasına girer. Akü voltajı yaklaşık 44,2V'a yükseldiğinde şarj cihazı sabit voltajlı şarj aşamasına geçer ve şarj akımı kademeli olarak azalırken çıkış voltajını 44,2V civarında tutar. Şarj akımı 200mA–300mA'ya düştüğünde R27 üzerindeki voltaj düşer. LM358'in 3 numaralı pinindeki voltaj, 2 numaralı pinin altına düşer ve pin 1'in düşük voltaj vermesine neden olur. Q2 kapanır ve D6 söner. Eş zamanlı olarak pin 7 yüksek voltaj çıkışı sağlar. Bu voltaj Q3'ü tek yol üzerinden etkinleştirerek D10'un yanmasına neden olur. Başka bir yol D8 ve W1 üzerinden geri besleme devresine giderek voltajın düşmesine neden olur. Şarj cihazı daha sonra damlama şarj aşamasına girer. Şarj işlemi 1-2 saat sonra tamamlanır.

Şarj cihazlarında sık görülen arızalar üç ana kategoriye ayrılır: 1: Yüksek voltaj arızaları 2: Düşük voltaj arızaları 3: Hem yüksek hem de düşük voltajı etkileyen arızalar. Yüksek voltaj arızasının birincil belirtisi gösterge ışığının yanmamasıdır. Karakteristik göstergeler şunları içerir: - Sigortanın atması - D1 doğrultucu diyotun bozulması - C11 kapasitörünün şişmesi veya patlaması - Q1 transistörünün bozulması - R25 direncinde açık devre U1'in 7 numaralı pimi ile toprak arasında kısa devre. R5'te açık devre, U1 için başlatma voltajının olmamasına neden oluyor. Bu bileşenlerin değiştirilmesi sorunu çözecektir. U1'in pin 7'si 11V'nin üzerinde gösteriyorsa ve pin 8 5V'yi gösteriyorsa, U1 esasen işlevseldir. Odak testi, Q1 ve T1 pinlerindeki soğuk lehim bağlantılarının kontrol edilmesine yönelik olmalıdır. Q1'in aşırı ısınmadan tekrar tekrar arızalanması durumunda, bu genellikle D2 veya C4'ün arızasını gösterir. Q1 aşırı ısınma sırasında bozulursa, bu genellikle düşük voltaj bölümünde sızıntı veya kısa devre, aşırı akım veya UC3842'nin 6 numaralı pininde anormal darbe dalga biçimi anlamına gelir. Bu, ilk çeyrekte önemli ölçüde artan anahtarlama kayıplarına ve ısı üretimine neden olarak aşırı ısınmaya ve yanmaya neden olur. Yüksek voltaj arızalarının diğer belirtileri arasında gösterge ışığının titremesi, düşük ve dengesiz çıkış voltajı yer alır. Bunlar genellikle T1 pinlerindeki zayıf lehimlemeden, D3 veya R12'deki açık devrelerden veya TL3842 ve çevre devrelerindeki çalışma gücü eksikliğinden kaynaklanır. Nadir bir yüksek voltaj hatası, 120V'u aşan aşırı yüksek çıkış voltajı olarak kendini gösterir. Bu genellikle U2 arızasından, R13'teki açık devreden veya U1'in pin 2'sindeki voltajı düşüren ve pin 6'nın aşırı geniş darbeler vermesine neden olan U3'ün bozulmasından kaynaklanır. Düşük voltaj devresine ciddi zarar vereceğinden bu koşullar altında uzun süreli çalışmadan kaçınılmalıdır.

Düşük voltaj arızalarının çoğu, şarj cihazı ile akü terminalleri arasındaki ters kutup bağlantısından kaynaklanır ve R27'nin yanmasına ve LM358'in bozulmasına neden olur. Belirtiler arasında sürekli yanan kırmızı gösterge, yanmayan yeşil gösterge, düşük çıkış voltajı veya 0V'a yaklaşan çıkış voltajı yer alır. Yukarıda belirtilen bileşenlerin değiştirilmesi sorunu çözecektir. Ayrıca W2 salınımına bağlı olarak çıkış voltajında ​​kayma meydana gelebilir. Çıkış voltajı aşırı yüksekse, pil aşırı şarj olabilir, bu da ciddi dehidrasyona, aşırı ısınmaya ve sonuçta patlamaya neden olan termal kaçaklara yol açabilir. Tersine, aşırı düşük çıkış voltajı, yetersiz şarjla sonuçlanacaktır.

Hem yüksek hem de düşük voltaj devrelerinde arıza meydana geldiğinde, tüm diyotları, transistörleri, optokuplörleri (4N35), alan etkili transistörleri, elektrolitik kapasitörleri, entegre devreleri ve R25, R5, R12, R27 dirençlerini (özellikle D4 (16A 60V hızlı kurtarma diyotu) ve C10'u (63V 470μF)) kapsamlı bir şekilde inceleyin. Arıza kapsamını daha da genişletebilecek körü körüne güç uygulamaktan kaçının. Bazı şarj cihazları çıkış aşamasında ters polarite ve kısa devre koruması içerir. Bu aslında çıkış devresine bir röle ekler; ters polarite veya kısa devre koşullarında röle çalışmaz ve şarj cihazının voltaj çıkışını engeller.

Diğer şarj cihazları da ters polarite ve kısa devre korumasına sahiptir, ancak prensipleri yukarıda belirtilen tasarımdan farklıdır. Düşük voltaj devreleri, başlatma voltajını şarj edilen aküden alır ve bir diyot (ters polarite koruması) içerir. Güç kaynağı uygun şekilde etkinleştirildiğinde, şarj cihazı düşük voltajlı çalışma gücü sağlar. Bu tür şarj cihazlarındaki kontrol çipi tipik olarak iki adet 13007 yüksek voltaj transistörünü çalıştıran TL494'ü temel alır. LM324 (dört operasyonel amplifikatör) ile birleştirildiğinde bu, üç aşamalı şarj sağlar.

220V AC, D1-D4 üzerinden doğrultulur ve C5 ile filtrelenerek yaklaşık 300V DC elde edilir. Bu voltaj C4'ü şarj ederek TF1'in yüksek voltaj sargısı, TF2'nin birincil sargısı ve V2 aracılığıyla başlangıç ​​akımını oluşturur. TF2'nin geri besleme sargısı, V1 ve V2'nin dönüşümlü olarak iletilmesine neden olan bir indüklenmiş voltaj üretir. Sonuç olarak, TF1'in alçak gerilim besleme sargısında bir gerilim üretilir. Bu voltaj D9 ve D10 üzerinden doğrultulur, C8 tarafından filtrelenir ve TL494, LM324, V3 ve V4 gibi bileşenlere güç sağlar. Bu aşamada çıkış voltajı nispeten düşük kalır. Etkinleştirme üzerine TL494, V3 ve V4'ü çalıştırarak dönüşümlü olarak 8 ve 11 numaralı pinlerden darbeler çıkarır. Bu darbeler, TF2 geri besleme sargısı aracılığıyla V1 ve V2'yi uyarır. Bu, V1 ve V2'nin kendiliğinden salınımlı çalışmadan kontrollü çalışmaya geçişini sağlar. TF2'nin çıkış sargı voltajı yükselir. Bu voltaj, R29, R26 ve R27 boyunca voltaj bölünmesi yoluyla TL494'ün pin 1'ine (gerilim geri beslemesi) geri beslenir ve çıkış voltajı 41,2V'de dengelenir. R30, şarj sırasında voltaj düşüşü üreten akım algılama direnci olarak görev yapar. Bu voltaj, R11 ve R12 aracılığıyla TL494'ün 15 numaralı pinine (akım geri beslemesi) geri beslenir ve şarj akımı yaklaşık 1,8 A'da tutulur. Ek olarak, şarj akımı D20 boyunca R42 üzerinden LM324'ün pin 3'üne iletilen bir voltaj düşüşü yaratır. Bu, pin 2'nin yüksek voltaj çıkararak şarj göstergesini yakmasına neden olurken, pin 7 düşük voltaj vererek değişken şarj göstergesini söndürür. Şarj cihazı sabit akım şarj aşamasına girer. Ayrıca pin 7'deki düşük voltaj D19'un anot voltajını düşürür. Bu, TL494'ün pin 1'indeki voltajı azaltır ve şarj cihazının maksimum çıkış voltajının 44,8V'a ulaşmasına neden olur. Akü voltajı 44,8V'a yükseldiğinde sabit voltaj fazı başlar.

Şarj akımı 0,3A–0,4A'ya düştüğünde LM324'ün 3 numaralı pinindeki voltaj düşer. Pim 1, şarj göstergesini söndüren düşük bir voltaj verir. Eş zamanlı olarak pin 7 yüksek voltaj vererek şamandıra şarj göstergesini yakar. Ayrıca pin 7'deki yüksek voltaj D19'un anot voltajını yükseltir. Bu, TL494'ün pin 1'indeki voltajı artırarak şarj cihazının çıkış voltajının 41,2V'a düşmesine neden olur. Şarj cihazı değişken şarj moduna girer.

Örnek:

Şarj cihazı. Güç kaynağını bağladıktan sonra şarj cihazı hiçbir yanıt vermiyor. Ancak depolama kapasitörü şarjı korur. Eğer buraya derhal boşaltılmazsa, şaşırtıcı bir sarsıntıya yol açarak ciddi rahatsızlığa neden olabilir.

Öncelikle 13007'nin işlevsel olup olmadığını tespit edin. İki transistör arasındaki orta nokta voltajını ölçün; 150V okuyorsa sorun 68μF/400V kapasitör ile ana transformatör devresi arasındadır. 150V değilse iki 240K başlatma direncinden biri arızalıdır. İkinci senaryo daha yaygındır. 3842 devre için başlatma direnci tipik olarak sonsuz bir empedans haline gelir; iki adet 2,2 ohm'luk direnç de kontrol edilmelidir.