低成本、高可靠性电动自行车充电器制造
依据电动自行车铅酸蓄电池的特色，当其为36V/12AH时，选用限压恒流充电方法，初始充电电流最大不宜超越3A。也就是说，充电器输出最大到达43V/3A/129W，现已可满意。在充电进程中，充电电流还将逐步下降。以现在开关电源技能和开关管生产水平而言，单端开关稳压器输出功率的极限值已进步到180W，乃至更大。输出功率为150W以下的单端它激式开关稳压器，其可靠性已到达极高的程度。MOS FET开关管的使用，成功地处理了开关管二次击穿的难题，使开关电源的可靠性更上一层楼。
现在，使用最广的、也是最早的可直接驱动MOS FET开关管的单端驱动器为UC3842。UC3842在安稳输出电压的一起，还具有负载电流操控功用，因而常称其为电流操控型开关电源驱动器，无疑用于充电器此功用具有共同的优势，只用很少的外围元件即可完成恒压输出，一起还能操控充电电流。尤其是UC3842可直接驱动MOS FET管的特色，能够使充电器的可靠性大幅进步。因为UC3842的使用极广，本文只介绍其特色。
UC3842为双列8脚单端输出的它激式开关电源驱动集成电路，其内部功用包含：基准电压稳压器、差错扩大器、脉冲宽度比较器、锁存器、振动器、脉宽调制器(PWM)、脉冲输出驱动级等等。UC3842的同类产品较多，其间可交换的有 MC3842、IR3842N、SG3842、CM3842(国产)、LM3842等。UC3842内部方框图见图。其特色如下：
单端PWM脉冲输出，输出驱动电流为200mA，峰值电流可达1A。
发动电压大于16V，发动电流仅1mA即可进入作业状况。进入作业状况后，作业电压在10～34V之间，负载电流为15mA。超越正常作业电压，开关电源进入欠电压或过电压维护状况，此刻集成电路无驱动脉冲输出。
内设5V/50mA基准电压源，经2:1分压作为取样基准电压。
输出的驱动脉冲既可驱动双极型晶体管，也可驱动MOS场效应管。若驱动双极型晶体管，宜在开关管的基极接入RC截止加快电路，一起将振动器的频率约束在40kHz以下。若驱动MOS场效应管，振动频率由外接RC电路设定，作业频率最高可达500kHz。
内设过流维护输入(第3脚)和差错扩大输入(第1脚)两个脉冲调制(PWM)操控端。差错扩大器输入端构成主脉宽调制(PWM)操控体系，过流检测输入可对脉冲进行逐一操控，直接操控每个周期的脉宽，使输出电压调整率到达0.01%/V。假如第3脚电压大于1V或第1脚电压小于1V，脉宽调制比较器输出高电平使锁存器复位，直到下一个脉冲到来时才从头置位。假如使用第1、3脚的电平联系，在外电路操控锁存器的开/闭，使锁存器每个周期只输出一次触发脉冲，无疑使电路的抗干扰性增强，开关管不会误触发，可靠性将得以进步。
内部振动器的频率由第4、8脚外接电阻和电容器设定。一起，内部基准电压经过第4脚引进外同步。第4、8脚外接电阻、电容器构成守时电路，电容器的充/放电进程构成一个振动周期。当电阻的设定值大于5kΩ时，电容器的充电时刻远大于放电时刻，其振动频率可依据公式近似得出：f=1/Tc=1/0.55RC=1.8/RC。
由UC3842组成的输出功率可达120W的铅酸蓄电池充电器如图2所示。该充电器中只需开关频率部分为热地，MC3842组成的驱动操控体系和开关电源输出充电部分均为冷地，两种接地电路由输入、输出变压器进行阻隔，变压器不只结构简略，并且很简略完成初次级沟通2000V的抗电强度。该充电器输出端电压设定为43V/1.8A，如有需求可将电流调定为3A，用于对容量较大的铅酸蓄电池充电(如用于对容量为30AH的蓄电池充电)。
市电输入经桥式整流后，构成约300V直流电压，因而对此整流滤波电路的要求与一般有所不同。对蓄电池充电器来说，桥式整流的100Hz脉动电流没必要滤除洁净，严厉说100Hz的脉动电流对蓄电池充电不只无害，反而有利，在必定程度上可起到脉冲充电的效果，使充电进程中蓄电池的化学反应有缓冲的时机，避免接连大电流充电构成的极板硫化现象。尽管1.8A的初始充电电流大于蓄电池额外容量C的1/10，间歇的大电流也使蓄电池的温升得以缓解。因而，该滤波电路的C905选用47μF/400V 的电解电容器，其效果缺乏以使整流器120W的负载中纹波滤除洁净，而只下降整流电源的输出阻抗，以减小开关电路脉冲在供电电路中的损耗。C905的容量减小，使得该整流器在满负载时输出电压下降为280V左右。
U903按MC3842的典型使用电路作为单端输出驱动器，其各引脚效果及外围元件挑选准则如下:
第1脚为内部差错扩大器输出端。差错电压在IC内部经D1、D2电平移位，R1、R2分压后，送入电流操控比较器的反向输入端，操控PWM锁存器。当1脚为低电平时，锁存器复位，封闭驱动脉冲输出，直到下一个振动周期开端才从头置位，康复脉冲输出。外电路接入R913(10kΩ)、C913(0.1μF)，用以校对扩大器频率和相位特性。
第2脚内部差错扩大器反相输入端。充电器正常充电时，最高输出电压为43V。外电路由R934(16kΩ)、VR902(470Ω)、R904(1kΩ)分压后，得到2.5V的取样电压，与差错扩大器同相输入端的2.5V基准电压比较，检出差值，经过输出脉冲占空比的操控使输出电压限定在43V。在调整此电压时，可使充电器空载。调整VR902，可使正负输出端电压为43V。
第3脚为充电电流操控端。在第2脚设定的输出电压范围内，经过R902对充电电流进行操控，第3脚的动作阈值为1V，在R902压降1V以内，经过内部比较器操控输出电压改变，完成恒流充电。恒流值为 1.8A，R902选用0.56Ω/3W。在充电电压被限定为43V时，可经过输出电压调整充电电流为安稳的1.75A～1.8A。蓄电池充满电，端电压≥43V，阻隔二极管D908 截止，R902中无电流，第3脚电压为0V，恒流操控无效，由第2脚取样电压操控充电电压不超越43V。此刻若充满电，在未断电的情况下，将构成43V电压的涓流充电，使蓄电池电压保持在43V。为了避免过充电，36V铅酸蓄电池的此电压上限不宜使电池单元电压超越2.38V。该电路虽为蓄电池取样，实际上也约束了输出电压，如输出电压超越蓄电池电压0.6V，蓄电池电压也随之升高，送入电压取样电路使之下降。
第4脚外接振动器守时元件，CT为2200pF，RT为27kΩ，R911为10Ω。该例中考虑到高频磁芯购买困难，将频率设定为30kHz左右。R911用于外同步，该电路中可不必。
第5脚为共地端。
第6脚为驱动脉冲输出端。为了完成与市电阻隔，由T902驱动开关管。T902可用5×5mm磁芯，初次级绕组各用0.21mm漆包线绕20匝，绕组间用2×0.05mm聚脂薄膜绝缘。R909为100Ω，R907为10kΩ。假如Q901内部栅源极无维护二极管，可在外电路并入一只10～15V稳压管。
第7脚为供电端。为了省去独立供电电路，该电路中由蓄电池端电压降压供电，供电电压为18V。当待充蓄电池接入时，最低电压在32.4V～35V之间，接入18V稳压管均可得到18V的安稳电压。滤波电容器C909为100μF。
第8脚为5V基准电压输出端，一起在IC内部经R3、R4分压为2.5V，作为差错检测基准电压。
充电器的脉冲变压器T901可用市售芯柱圆形、直径Φ12mm的磁芯(芯柱对接处已设有1mm的气隙)。初级绕组用0.64mm高强度漆包线绕82匝，次级绕组用0.64mm高强度漆包线双线并绕50匝。初次级之间需垫入3层聚脂薄膜。
该充电器的操控驱动体系和次级充电体系均与市电阻隔，且MC3842由待充蓄电池电压供电，无发生超压、过流的或许，而T901次级仅有的几只元器件，只需挑选合格，击穿的或许性也简直为零，因而其可靠性极高。此部分的二极管D911可挑选共阴或共阳极，将肖特基二极管并联使用。D908可选用额外电流5A的一般二极管。次级整流电路滤波电容器选用220μF已满足，以使初始充电电流较大时具有必定的纹波，而起到脉冲充电的效果。
该充电器电路极为简略，但是可靠性却较高，其原因是：MC3842属逐周操控振动器，在开关管的每个导通周期进行电压和电流的操控，一旦负载过流，D911漏电击穿；若蓄电池端子短路，第3脚电压必将高于1V，驱动脉冲将当即中止输出；若第2脚取样电压因为输出电压升高超越2.5V，则使第1脚电压低于1V，驱动脉冲也将被关断。多年来，MC3942被广泛用于电脑显示器开关电源驱动器，不管任何情况下(其自身损坏或外围元件毛病)，都不会引起输出电压升高，仅仅无输出或输出电压下降，此特色使开关电源的负载电路极端安全。在该充电器中MC3842及其外电路都与市电输入部分无关，加之用蓄电池电压经降压、稳压后对其供电，使其毛病率简直为零。
该充电器中仅有与市电输入有关的电路是T901初级和T902次级之间的开关电路，常见开关管损坏的原因无非两方面：一是选用双极型开关管时，因为温度升高导致热击穿。这点对Q901的负温度系数特性来说是不存在的，场效应管的漏源极导通的电阻特性自身具有平衡其导通电流的才能。此外，因为开关管的反压过高，当开关管截止时，反向脉冲的尖峰极易击穿开关管。为此，该电路中经过减小C905的容量，以在开关管导通的大电流状况下恰当下降整流电压。二是选用中心柱为圆型的铁氧体磁芯，其漏感相对小于矩形截面磁芯，并且气隙预留于中心柱，而不在两侧旁柱上，进一步减小了漏感。在此条件下选用VDS较高的开关管是比较安全的。图2中Q901为2SK1539，其VDS为900V，IDS为10A，功率为150W。也能够用标准近似的其它类型MOS FET管代用。假如忧虑尖峰脉冲击穿开关管，能够在T901的初级接入一般的C、D、R吸收回路。
因为该充电器的初始充电电流、最高充电电压规划均在较低值，且充满电后涓流充电电流极小，根本能够认为是守时充电。如一只12AH的铅酸蓄电池，7小时即可充满电，且充满电后，是否断电对蓄电池、充电器影响均极小。试用中，晚上8点接入电源充电，第二天早7点断电，手摸蓄电池、充电器的外壳温度均未超越室温。
