电动车充电器原理及维修

2020-10-28

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UC3842 采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式，共有8 个引脚，各脚功能如下：

① 脚是误差放大器的输出端，外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性；

② 脚是反馈电压输入端，此脚电压与误差放大器同相端的2.5V 基准电压进行比较，产生误差电压，从而控制脉冲宽度；

③ 脚为电流检测输入端，当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态；

④ 脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定，f=1.72/(RT×CT)；

⑤ 脚为公共地端；

⑥ 脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns 驱动能力为±1A ；

⑦ 脚是直流电源供电端，具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为15mW；

⑧ 脚为5V 基准电压输出端，有50mA 的负载能力。

UC3842工作原理：

该电路的电源部分使用单端式脉宽调制型开关电源，脉宽调制IC使用的是UC3842

UC3842是一种电流型脉宽控制器，它可以直接驱动MOS管、IGBT等，适合于制作单端电路。220V整流滤波后的约300V直流电压经电阻R1降压后加到UC3842的供电端（7端），为UC3842提供启动电压，UC3842内部设有欠压锁定电路，其开启和关闭阈值分别为16V和10V。在开启之前，UC3842消耗的电流在1mA以内。启动正常工作后，它的消耗电流约为15mA。反馈绕组为其提供维持正常工作电压。由于漏感等原因，开关电源在每个开关周期有很大的开关尖峰，即使在占空比很小时，辅助电压也不能降到足够低，所以辅助电源的整流二极管上串一个电阻（R3），它和C9形成RC滤波，滤掉开通瞬间的尖峰。接在4脚的R5、C6决定了开关电源的工作频率。计算公式为：Fosc(kHz)=1.72/(RT(k)×CT(uf))，此电路的工作频率为40KHz。过载和短路保护，通过在开关管的源极串一个电阻（R12），把电流信号经R10、R11送到3842的第3脚来实现保护。当电源过载时，3842保护动作，使占空比减小，输出电压降低，3842的供电电压也跟着降低，当低到3842不能工作时，整个电路关闭，然后靠R1开始下一次启动过程。在这种保护状态下，电源只工作几个开关周期，然后进入很长时间（约500ms）的启动过程，平均功率很低，即使长时间输出短路也不会导致电源的损坏。

稳压过程：

UC3842的2脚是电压检测端。输出电压经R18、R19、W1分压为U4（TL431）参考端（1脚）提供参考电压。TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。内部含有一个2.5V的基准电压，所以当在参考端引入输出反时，器件可以通过从阴极（3脚）到阳极（2脚）很宽范围的分流，控制输出电压。若输出电压增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加。线性光耦（U2）的发光二极管亮度增加，输出电阻减小。UC3842的2脚电压升高，驱动脉宽减小。最终使电压稳定下来。

充电过程：当BATT＋、BATT－接上畜电池时，畜电池正端经R13、D10使K1

吸合。充电回路闭合，畜电池开始充电。当畜电池接反时，由于D10反向截止，K1不会吸合，充电回路处于断开状态。不会烧坏R14、D7、D8、C11等元件。刚充电时，畜电池电压很低，充电电流会很大。R14两端的压降大于U3A的2脚R23、R24的分压电压，U3A输出高电平，D13（红色，充电指示灯）亮。当充电电流达到1.8A时，R14两端的压降等于U5A的3脚R30、R31的分压电压，U5A开始起控。只要输出电流有一点增加，U5A的1脚随即输出低电平，U2的1、2脚电流增加，4、5脚电阻减小，U1的2脚电压升高，输出电压下降，最终使电流恒定在1.8A。

随着充电时间的增加，畜电池的电压也渐渐上升，当充电电压达到最高充电电压（44V）时。U4的参考端电压将达到2.5V，U4开始起控，使电压稳定下来。调节W1可以微调电压值。此时电流不再恒定，而是渐渐减小。U5A也不再起控，一直处于高电平输出状态，由于D17的反向截止，不会影响输出电压。当充电电流小于0.4A时,R14两端的压降小于U3A的2脚R23、R24的分压电压，U3A输出低电平，D13灭。此时U3B的5脚电压高于6脚电压，7脚输出高电平，D14（绿色，电源/浮充指示灯）亮，表示已充满，进入浮充状态。同时经R27限流，D15稳压，通过R28、D9、W2使U4的参考端电压增加，从而使最大充电电压降为浮充电压。调节W2可微调浮充电压

UC3842芯片作为小功率开关电源的PWM脉宽调制芯片，在进行开关电源维修过程中，经常会遇到由于故障引起的uc3842/uc3844不能正常工作，现将电源不能起振或轻微起振（测量输出端电压低），但没有正常工作（表现为8Pin无5V）可能的原因作如下总结：

1、首先检查7Pin所连接的电解电容（或者反馈线圈所连接的电解电容），查看其容量是否符合要求，如该电容容量明显减小，更换后应该不起振的故障就能恢复；如该电容正常，进行下一步检查。

2、在电路板上单独给uc3842/uc3844的7Pin加16V电压，测量其8Pin是否有5V，如果测量8Pin有5V电压存在，则说明此芯片没有问题；如没有5V电压，须将uc3842/uc3844拆下来单独加电16V至7Pin，测量8Pin是否有5V，如果仍然没有5V，则可证明芯片已经损坏；如果测量8Pin有5V存在，则应该是与8Pin相连接的外围元器件与地之间有短路存在。

此步骤主要是检测c3842/uc3844芯片本身是否损坏，如果芯片没有损坏，基本可以排除故障出在初级部分，可以进行下一步检查。（附：检测uc3842/uc3844芯片损坏与否的另一种方法为：在检测完芯片外围元器件（或更换完外围损坏的元器件）后，先不装电源开关管，加输入电测uc3842/uc3844的7Pin电压，若电压在10—17V间波动，其余各脚分别也有电压波动，则说明电路已起振，uc3842基本正常，若7脚电压低，其余管脚

无电压或电压不波动，则uc3842/uc3844已损坏。）

3、检查次级侧，推测应该是次级由于输出过载或短路，导致电流增大，进而反映到初级侧使uc3842/uc3844芯片的3Pin实现保护，这就需要对次级侧实现过流保护功能的电子元器件进行逐一测量，直至查出故障。现将uc3842/uc3844芯片正常工作时主要引脚电压列于下面：

1Pin：1.5V

2Pin：2.5V

3Pin：0.005V

6Pin：1.05V

7Pin：14.1V

8Pin：5V

使用3842的开关电源外围大同小异，检修方法基本一样，以下流程检修的前提：

开关管无短路，开关管对地限流保护电阻无开路，在通电时开关管不会马上击穿，切记：先测3842（7）脚的15V供电是否正常：没有电压，就检查启动电阻，或启动电路（部分机型7脚供电使用单独的一个二极管整流），或7

脚对地稳压管短路；有电压但是高，换（7）脚对地滤波电容，100UF/50V；有电压但是电压低且波动，3842的调整电路故障。

7脚电压正常；关机测300V电压消失速度：能很快消失，那电源起振，检查（3）脚对地1K电阻和对地稳压管电压不消失，故障点为3842未起振，检查

3842（1）（2）脚外围电阻、电位器和更换3842自身。3、7脚电压低且波动：重点检查FBT同步反馈电路的二极管；有光耦的机型检查后级光耦输入端，重点检查IC（LM431）周边。

3842的引脚介绍及好坏判断

（1）脚误差信号放大输出

（2）脚反馈输入

（3）脚开关管过流检测

（4）脚震荡电路时间常数

（5）脚地

（6）脚开关管驱动脉冲输出

（7）脚电源

（8）脚5V基准电压好坏的简单判断用47型万用表Rx1挡，UC3842好坏的判断方法

启动电路故障最常见的是启动电阻开路性损坏或者VC3842B的7脚外部的稳压二极管ZD601,滤波电容C626击穿短路，而导致整机不能启动，此时检测UC3842B的7脚是否为10V-17V，即可判断故障位置。另外UC3842B的

7脚外部滤波电容C626，若出现容量减少或者漏电程度增大的现象时，也会引起输出电压高，启动难，不启动等一系列故障。当开关管及UC3842B都是炸裂时，最好在更换损坏的元器件之后，再枪柄开关管G极(栅极)所接的限流电阻R609是否损坏，若这个电阻烧毁或者阻值增大的话，就会引起开关管的激励不足，从而出现更换新的电源开关管后，管子会发烫或者经常烧毁的故障。在有些机型中,电源开关管的G极对地之间还有一个保护的稳压二极管,更换电源开关管时，最好连该稳压二极管一并更换。

通过检测UC3842B的7脚电压,可以得到故障的大致位置,若7脚的电压低于

14V且跳动,则故障主要由下列原因引起:

负载短路:电源开关管G(栅极)对地的稳压二级管(18V)击穿,开关管S极(源极)对地的电流检测电阻阻值变大。

若7脚的电压在16V时跌落,然后又升到16V,如此物质循环,则应着重检查开关变压器(T601)的8脚输出的电压,以及二极管D608到UC3842B的7脚之间的供电电路。

对于开机即烧开关管的机,维修时先不上开关管。通过测量UC3842B的各脚电压来确定它的工作状态是否正常,正常的工作电压大致如下:

脚号不上开关管的正常电压

1 0.6-2V

2 2V左右

3 0-0.5V

4 1V

5 0V

6 0.5-2V

7 14V左右跳动

8 5V左右

在更换完外围损坏的元器件后，先不装开关管，加电测uc3842的7脚电压，若电压在10-17V间波动，其余各脚也分别有波动的电压，则说明电路已起振，

uc3842基本正常;若7脚电压低，其余管脚无电压或不波动，则uc3842已损坏。在uc3842的7、5脚间外加+17V左右的直流电压，若测8脚有+5V电压，1、2、4、6脚也有不同的电压，则uc3842基本正常，工作电流小，自身不易损坏。它损坏的最常见原因是电源开关管短路后，高电压从G极加到其6脚而致使其烧毁．而有些机型中省去了G极接地的保护二极管，则电源开关管损坏时，uc3842和G极外接的限流电阻必坏．此时直接更换即可。

需要注意的是，电源开关管源极（S极）通常接1个小阻值大功率的电阻，作为过流保护检测电阻．此电阻的阻值一般在0.2-0.6之间，大于此值会出现带不起负载的现象（就是次极电压偏低）。由于uc3842（KA3842）的工作电压和输出功率均与UC3843（KA3843）相差甚远，3842系列和3843系列在启动电压和关闭电压方面也存在着较大的区别。前者的启动电压为16V，关闭电压为10V;后者的启动电压为8.5V，关闭电压为7.6V。这两个系列的IC不能直接代换。如确有必要用后者代换前者时，要对电路加以改造方可。因此，这一点在维修工作中必须要注意。

UC3842组成的开关电源电路

图2是由UC3842构成的开关电源电路，220V市电由C1、L1滤除电磁干扰，负温度系数的热敏电阻Rt1限流，再经VC整流、C2滤波，电阻R1、电位器RP1降压后加到UC3842的供电端（⑦脚），为UC3842提供启动电压，电路启动后变压器的付绕组③④的整流滤波电压一方面为UC3842提供正常工作电压，另一方面经R3、R4分压加到误差放大器的反相输入端②脚，为UC3842提供负反馈电压，其规律是此脚电压越高驱动脉冲的占空比越小，以此稳定输出电压。④脚和⑧脚外接的R6、C8决定了振荡频率，其振荡频率的最大值可达500KHz。R5、C6用于改善增益和频率特性。⑥脚输出的方波信号经R7、R8分压后驱动MOSFEF功率管，变压器原边绕组①②的能量传递到付边各绕组，经整流滤波后输出各数值不同的直流电压供负载使用。电阻R10用于电流检测，经R9、C9滤滤后送入UC3842的③脚形成电流反馈环。所以由UC3842构成的电源是双闭环控制系统，电压稳定度非常高，当UC3842的③脚电压高于1V时振荡器停振，保护功率管不至于过流而损坏。

图2 UC3842构成的开关电源

电路的调试

此电路的调试需要注意：一是调节电位器RP1使电路起振，起振电流在1mA左右；二是起振后变压器③④绕组提供的直流电压应能使电路正常工作，此电压的范围大约为11～17V之间；三是根据输出电压的数值大小来改变R4，以确定其反馈量的大小；四是根据保护要求来确定检测电阻R10的大小，通常R10是2W、1Ω以下的电阻。

3842充电器电路图（六）

锂离子电池充电器电路由电源输入变换电路、恒流充电电路、恒压充电电路、工作状态指示电路和电池电压检测控制电路组成，如图所示。

图采用LM358运算放大器的锂离子电池充电器电路

电源输入变换电路由电源变压器T、整流二极管VD1～VD4和滤波电容C1组成；恒流充电电路由二极管VD5、三端稳压集成电路IC1和电阻R1组成；恒压充电电路由三端稳压集成电路IC2和电阻R2、R3组成；电池电压检测控制电路由电阻R4～R8、电容C2～C4、电位器RP、稳压二极管VS1、VS2、运算放大器IC3、晶闸管VT和继电器K组成；工作状态指示电路由电阻R9、R10和发光二极管VL1、VL2组成。

交流220V电压经T降压、VD1～VD4整流及C1滤波后，经恒流充电电路和K的常闭触头对电池GB进行恒流充电。当电池的电压升至4.2V时，IC3输出高电平，通过VS2使VT受触发而导通，K通电吸合，其常闭触头端断开，常开触头接通，整流滤波后的直流电压经恒压充电电路对GB进行恒压充电。

在第一阶段恒流充电时，VL2点亮；在第二阶段恒压充电时，VL1点亮。

电路安装完毕后，先断开R7，接上电源，调节RP的阻值，使其中心抽头电压为4.2V。在IC2的输出端与地之间接上47Ω的假负载，调整R2的阻值，使IC2的2脚电压为4.2V。断开电源及假负载，接上R7和待充电电池GB，然后接通电源进行充电。监测GB两端电压，保证GB两端电压达到4.2V时K通电吸合，否则应微调RP的阻值

还是简单的说说由3842芯片构成的充电器工作原理：首先AC220电压经由保险丝，NTC和EMI滤波

整流滤波变换至300V左右的直流电压，经启动电阻提供给3842（7脚）初始工作电压，驱动MOS管开

关动作，开关变压器在MOS管的开关作用下，会不断的储存->释放，而使输出绕组感应到的电能经过整

流滤波输出的直流电压，通过采样到431或运放控制光耦把信号反馈至3842的1脚或2脚，控制3842的输出（6脚）的占空比，以达到稳定的输出电压值。

详细的工作原理，大家可以搜索一下，网上有很多这方面的资料。

（1）3842稳定工作的条件：

1. 起始的工作电压，由启动电阻从300V降压得到；

2. 8脚有输出稳定的5v基准电压，内部振荡电路才会工作。

3. 6脚输出驱动MOS管打开后，3脚检测到的电流反馈电压没有超过1V。

4. 原边供电是否在下一个周期工作开始前提供到3842的7脚，否则由启动电阻提供过来的电能已

经不能维持3842工作了。

（2）输出电压保持稳定的条件：