都2024年了，我还在和铅酸蓄电池的电动车充电器较劲，来点干货

jf201006

现在是2024年了，电动车很多都使用锂电了，锂电池充电器也层出不穷。原来铅酸蓄电池的电动车，有36V、48V还有60V的很多种，也由原来的全暴露变为灌胶的了，不好修了。几年下来，手上有十几个坏的，而且是没灌胶的，随便拿出一个48V的看了看，就有了这帖文。

分三大块内容汇报一下：
I、 与充电器相关常识（铅酸蓄电池组三段充电、TL431功能模型理解、UC3842控制说明）
II、48V公版充电器电路分析
III、改为准可调电源使用（先改辅助电源、利用原功能改5V起调）

I、与充电器相关知识
一、关于铅酸电池及其充电
（一）铅酸蓄电池组构成铅酸电池组一般为几个单体（格）串联组成一块电池，如电蚊牌内的电池是由2个单体电池组成、应急灯内的电池是由3个单体电池组成、汽车启动电池由6个单体电池组成。每个单格电池的电压有几个不同的指标，如额定电压、放电终止电压为等。从化学反应方程式中可以计算出单格铅酸蓄电池理论电压为2.18V。电池生产厂家给出的几个指标是：单格电池电压：额定值为2.0V；放电终止电压为1.7；均充终止电压不高于2.45V；浮充电压为2.3V。由此可以计算出一块（12V）电池的指标是：12V电池电压：额定值为12.0V；放电终止电压为10.2；均充终止电压不高于14.7V；浮充电压为13.8V。
（二）电池组的充电目前铅酸电池均采用三阶段充电法，即恒流段、恒压段和浮充段（又称涓流段），主要涉及参数有：最大充电电流、最高充电电压（又称高恒压）、转灯电流（又称转折电流）、浮充电压（又称低恒压）等。

单格电池充电电压与充电电流关系示意额定电压为2V的电池单格的最高充电电压应限制在2.45V以下，则12V电池的最高充电电压为14.7V左右（2.45V乘以6格=14.7V）。最大充电电流I=(0.12～0.15)乘以容量,简称0.12～0.15C（0.12～0.15倍容量），12V20AH电池的最大充电电流=0.12乘以20至0.15乘以20之间，即2.4A～3A，常规一般为2.5A～3A电流。转灯电流，是电池充电过程中，充电器从恒压段进入浮充段的唯一判断依据（转折点，故此称转折电流）。转灯电流≈0.24乘以最大充电电流I，即最大充电电流的0.24倍，因此，容量为20AH的电池，转灯电流约为0.57A-0.72A，常规一般为0.55A～0.65A。单格的浮充电压为2.3V左右，则12V电池的浮充电压为13.8V左右（2.3V乘以6格=13.8V）。

至于铅酸电池如何更科学的充电，不做探讨。下面给出电池厂商给出的参数。
天能电池集团有限公司铅酸蓄电池组各型号充电参数部分：


二、关于TL431
TL431的TO92封装，有三个引脚分别为参考端（REF）、阳极（ANODE）和阴极（CATHODE）。分别简记为R、A、K。

由等效功能示意图可以看到，Vref是一个2.495V的基准源（一般认为2.5V），接在到运算放大器的反相输入端。由运放特性可知，只有当同相端（参考端R）的电压非常接近Vref(2.5V)时，三极管中才会有一个稳定的电流通过，而且随着参考端R电压的微小变化，通过三极管的电流将从1mA到150mA变化。

结合等效功能示意图，简单记忆如下：当参考端R电压增大（大于2.5V）时，K与A导通；当参考端R电压减小（小于2.5V）时，K与A截止。
常见封装：


三、老生常谈，3842关键引脚及波形

由内部功能图可知：
④脚输入的是一个固定频率的锯齿波，其下降沿使⑥脚输出的脉冲变高。②脚连接内部误差放大器的反相输入端，误差放大器的同相端接2.5V参考电位，外部呈现：当②脚电压高于2.5V时，①脚输出低电位；当②脚电压低于2.5V时，①脚输出高电位。③脚是检流输入，内部连接电流比较器的同相端，电流比较器的的反相端是①脚的比例电平，比例是，(①脚电平-1.4)/3。外部呈现：当③脚电压高于①脚的比例电平时，⑥脚输出的脉冲变低；当③脚电压低于①脚的比例电平时，不影响⑥脚输出的脉冲。

结合波形简单理解如下：
②脚高于2.5V时，①脚电压下降，③脚输入的电压较低时⑥脚输出的脉冲变低，占比变小；②脚低于2.5V时，①脚电压上升，③脚输入的电压较高时⑥脚输出的脉冲变低；占比变大。当②脚接地时，①脚为高电平，③脚输入的电压为1V时⑥脚输出的脉冲变低；占比最大。

II、 48V公版充电器电路分析
就是这个充电器

主板情况

低压侧使用LM358

背面

元件情况

先上电路图

有图不分析说不过去
一、高压端高压端是以3842为主控的，R3完成3842的启动，D6、C7完成IC1的供电。当其⑦脚供电正常时，⑥脚输出PWM驱动U1工作，本电路调整脉冲的占空比是通过①脚进行的，之前有帖子讲过，不做多的表述。
二、低压端主要完成控压和控流。作为铅酸蓄电池充电器，要具备恒流、恒压和浮充能力。这是一个48V的电动车充电器，高恒压为：58.8V，低恒压为：55.2V，恒流和转灯电流、浮充是根据电池容量而定的。电路中，V3（TL431）完成高恒压、IC3.1（LM358）完成恒流、IC3.2完成转灯（及低恒压），R22对电流采样。D10、C11为低压元件提供电源，稳压管D9是5.6V的，提供参考基准，分别在IC3的⑤脚和②脚分得243mV、74mV的参考电压。
当电池没有电时，接入充电器，按三段充电进行充电：
（一）恒流阶段（高恒压）当电池接入充电器时，由于电池比较低，所以电流较大，R22上的采样电压较高。1、使得IC3.2的①脚输出高电平，点亮LED1的红灯，指示在充电；同时，使V2导通，风扇转；D12导通，LED1的绿灯灭。此时，D11导通、D14反偏。2、当电流达到2.43A时，R22上的采样电压为243mV，IC3.1的⑦脚变为低电平，D13导通，整机由IC3.1控制，使输出稳定在2.43A左右。C3.1的⑦脚变为低电平，IC2光耦导通，IC1的①脚电压下降，⑥输出的PWM占空比下降，输出电压下降，确保电流不再上升。
（二）恒压阶段当电池充电电流下降到2.43A以下时，C3.1的⑦脚变为高电平，D13反偏截止。由于此时充电电流仍大于转灯电流，IC3.2的①脚保持高电平，D14反偏，输出电压由V3及固定分压（R24、R25、R26及R27、R28）控制。R27并联R28的总电阻为：67*2.2/(67+2.2)=2.13，输出电压为：2.5(1+49/2.13)=60V。
（三）转灯（浮充）电流（低恒压）当电池充电电流继续下降到740mA时，IC3.2的③脚的采样电压将小于74mV，IC3.2的①脚输出低电平，LED1的红灯熄灭；同时，V2截止，风扇停转；LED1的绿灯亮，D12反偏。D11、D14导通。5.6V的参考基准电通过R15、D11、D14加到V3的参考（R）端。此时的参考端是由固定侵夺和R15共同决定的。对参考端R进行节点电流计算，可算出此时的输出电电压。电阻R27、R28上的电流为：Iout=2.5/2.13=1.174mA，通过R15上是电流为：I15=(5.6-2.5)/36=0.086mA，通过要压上电阻的电流为：Iin=Iout-I15=1.0877mA。输出电压为：Vo=49*Iin+2.5=55.8V。转灯后，充电电压下降了，充电电流也将比转灯电流740mA小，之后进入浮充阶段。转灯后的状态也是充电器空载（刚上电）的状态。为啥是公版呢，因为板子是不变的，通过调整个另就可以实现对不同容量的电池充电。
外壳的不同

板子是一样的

高频变压器的差别

有单线有双线并绕

这些不去纠结

III、改为准可调电源使用
一、未雨绸缪先改小电源做辅助电源随手找一个5V的小电源，有10W的输出功率。

拆开

主板

使用了SD4843主控

元件情况

电路是这样的

主要是想改为12V，两路输出，只能拆变压器

拆

记录数据。最外层，辅助供电绕组

高压是夹心绕法，拆外层

次级绕组

绕法情况及数据

回绕次级时，使用3+1的线，绕15匝，外面绕加高压层

加辅助层

取样电阻也做相应更改

输出电容由原来耐压10V的改为耐压25V的

测量输出，与计算相差不多

改完情况


二、改充电器为准可调电源因为想尽可能的少改动电路，所以不能从0V起调，最高电压也是充电器的低恒压的值。
改法思路：输出采样电阻（0.1欧姆）上有两路采样值，分别送入两个运算放大器，这两个运放担任转灯和恒流的任务。
找到这两个运放的输出，断开到TL431的（或光耦）的连接，使其不能发挥作用。这样就可以单独使用431进行调压了。
本电路做以下更改：
一 是去掉转灯部分的控制；只利用TL431的调压功能；
二 是利用原来的恒流控制部分，做为调流功能使用；
三 是增加两个辅助电源（这个是必须的）。

电路中的改动：
1、更换输出电容，将其改为耐压值为100V的电容，防止改动过程电压失控；
2、去掉D11，阻断转灯信号的控制；并在R19的空位上并联一个100Ω的小电阻，使其有几十毫安的电流时风扇能转，也就是带载风扇转动；
3、在R35的空位上并联一个5K的可调电位器，实现调流功能；
4、在R28上串联一个100K的电位器进行调压，由于TL431的特性，这里上下电阻最大也就与上电阻相当，最低电压在5V左右；
5、最后加入两个辅助电源。

这里说下，原想使用改出的电源的两组13V的输出作为两个辅助电源的，后来查了一下SD4843的启动电压是12V，工作电压最高是21V，就使用了小电源的辅助电源作为充电器的高压辅助电源了。

改好测试

与辅助电源一起装回到原来的盒子，高压辅助使用了小电源的高压辅助。

准备测限流情况，先将电源调至24V

分别测试1A、1.5A、2A、2.5A都正常

最高限流值为2.7A

目前问题由于3842是用①脚时行PWM占空比调节的，当电路刚上电时，反馈未完全建立时，光耦IC2是不导通的，这时3842的①脚电压最高，PWM占空比最大，输出电压也是最大，直到反馈建立才能达到稳定的电压值。在充电器掉电时，若C11上的电放完后，反馈断开，但主高压电容C2上的残余电荷依然可以通过大占比的PWM使输出电压升高。就是说充电器在插电和拔电后都会有一个瞬间不受控是高压输出。还有一个问题是，输出电压偶尔会抖动，不知是辅助电源引起的还是有其它问题，有待查明。
最后放上这个充电器的电路图及改可调方案PDF文件，请小心避坑

今天是兔年腊月初一，赶在兔子的尾巴发一帖。
祝各位坛友天天快乐！

感谢57楼@sxmxfx 和155楼的微醉指正

snow2sun

与时俱进吧，铅酸我记得很早买过一个车，新日的原装电池一年半就不行了，容量下降一半多，后面跟风换了新大洲的k9，到现在快三年了，原装新恒锂电充满还有53.3v（全新的是54.6v），自己查表得容量还有90%以上

拆机专家123

我这人就喜欢占楼
能改变压器的都是高手，话说电马儿充电器改电源纹波是不是大了点？

海上生明月丶

收藏慢慢看

yiguangqiang

先收藏备用。。。。。。楼主辛苦了

linmudui

铅酸电池比锂电池安全一些吧，到处见锂电池起火

oldeagle

改后是不是可以提高铅酸寿命

mmmmmc1024

这分析的很详细。

alangxl

我那个改的过程中就烧了两个滤波电容，不受控直接输出百多伏，现在有几处都有烧焦的痕迹了，也不知道是不是烧件了，改494去了3842的放着没动了

asd832682

请问下大佬，铅酸换锂电需要更换什么配件吗？

8139

jf的帖子图文并茂，就是详细，一键三连必须的

fack82430387

谢谢分享支持一下

zhaoge001

大神这不是较劲，而是在科普、深层次地科普啊

aping365

高手，真是厉害！

solarshen666

又见大神好贴

ringlys0

历害了，不仅改调压调流，还能绕变压器。

gwyfy

这么改的人，是高手中的高手。

lph80

这是在教学的节奏啊

xushu

8139 发表于 2024-1-11 16:30
jf的帖子图文并茂，就是详细，一键三连必须的

"一键三连"?        8139兄鼠标坏了吧?

8139

xushu 发表于 2024-1-11 17:27
"一键三连"?        8139兄鼠标坏了吧?

我有WD40，不怕不怕