如图4-42所示，为某普通开关电源式充电器电路原理图，主要由整流滤波、高压开关、电压变换、恒流、恒压及充电控制等几部分组成。

图4-42 某普通开关电源式充电器电路原理图

该充电器将输入的220V市电电压经整流滤波后转换为直流300V左右的电压，通过开关管的接通和关断，使300V直流电压变成控制的交流电压。交流电压通过开关变压器耦合后在其二次侧产生低压交流电，低压交流电再通过二极管整流后输出直流充电电压。开关管受电源模块3842的控制，光耦合器4N35将二次侧的电压波动信号反馈给3842模块，从而达到稳定输出电压的目的。

使用开关电源作为充电器的好处是能有效根据负载的大小控制输出，保护负载并节约能源。

下面我们就开关电源式充电器的基本电路做详细的了解。

1.整流

整流是通过充电器内设的整流电路来完成的，其电路形式可分为半波整流和全波整流两种，如图4-43和图4-44所示。一般采用全波整流电路。经变压后电流在正方向流动时，先经二极管进入充电电路，经蓄电池充电后，再返回变压器形成反方向的回路。这样，不管电流是什么方向，充电电路都有电流通过。

图4-43 半波整流电路

图4-44 全波整流电路

2.滤波

经整流后的电压波动较大，且还带有一定比例的交流成分，因此必须进行滤波处理。滤波电路的形式很多，一般分为电容滤波电路和电感滤波电路。

3.稳压

由于市电线路会经常发生波动，电压不稳；同时电路负载的变化也会造成电路电压不稳，尤其是在最后阶段超过蓄电池的充电终值，就会影响蓄电池的使用寿命。稳压就是在电路中加上一个稳压管，如图4-45所示，使电路电压保持在设定点上，以保护蓄电池并向负载提供稳定的电源。稳压控制电路由误差采样、放大电路和调宽或调频调宽电路两部分组成。

图4-45 稳压电路

4.自动调压电路

由于稳压管只能保持电路电压不超过规定值，不能随电路变化而进行调整电压，而且当市电用电不均衡，电网电压波动较大时，稳压管就不能满足要求了，当电压超过要求时，它可以将超过部分削掉，而当用电高峰电压低于要求值时，就不能补足，仍会出现电压不正常的情况。所以必须采用自动调压电路来进行稳压。

自动调压电路有两种：

1）由分立元件组成的电路；

2）现成的稳压集成电路。

目前新型的充电器普遍采用稳压集成电路来自动调节电路电压。当电压过高时可以调低，当电压过低时它可调高，使电压始终稳定在设定值的范围内。

如图4-46所示，为电动自行车常用的LM317三端可调集成稳压器内部框图及电路接法，该稳压器输出电压范围为1.20～37.0V，最大输出电流为1.50A。3个引脚分别为输入、控制和输出端。输入端V₁直接接整流电路，控制端V_ADJ一般由输出电路提取控制信号，经稳压后输出的V_o电压供充电使用。

图4-46 LM317三端可调集成稳压器

a）内部框图 b）电路接法

LM317集成稳压器的基准电压为1.25V，当V_o和V_ADJ之间的电压不是此值时，电路内部即进行调整，使V_o和V_ADJ之间重新回到1.25V的电压。当R₂动点向上滑动时，R₂与电阻R₁之间的压差减少，输出电流就增大；反之，向下滑动时，R₂与R₁之间压差提高，输出电流相应减少。使V_o和V_ADJ之间的电压始终保持在1.25V。这样就可以保证输出电压的稳定，为充电电路提供稳定的电压。

5.自动调整电流电路

充电器自动调整电流的电路主要由整流、充电电路和阻容组件等组成振荡器、稳压管导通自动关断电路和蓄电池接口电路。

（1）充电开始

当电器与蓄电池接通后，蓄电池电压通过电路中的二极管和电阻到单结晶体管的控制极，单结晶体管导通；电流通过振荡变压器触发晶闸管，使之导通；电路形成充电通路，对蓄电池进行充电。

（2）电流调整

在充电过程中，调整可变电阻，可调整晶闸管的导通程度，使电路通过的电流得到调整。

（3）自动保护

当电阻没有蓄电池接入时，即使接通电源，由于晶闸管没有导通，电路不能通过电流。

（4）自动断电

当被充电的蓄电池已经充满，达到终止电压时，电流即通过二极管，将稳压管击穿，电流被旁路，环路失电，单结晶体管因控制极失去电压而停振，充电电流倒流，不再进入蓄电池。

6.脉冲反脉冲充电电路

目前大多数充电器都采用脉冲反脉冲的集成充电电路，如图4-47所示。这种电路克服了电路结构繁琐复杂、不便调试的缺点，不但电路简单，周边散件少，调试简单，性能稳定，而且具有各种保护功能和自动调节控制功能，使用时安全可靠。

图4-47 脉冲反脉冲的集成充电电路

电动自行车充电器使用的具有脉冲反脉冲充电集成电路的元器件有：555时基电路、LZ110芯片控制的充电电路、MAX712芯片充电电路、SG3524、UC3842、TL494集成电路等。

7.保护电路

（1）防浪涌电路（防过电流保护电路）

在开关电源式充电器中，滤波电路中都接有滤波电容，而滤波电容在通电时两端电压为零，电容两端接近短路，电流特别大，这个特大电流称为浪涌电流。由于该电流很大，容易烧坏整流组件，为保护整流组件不被烧毁，常在电路中串接一只负温度系数的热敏电阻。

（2）防输入过电压电路

由于市电电压波动较大，相电压甚至会超过250V。如充电器不加过电压保护电路，很可能损坏充电器，甚至损坏蓄电池。

常用的过电压保护措施是在电路中并联一个压敏电阻。压敏电阻两端的电压在未超过保护值时，其阻值相当大，可以认为断路。当两端电压超过保护值时，其阻值急剧下降，接近短路。压敏电阻并联在充电器交流220V的输入电路中，当交流输入电压未达到保护值时，压敏电阻相当于断路，不影响充电器的正常工作；一旦交流输入电压超过保护值，其电阻急剧下降，将输入电路短路，使熔断器报警、切断，以达到保护充电器和蓄电池的作用。

（3）防蓄电池反接电路(www.daowen.com)

因充电插座接线不同，充电时很可能损坏充电器，所以充电器要设置防蓄电池反接电路。防蓄电池反接电路如图4-48所示。

图4-48 防蓄电池反接电路

在防蓄电池反接电路中，蓄电池和主充电源间接有继电器K，该继电器的触点是常开的。当继电器常开触点闭合时，蓄电池才能正常充电。

当蓄电池接反时，二极管VD₂、VD₃导通，晶体管VT因得不到基极电压而截止，继电器K停止工作，常开触点切断主充电电源。当蓄电池接正时，蓄电池内剩余电压经电阻R₂为晶体管VT提供足够的电压，晶体管导通，继电器线圈有电流吸合常开触点，而接通主电源回路向蓄电池正常充电。二极管VD₁是续流二极管。

8.反馈电路

当输出电压或电流由于某种原因发生变化时，就需要电压反馈或电流反馈，电压或电流反馈电路用来维持电压和电流的稳定。电压反馈和电流反馈在电路中的应用如图4-49所示。

图4-49 电压反馈和电流反馈在电路中的应用

电压反馈回路主要由电压采样电阻R₁、R₂、R₃，电压反馈放大器IC3a、基准稳压管VS、光耦合器IC₁等组成。

电流反馈回路主要由电流取样电阻R₉、R₁₀，电容C₄，积分放大器IC3b，基准稳压二极管VS₁，光耦合器IC₁等组成。其稳流和限流过程是：R₂为晶体管VT提供足够的电压，晶体管导通，继电器线圈有电流吸合常开触点，而接通主电源回路向蓄电池正常充电。二极管VD₁是续流二极管，保护晶体管不被损坏。

9.功率转换电路

功率转换电路有AC/DC功率转换电路和DC/DC功率转换电路两种。

转换器是开关电源中最重要的组成部分之一，其基本类型有：单激型正激式（1个开关管）、单激型反激式、推挽式、半桥式（2个开关管）和全桥式（4个开关管）转换器。

单激型反激式充电器是目前市场上电动自行车充电器使用最多的形式，配套UC384X电源芯片，芯片内含5V参考电源、振荡、误差放大、PWM、图腾柱式驱动等电路。

功率转换部分由变压器进行能量转换和传递。由于变压器能对交流电进行电能传递，对直流电则需要通过开关将通过一次绕组的电流大小和方向进行不断变换，这就是开关电源名字的来历。目前，充电器多采用单激式和半桥式功率变换器，而未采用全桥式功率变换器。

对直流电传递还有一个不改变一次绕组电流方向的方法，是通过开关控制单方向电流导通和切断的时间进行传递。其中分成两步，开关导通时储能，开关截止时，储能释放给负载的叫反激式；不经过储能阶段，开关导通时，一次绕组电流增长，形成变化的磁场，感应到二次绕组给负载供电的叫正激式。

AC/DC变换器有3种形式：

1）通过变压器多个绕组输出降压后的交流电压，再经整流后产生脉动的直流电压为蓄电池充电。

2）利用晶闸管对市电电压或变压器降压后的交流电进行整流，产生脉动的直流电压为蓄电池充电。

3）利用整流滤波电路将220V市电电压变换为300V的直流电压，再经开关电源变换为所需的直流电压，为充电器供电。

开关电源功率转换形式如图4-50所示。

10.充电状态显示

如图4-51所示，为充电状态显示电路。

采用发光二极管显示充电状态：

1）接上电源而充电电路尚未接入被充电蓄电池时，发光二极管VL₁点亮；

2）充电电路接入被充电蓄电池时，发光二极管VL₂点亮，表示充电进行中；

3）发光二极管VL₃点亮，说明蓄电池已充满电，应切断电源停止充电。

11.蓄电池的充电方式电路

（1）恒流充电法

恒流充电方法就是对蓄电池进行充电时，自始至终保持充电电流恒定不变。

恒流电源充电电路如图4-52所示。

图4-50 开关电源功率转换形式

a）全桥式 b）半桥式 c）单激型反激式 d）单激型正激式

图4-51 充电状态显示电路

图4-52 恒流电源充电电路

（2）准恒流充电法

准恒流充电法是在直流电源和蓄电池之间串接一个电位器，以增加电路内阻而产生恒定的充电电流，如图4-53所示。

图4-53 准恒流充电电路

电位器的阻值应根据充电后期的充电电流进行调整，使充电电流不会超过蓄电池的允许值。

（3）恒压充电法

恒压充电法是充电电源的电压在充电的整个过程中保护恒定不变。

恒压充电电路如图4-54所示。

图4-54 恒压充电电路

因恒压充电法不适合放电较深的蓄电池充电；不合适数量多的蓄电池充电，因不能使所有的电池均衡。所以电动自行车蓄电池不适合于用恒压充电。