理论教育 电动自行车控制器故障排除技巧

电动自行车控制器故障排除技巧

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:若闸把和转把均正常而无电压输出,则表明控制器有故障,应进一步检修。有刷控制器故障的诊断与排除 有刷控制器的核心电路是振荡器、脉宽调制等。首先要根据现象粗略估计损坏部位,排除控制器外部接触不良等易判故障。待确实认定是控制器内部故障,再打开检查维修。大部分内部损坏的控制器,通过更换损坏的元器件可以恢复使用。

电动自行车控制器故障排除技巧

1.控制器好坏的快速检测

控制器好坏的快速检测方法如下:

1)控制器是否有异味。

2)有刷控制器旋动转把,用万用表测量控制器输出端是否有电压。

3)线路连接完好,打开电源,扳动电动机是否很重(指无刷控制器)。

4)用万用表电阻档检查控制器线路是否断路。

5)用万用表电阻档检查控制器功率元件阻值是否正常。

6)用万用表检查控制器是否有调速和断电信号。

2.控制器故障的诊断与排除

(1)无刷控制器故障的诊断与排除

1)故障的原因。无刷控制器故障的原因主要有以下两点:

①一般无刷控制器只有欠电压和过电流保护功能。

欠电压保护是在过放电时使电动机断电对其进行保护,而无法对回升电压进行监测,从而使蓄电池过放电。

另外,由于元器件老化,控制器局部出现短路现象,也会使某些控制器烧坏。

②无刷控制器内在质量差。控制器是靠连接线传递信号的,引出线、接插件和功率器件出现故障都会使控制器失效,功率器件使用过程中迅速老化、损坏。另外,控制器外壳散热条件差,内部温度高,易引发元器件安装脚位脱焊,也会造成控制器损坏。

2)故障检修方法。首先检查闸把控制线(无需拆开闸把与控制器连线,直接将表笔触及连线根部金属片即可)。通常采用低电平制动的电动自行车,闸把两根线处于高电平位置,捏紧闸把时,两线间电压为0V。

接着检测转把电压:用正把方式的电动自行车,转把转动,电压应从低到高变化(采用反把控制方式的,电压则由高到低变化),最高可达5V,而起始电压各不同,一般为2.5V。且PWM芯片应能输出驱动脉冲,输出线端电压与电源电压值应相同。

若闸把和转把均正常而无电压输出,则表明控制器有故障,应进一步检修。

(2)有刷控制器故障的诊断与排除 有刷控制器的核心电路是振荡器脉宽调制等。目前,组成核心电路的件有三大类:①普通电压比较器,主要采用LM339,LM339是一块四比较器,器件的损坏率很低;②专用脉宽调制(PWM)芯片,使用最多的是TL494,常见的搭配形式是TL494与LM358,LM358是一块双运放;还有采用SG3525和MC33035的,MC33035本来是无刷控制器专用芯片,就是因为其技术成熟,外围电路简单,也可以被用在有刷控制器里,只使用其中一相;③单片机,有刷控制器采用较多的单片机,是性价比较高的ATMEL公司的89C2051,无刷控制器采用较多的单片机是MICROCHIP公司的16C72和16F72。

首先要根据现象粗略估计损坏部位,排除控制器外部接触不良等易判故障。例如:飞车可能是VMOS击穿,也可能是霍尔速度转把地端悬空;加电不转可能是控制器故障,也可能是外部连线烧断或接触不良。特别是制动开关、钥匙、蓄电池、熔断器等部位;加载无力可能是电流取样电阻脱焊,也可能是电动机问题等。待确实认定是控制器内部故障,再打开检查维修。

1)检修思路。一是控制器中VMOS损坏率高,多数为DS间击穿,加电就高速旋转。在不加电情况下,用万用表电阻档检测便知,更换好管故障即可排除。更换时,要注意绝缘和散热,要涂上导热硅脂,固定好散热板的紧固件。伴随VMOS击穿,还可能有其他周边元器件损坏,如互补推挽下管PNP管等。

二是稳压电源,可以带电检查其输出是否为额定稳压值,如没有电压,应查负载有无短路及其他异常情况。另外,对于TL494,尽管内部复杂,只要检查关键点,就能判断大致情况。

TL494第14脚为+5V参考电源输出端,如12脚供电正确,14脚没有+5V,一般是芯片坏了;3脚也是关键点,它为高电位时,芯片关闭输出,如果它为高电位,要检查造成原因,例如欠电压保护、霍尔调速转把工作异常等。

也可以检查后部的关键点,例如VMOS栅极电压是否随霍尔速度转把转动变化等。(www.daowen.com)

2)元器件级检修。大部分内部损坏的控制器,通过更换损坏的元器件可以恢复使用。有刷控制器损坏率最高的是功率开关管(VMOS)三端稳压电源集成电路、续流二极管3种器件。

①元器件的识别。场效应晶体管、三端稳压器78XX、续流共阴极双极管这3种器件外形一样,都有封装。其识别方法如下:

识别续流二极管:最容易识别,其特点是:三条腿中间的腿(N)是独立的,接电动机的一条线,这条线同时接电源正极,用万用表电阻R×1档测它与电源正极之间的电阻为0;两边的腿(P)在线路板上是相连的,接电动机的另一条线,用万用表电阻档分别测接电动机的两条线和续流二极管P、N之间的电阻为0。

识别VMOS管:三条腿中间的腿为漏极(D),在线路板上是和续流管两边的腿(P)相连,并且接电动机的非电源正极的那条线,三条腿旁边的右腿为源极(S),是和电流取样电阻相连的,用万用表电阻R×1档测它与地之间的电阻为0。

识别三端稳压器:可以使用排他法判别。如果有三只带散热器的封装元器件,先识别续流二极管和VMOS,剩下的就是三端稳压器;如果有四只带散热器的封装元器件,一般是两只VMOS,先识别续流二极管,再识别VMOS,两只VMOS是并联关系,即中间腿和中间腿在线路板上相连,右腿和右腿在线路板上连接,剩下的就是三端稳压器。这里讲的右腿,指元件印字面面向操作者,腿向下,操作者右手对应的腿。

三端稳压器都是使用正极型的,但是又有固定型78XX系列和可调型的LM317(或LM337)。78XX的中间腿接地,左腿为输入,右腿为输出。LM317和LM337没有直接接地脚,但左腿为调整脚(ADJ)是共同的,区别则是LM317右腿为输入,中间腿为输出;LM337中间腿为输入,右腿为输出。

VMOS和三端稳压器78XX虽然都有一端接地,但功率开关管VMOS一端接电动机,稳压器78XX则不接电动机。集成块也可以从脚数和连线部位等特征来区分,例如:TL494是16脚的,LM324和LM339是14脚的,LM393和LM358是8脚的。虽然LM324和LM339都是14脚的,但是供电脚不同,LM324供电脚是4、11脚,LM339供电脚是12、3脚。

直径1mm、长度大约10mm的镍铜丝或铜丝,这一般是电流取样电阻,一端接VD-MOS的源极S,一端接蓄电池负极(精黑),铜丝两端受热很容易造成脱焊,接触电阻增大,可能造成前面讲的轻载正常、重载无力故障。

可以进一步沿信号通路区分,有刷控制器核心部位就是PWM。它的前面是两个输入信号,一路是三角波发生器的三角波,另一路是霍尔速度转把的速度信号;PWM的输出,经驱动到VMOS栅极。

有可调电阻的,该可调电阻多数为蓄电池欠电压保护取样的可调部分。如果还有可调电阻,该可调电阻可能是限流值调节。

在搞清上述三类元器件位置和电极的基础上,进一步在线确定其好坏,一般仅仅确定是否短路就足够了。

②元器件的测试方法。确定VMOS的D、S间是否短路,用指针式万用表电阻档R×1测,如果正测反测,中间的腿漏极(D)和右腿源极(S)间电阻都接近零,说明VMOS已坏。

确定续流二极管的P、N间是否短路,有指针式万用表电阻档测接电动机的两条线,在不和电动机相连的情况下,如果说正反测电阻都接近零,应可以基本确定三端稳压集成电路已坏。正、反测,指交换红、黑表笔。

确定三端稳压集成电路是否短路,用指针式万用表R×100档,分别测输入端和接地之间,输出端和接地之间的电阻,如果正反测都接近零,说明续流二极管已坏。

如果场效应晶体管看不清型号,按下列经验替换,24V、36V的控制器可使用IRF3205或IRF2807,48V的控制器可使用STP75NF75或IRF2807。

③注意事项:

a.要保持原来的绝缘,绝缘垫和绝缘片必须装好。

b.保持散热良好,在元器件和绝缘垫之间、散热板和绝缘垫之间涂少许白色的导热硅脂,锁紧固定螺栓

c.伴随场效应晶体管损坏,还可能有其他元器件损坏,最常见的就是加速场效应晶体管关断的晶体管,一般这只晶体管是PNP双极型,没有它,也可以工作,但是场效应晶体管发热,容易损坏,其型号有2N5401、8550、9012等。

(3)无刷控制器元器件级维修 无刷控制器元器件级维修比有刷控制器难度大,主要是集成电路使用多,贴片元器件多,脉宽调制信号是三路。可以参考维修有刷控制器的方法,对电流取样电阻脱焊、线路板烧断以及场效应晶体管损坏等故障进行维修。

无刷控制器常见的无刷专用芯片组合有:M033035与IR2103驱动、MC33035与分立元器件驱动;MC33033与IR2103、MC33033与分立元器件驱动;LB11820与IR2103驱动、LB11820与分立元器件驱动。

MC33035是24脚,MC33033是20脚,LB11820是30脚,IR2103是8脚。每个控制器如果使用IR2103作驱动(推动),要有3片。还有,MC33035和MC33033提供给霍尔速度转把的基准电源是6.25V,LB11820则是5V。

采用单片机的,大部分单片机工作电压是5V,需要专门的5V稳压电源;其故障大都是单片机供电端对地短路损坏累及5V稳压电源损坏。

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