مبادئ وصيانة شواحن المركبات الكهربائية

يمكن تصنيف شواحن السيارات الكهربائية الشائعة على نطاق واسع إلى نوعين بناءً على بنية الدائرة. يستخدم النوع الأول مصدر طاقة تحويل ترانزستور واحد مدفوعًا بواسطة UC3842 للتحكم في ترانزستور التأثير الميداني، وذلك باستخدام مضخم تشغيلي مزدوج LM358 لتنفيذ طريقة شحن ثلاثية المراحل. تتم تصفية طاقة التيار المتردد بقدرة 220 فولت وقمع التداخل عبر مرشح T0 ثنائي الاتجاه، ويتم تصحيحه بواسطة D1 إلى تيار مستمر نابض، ثم يتم ترشيحه من خلال C11 لإنتاج خرج تيار مستمر ثابت يبلغ حوالي 300 فولت. U1 عبارة عن دائرة متكاملة لتعديل عرض النبض TL3842. يعمل الدبوس 5 كطرف سلبي لإمدادات الطاقة، والدبوس 7 كطرف موجب، ويخرج الدبوس 6 نبضات تقود مباشرة ترانزستور التأثير الميداني Q1 (K1358). يتحكم الدبوس 3 في الحد الأقصى للتيار؛ يؤدي ضبط مقاومة R25 (2.5 أوم) إلى تعديل الحد الأقصى لتيار الشاحن. يوفر الدبوس 2 تغذية راجعة للجهد، مما يتيح تعديل جهد خرج الشاحن. يتصل الدبوس 4 بمقاوم التذبذب الخارجي R1 ومكثف التذبذب C1. T1 هو محول نبض عالي التردد، يخدم ثلاث وظائف: أولاً، يقوم بخفض نبضات الجهد العالي إلى نبضات الجهد المنخفض؛ ثانياً، يقوم بعزل الجهد العالي لمنع حدوث صدمة كهربائية؛ ثالثًا، يوفر طاقة التشغيل لـ UC3842. D4 هو الصمام الثنائي المعدل عالي التردد (16A 60V)، C10 هو مكثف مرشح الجهد المنخفض، D5 هو الصمام الثنائي زينر 12V، وU3 (TL431) هو مصدر الجهد المرجعي الدقيق. جنبًا إلى جنب مع U2 (optocoupler 4N35)، فإنه يتيح التنظيم التلقائي لجهد خرج الشاحن. يتيح ضبط W2 (مقاوم التشذيب) ضبط جهد الشاحن بشكل دقيق. D10 هو مؤشر الطاقة LED. D6 هو مؤشر الشحن LED. R27 هو المقاوم الاستشعار الحالي (0.1Ω، 5W). يؤدي تغيير قيمة المقاومة W1 إلى ضبط تيار عتبة انتقال الشحنة العائمة للشاحن (200-300 مللي أمبير).

عند تشغيل الطاقة، يوجد ما يقرب من 300 فولت عبر C11. يتم تطبيق فرع واحد من هذا الجهد على Q1 عبر T1. يصل الفرع الثاني إلى الطرف 7 من U1 عبر R5 وC8 وC3، مما يجبر U1 على التنشيط. يقوم الدبوس 6 من U1 بإخراج نبضات موجة مربعة، مما يؤدي إلى تنشيط Q1. يتدفق التيار عبر R25 إلى الأرض. في الوقت نفسه، يولد الملف الثانوي لـ T1 جهدًا مستحثًا، والذي يوفر، عبر D3 وR12، مصدر طاقة موثوقًا لـ U1. يتم تصحيح الجهد الكهربي من الملف الأولي لـ T1 وتصفيته من خلال D4 وC10 لإنتاج جهد ثابت. أحد فروع هذا الجهد، عبر D7 (الذي يمنع تدفق التيار العكسي من البطارية إلى الشاحن)، يقوم بشحن البطارية. يقوم الفرع الثاني بتزويد LM358 بـ 12 فولت (مضخم تشغيل مزدوج، الطرف 1 هو مصدر الطاقة، الطرف 8 هو الطاقة الإيجابية) ودوائره الطرفية عبر R14 وD5 وC9. يوفر D9 الجهد المرجعي لـ LM358، والذي يتم تقسيمه على R26 وR4 للوصول إلى الأطراف 2 و5 من LM358. أثناء الشحن العادي، يظهر جهد يبلغ حوالي 0.15-0.18 فولت عبر الطرف العلوي لـ R27. يتم تطبيق هذا الجهد على الطرف 3 من LM358 عبر R17، مما يتسبب في إخراج جهد عالي من الطرف 1. يمر أحد فروع هذا الجهد عبر R18، مما يجبر Q2 على توصيل وإضاءة D6 (LED الأحمر). بينما يقوم فرع آخر بالحقن في الأطراف 6 و 7 من LM358، مما ينتج جهدًا منخفضًا يجبر Q3 على إيقاف التشغيل. ينطفئ D10 (LED الأخضر)، ويدخل الشاحن في مرحلة الشحن بالتيار المستمر. عندما يرتفع جهد البطارية إلى 44.2 فولت تقريبًا، ينتقل الشاحن إلى مرحلة الشحن بجهد ثابت، مع الحفاظ على جهد الخرج حوالي 44.2 فولت بينما ينخفض ​​تيار الشحن تدريجيًا. عندما ينخفض ​​تيار الشحن إلى 200 مللي أمبير-300 مللي أمبير، ينخفض ​​الجهد عبر R27. الجهد عند الطرف 3 من LM358 يقل عن الجهد عند الطرف 2، مما يتسبب في إخراج الطرف 1 لجهد منخفض. ينطفئ Q2 وينطفئ D6. في نفس الوقت، يقوم الطرف 7 بإخراج جهد عالي. يقوم هذا الجهد بتنشيط Q3 عبر مسار واحد، مما يؤدي إلى إضاءة D10. وينتقل مسار آخر عبر D8 ​​وW1 إلى دائرة التغذية المرتدة، مما يؤدي إلى انخفاض الجهد. يدخل الشاحن بعد ذلك في مرحلة الشحن المتقطع. ينتهي الشحن بعد 1-2 ساعة.

تنقسم الأعطال الشائعة في أجهزة الشحن إلى ثلاث فئات رئيسية: 1: أعطال الجهد العالي 2: أعطال الجهد المنخفض 3: أعطال تؤثر على الفولتية العالية والمنخفضة. العرض الأساسي لخطأ الجهد العالي هو فشل ضوء المؤشر في الإضاءة. تشمل المؤشرات المميزة ما يلي: - الصمامات المنفوخة - انهيار الصمام الثنائي المقوم D1 - انتفاخ أو انفجار المكثف C11 - انهيار الترانزستور Q1 - الدائرة المفتوحة في المقاوم R25 - دائرة قصر بين المنفذ 7 من U1 والأرض. دائرة مفتوحة في R5، مما يؤدي إلى عدم وجود جهد بدء تشغيل لـ U1. يجب أن يؤدي استبدال هذه المكونات إلى حل المشكلة. إذا كان الطرف 7 من U1 يظهر أكثر من 11 فولت ويظهر الطرف 8 5 فولت، فإن U1 يعمل بشكل أساسي. ينبغي توجيه اختبار التركيز إلى التحقق من وجود وصلات لحام باردة على أطراف Q1 وT1. في حالة تعطل Q1 بشكل متكرر دون ارتفاع درجة الحرارة، يشير هذا عادةً إلى فشل D2 أو C4. إذا تعطل Q1 أثناء ارتفاع درجة الحرارة، فهذا يشير عمومًا إلى حدوث تسرب أو قصر في الدائرة الكهربائية في قسم الجهد المنخفض، أو تيار زائد، أو شكل موجة نبضية غير طبيعية عند الطرف 6 من UC3842. يؤدي هذا إلى زيادة كبيرة في خسائر التحويل وتوليد الحرارة في الربع الأول، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته واحتراقه. تشمل المظاهر الأخرى لأعطال الجهد العالي وميض ضوء المؤشر، وجهد الخرج المنخفض وغير المستقر. يحدث هذا عادةً بسبب ضعف اللحام في دبابيس T1، أو الدوائر المفتوحة في D3 أو R12، أو نقص طاقة التشغيل لـ TL3842 ودوائره الطرفية. يتجلى خطأ الجهد العالي النادر في شكل جهد خرج مرتفع بشكل مفرط يتجاوز 120 فولت. يحدث هذا عادة بسبب فشل U2، أو الدائرة المفتوحة في R13، أو انهيار U3، الذي يسحب الجهد عند الطرف 2 من U1 ويتسبب في إخراج الطرف 6 نبضات واسعة للغاية. ويجب تجنب التشغيل لفترة طويلة في ظل هذه الظروف، حيث سيؤدي ذلك إلى تلف شديد في دوائر الجهد المنخفض.

تنبع معظم أخطاء الجهد المنخفض من اتصال القطبية العكسية بين أطراف الشاحن والبطارية، مما يتسبب في احتراق R27 وتعطل LM358. تشمل الأعراض وجود مؤشر أحمر مضاء بشكل مستمر، أو مؤشر أخضر غير مضاء، أو انخفاض جهد الخرج، أو اقتراب جهد الخرج من 0 فولت. سيؤدي استبدال المكونات المذكورة أعلاه إلى حل المشكلة. بالإضافة إلى ذلك، قد يحدث انحراف في جهد الخرج بسبب تذبذب W2. إذا كان جهد الخرج مرتفعًا بشكل مفرط، فقد يتم شحن البطارية بشكل زائد، مما يؤدي إلى الجفاف الشديد وارتفاع درجة الحرارة وفي النهاية الانفلات الحراري الذي يتسبب في حدوث انفجار. على العكس من ذلك، فإن الجهد الناتج المنخفض بشكل مفرط سيؤدي إلى انخفاض الشحن.

عند حدوث أخطاء في كل من دوائر الجهد العالي والمنخفض، قم بإجراء فحص شامل لجميع الثنائيات والترانزستورات والمقارنات الضوئية (4N35) وترانزستورات التأثير الميداني والمكثفات الإلكتروليتية والدوائر المتكاملة والمقاومات R25 وR5 وR12 وR27 - خاصة D4 (صمام ثنائي الاسترداد السريع 16A 60V) وC10 (63V 470μF) - قبل تشغيل الطاقة. تجنب تطبيق الطاقة بشكل أعمى، مما قد يؤدي إلى توسيع نطاق الخطأ. تشتمل بعض أجهزة الشحن على قطبية عكسية وحماية من الدائرة القصيرة في مرحلة الإخراج. وهذا يضيف بشكل أساسي مرحلًا إلى دائرة الإخراج؛ أثناء القطبية العكسية أو ظروف الدائرة القصيرة، يفشل المرحل في العمل، مما يمنع خرج الجهد من الشاحن.

تتميز أجهزة الشحن الأخرى أيضًا بالقطبية العكسية وحماية الدائرة القصيرة، على الرغم من أن مبدأها يختلف عن التصميم المذكور أعلاه. تستمد دائرة الجهد المنخفض جهد بدء التشغيل من البطارية المشحونة وتتضمن صمامًا ثنائيًا (حماية القطبية العكسية). بمجرد تنشيط مصدر الطاقة بشكل صحيح، يقوم الشاحن بعد ذلك بتزويد طاقة التشغيل ذات الجهد المنخفض. تعتمد شريحة التحكم في أجهزة الشحن هذه عادةً على TL494، التي تقود ترانزستورين عاليي الجهد 13007. بالاشتراك مع LM324 (أربعة مكبرات صوت تشغيلية)، يحقق ذلك شحنًا على ثلاث مراحل.

يتم تصحيح التيار المتردد 220 فولت عبر D1-D4 وتصفيته بواسطة C5 لإنتاج ما يقرب من 300 فولت تيار مستمر. يشحن هذا الجهد C4، مكونًا تيار البدء من خلال ملف الجهد العالي لـ TF1، والملف الأساسي لـ TF2، والملف V2. يولد ملف التغذية المرتدة لـ TF2 جهدًا مستحثًا، مما يتسبب في توصيل V1 وV2 بالتناوب. وبالتالي، يتم إنتاج جهد في ملف إمداد الجهد المنخفض لـ TF1. يتم تصحيح هذا الجهد عبر D9 وD10، ويتم تصفيته بواسطة C8، ويوفر الطاقة لمكونات مثل TL494، وLM324، وV3، وV4. في هذه المرحلة، يبقى جهد الخرج منخفضًا نسبيًا. عند التنشيط، يقوم TL494 بإخراج نبضات بالتناوب من الأطراف 8 و11، مما يؤدي إلى تشغيل V3 وV4. تعمل هذه النبضات، عبر ملف التغذية المرتدة TF2، على إثارة V1 وV2. يؤدي هذا إلى انتقال V1 وV2 من التأرجح الذاتي إلى التشغيل المتحكم فيه. يرتفع جهد لف الخرج لـ TF2. يتم تغذية هذا الجهد مرة أخرى إلى الطرف 1 من TL494 (تغذية مرتدة للجهد) عبر تقسيم الجهد عبر R29 وR26 وR27، مما يؤدي إلى تثبيت جهد الخرج عند 41.2 فولت. يعمل R30 كمقاوم للتيار، مما يولد انخفاضًا في الجهد أثناء الشحن. تتم تغذية هذا الجهد مرة أخرى عبر R11 وR12 إلى الدبوس 15 من TL494 (التغذية المرتدة الحالية)، مما يحافظ على تيار الشحن عند 1.8 أمبير تقريبًا. بالإضافة إلى ذلك، يخلق تيار الشحن انخفاضًا في الجهد عبر D20، والذي يتم توصيله عبر R42 إلى الطرف 3 من LM324. يؤدي هذا إلى قيام الطرف 2 بإخراج جهد عالي، مما يضيء مؤشر الشحن، بينما يقوم الطرف 7 بإخراج جهد منخفض، مما يؤدي إلى إطفاء مؤشر الشحن العائم. يدخل الشاحن في مرحلة الشحن بالتيار المستمر. علاوة على ذلك، فإن الجهد المنخفض عند الطرف 7 يسحب جهد الأنود D19 إلى الأسفل. يؤدي هذا إلى تقليل الجهد عند الطرف 1 من TL494، مما يؤدي إلى وصول أقصى جهد لإخراج الشاحن إلى 44.8 فولت. عندما يرتفع جهد البطارية إلى 44.8 فولت، تبدأ مرحلة الجهد الثابت.

عندما ينخفض ​​تيار الشحن إلى 0.3A-0.4A، ينخفض ​​الجهد عند الطرف 3 من LM324. يُخرج الدبوس 1 جهدًا منخفضًا، مما يطفئ مؤشر الشحن. في نفس الوقت، يقوم الطرف 7 بإخراج جهد عالي، مما يضيء مؤشر الشحن العائم. علاوة على ذلك، فإن الجهد العالي عند الطرف 7 يرفع جهد الأنود D19. يؤدي هذا إلى زيادة الجهد عند الطرف 1 من TL494، مما يؤدي إلى انخفاض جهد خرج الشاحن إلى 41.2 فولت. يدخل الشاحن في وضع الشحن العائم.

مثال:

شاحن. عند توصيل مصدر الطاقة، لا يظهر الشاحن أي استجابة على الإطلاق. ومع ذلك، فإن مكثف التخزين يحتفظ بالشحن. إذا لم يتم تفريغه على الفور هنا، فقد يؤدي إلى هزة مذهلة، مما يسبب إزعاجًا كبيرًا.

تأكد أولاً مما إذا كان جهاز 13007 يعمل أم لا. قياس جهد النقطة الوسطى بين الترانزستورين. إذا كانت قراءته 150 فولت، فإن المشكلة تكمن بين المكثف 68μF/400V ودائرة المحول الرئيسية. إذا لم يكن 150 فولت، فهذا يعني أن إحدى مقاومتي بدء التشغيل 240 كيلو معيبة. السيناريو الأخير هو أكثر شيوعا. بالنسبة لـ 3842 دائرة، تصبح مقاومة بدء التشغيل عادةً مقاومة لا نهائية؛ يجب أيضًا فحص المقاومتين 2.2 أوم.