無(wú)刷電瓶車單片機(jī)控制器原理與檢修


?


單片機(jī)PICl6F72是目前電瓶車控制器主流控制芯片，配合2只74HC27(3輸入或非門(mén)電路)；1只74HC04D(反相器)；1只74HC08D(雙輸入與門(mén))和一片LM358(雙運(yùn)放)，組成一款比較典型的無(wú)刷電瓶車控制器，具有60°和120°驅(qū)動(dòng)模式自動(dòng)切換功能，其基本組成框圖見(jiàn)圖l。實(shí)物測(cè)繪原理圖見(jiàn)圖2(圖中數(shù)據(jù)除注明外，均為開(kāi)鎖停車狀態(tài)數(shù)據(jù))。

一、 電路簡(jiǎn)介與自檢

開(kāi)通電門(mén)鎖，48V電瓶直流電經(jīng)電門(mén)鎖線輸入到控制器，一路經(jīng)R3、R13、R4等送入U(xiǎn)6的③腳作電瓶欠壓檢測(cè)用，另一路送入U(xiǎn)13、U14、U15輸出+15V和+5V給IC和末級(jí)驅(qū)動(dòng)供電。單片機(jī)PICl6F72的⑨、⑩腳外接16MHz晶體，①腳外接R13、C25組成復(fù)位電路，電門(mén)鎖開(kāi)鎖，單片機(jī)得電工作后即進(jìn)入初始化自檢狀態(tài)，它主要檢測(cè)：

1．由R3、R73、R4、R11、C2l等組成的電池欠壓檢測(cè)電路(典型值U6的③腳輸入3.8V)。

2．由R5、R6、U1等組成的末級(jí)電流檢測(cè)和過(guò)流保護(hù)電路(正常值Ul的⑦腳輸出0V，①腳輸出約3.6V)。

3．轉(zhuǎn)把復(fù)位信號(hào)(正常值U6的⑥腳輸入約0.8V的低電平)。

4．剎車復(fù)位信號(hào)(正常值U6的⑦腳輸入4.8V高電平)。

5．電機(jī)霍爾元件檢測(cè)到的無(wú)刷電機(jī)相位信號(hào)(正常時(shí)至少有一根霍爾線輸入為4.1V，其他為0V)。

自檢后的狀態(tài)由LED2顯示結(jié)果，以下是參照值(具體顯示與單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)有關(guān))。

閃l停l--自檢正常通過(guò)

閃2停l--欠壓

閃3停l--LM358故障

閃4停1--電機(jī)霍爾信號(hào)故障

閃5停l--下管故障

閃6停l--上管故障

閃7停1--過(guò)流保護(hù)

閃8停l--剎車保護(hù)

閃9停1--手把地線斷開(kāi)

閃10停1--手把信號(hào)和手把電源線短路

閃l停11--上電時(shí)手把信號(hào)未復(fù)位

若自檢正常通過(guò)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)把時(shí)，U6根據(jù)轉(zhuǎn)把輸出電壓的大小，將相應(yīng)脈沖寬度的載波信號(hào)與三路驅(qū)動(dòng)上下管的換相導(dǎo)通信號(hào)混合，從而達(dá)到控制無(wú)刷電機(jī)速度的目的，不同的速度對(duì)應(yīng)不同的電機(jī)電流，同時(shí)行駛速度與電機(jī)換相頻率成正比。

電路中，末級(jí)功率管V1和V2，V3和V4分別為無(wú)刷電機(jī)U相的上、下路驅(qū)動(dòng)管；V5和V6，V7和V8分別為無(wú)刷電機(jī)V相的上、下路驅(qū)動(dòng)管；V9和V10，Vll和V12分別為無(wú)刷電機(jī)W相的上、下路驅(qū)動(dòng)管。U2為下管驅(qū)動(dòng)IC，U4為上管驅(qū)動(dòng)IC；U3、U5為上、下管R55、R56(康銅絲)串接在末級(jí)功率管的地線上，因而末級(jí)功率管的電流變化會(huì)在R55、R56上產(chǎn)生壓降，所以由R5、R6和Ul等組成的電流檢測(cè)電路可以隨時(shí)檢測(cè)無(wú)刷電機(jī)電流的大小，避免過(guò)流損壞電機(jī)。由R3、R73、R4、R11、C21、U6等組成欠壓保護(hù)電路，當(dāng)蓄電池電壓下降到設(shè)定值時(shí)，U6即停止輸出，避免電池過(guò)度放電。此外U6分別為模擬三相交流電的6組上下功率管輸入預(yù)先設(shè)定的換相信號(hào)，這6組上、下功率管必須按嚴(yán)格順序依次導(dǎo)通和關(guān)閉，其次U6處理轉(zhuǎn)把的調(diào)速電壓并輸出PWM(即脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)和U6輸出的換相信號(hào)在后級(jí)電路中混合疊加輸出控制電壓，去分別控制3路上、下功率管的導(dǎo)通和截止。

二、 故障檢修

在檢修時(shí)，首先要排除短路故障，特別是末級(jí)功率管。在電門(mén)鎖一側(cè)，可以斷開(kāi)電門(mén)鎖插接件測(cè)電流，若為正常的約65mA則說(shuō)明控制器前級(jí)無(wú)短路。

其次當(dāng)無(wú)短路而電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，要先檢查初始化自檢條件是否正常(如前面所述)。

檢查電機(jī)霍爾元件好壞的一種簡(jiǎn)單方法：打開(kāi)電門(mén)鎖，用不帶阻尼的指針式(下同)萬(wàn)用表交流10V擋分別測(cè)U6的?、?和?腳即電機(jī)霍爾的w、V和u相的輸入端，用手慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)輪，如果看見(jiàn)表上的指針在0～4V左右擺動(dòng)，則說(shuō)明電機(jī)霍爾元件基本正常。

檢查控制器前級(jí)是否正常的方法，先要控制器自檢通過(guò)，觀察LED2即自檢燈看出正常與否，若LED2閃一次停一次，說(shuō)明自檢通過(guò)，否則應(yīng)檢查自檢燈指示的相關(guān)故障電路，自檢正常通過(guò)后，月萬(wàn)用表交流10V擋測(cè)試U6的○26、○27和○28腳(即下管換相信號(hào))，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)把使電機(jī)輪盡量旋轉(zhuǎn)慢一點(diǎn)，若表針在O～4V左右擺動(dòng)，再測(cè)U6的23、24和⑤腳(即上管換相信號(hào))，表針應(yīng)在O～2V左右擺動(dòng)。然后測(cè)U6的13腳(即PWM輸出腳)，此點(diǎn)電壓隨轉(zhuǎn)把的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化若為0V～4.8V，說(shuō)明單片機(jī)U6輸出基本正常 。

電機(jī)電流檢測(cè)和保護(hù)電路由電流取樣電咀R(shí)5、R6和U1等組成，當(dāng)無(wú)刷電機(jī)電流增大到使Ul的②腳電壓大于③腳約O.23V時(shí)，U1的①腳電壓跳變至低電平，U6的21腳變?yōu)榈碗娖?，單片機(jī)進(jìn)入過(guò)流保護(hù)狀態(tài)。