无刷电瓶车单片机控制器原理与检修

无刷电瓶车单片机控制器原理与检修

单片机PICl6F72是目前电瓶车控制器主流控制芯片，配合2只74HC27(3输入或非门电路)；1只74HC04D(反相器)；1只74HC08D(双输入与门)和一片LM358(双运放)，组成一款比较典型的无刷电瓶车控制器，具有60°和120°驱动模式自动切换功能，其基本组成框图见图l。实物测绘原理图见图2(图中数据除注明外，均为开锁停车状态数据)。 一、 电路简介与自检 开通电门锁，48V电瓶直流电经电门锁线输入到控制器，一路经R3、R13、R4等送入U6的③脚作电瓶欠压检测用，另一路送入U13、U14、U15输出+15V和+5V给IC和末级驱动供电。单片机PICl6F72的⑨、⑩脚外接16MHz晶体，①脚外接R13、C25组成复位电路，电门锁开锁，单片机得电工作后即进入初始化自检状态，它主要检测： 1．由R3、R73、R4、R11、C2l等组成的电池欠压检测电路(典型值U6的③脚输入3.8V)。 2．由R5、R6、U1等组成的末级电流检测和过流保护电路(正常值Ul的⑦脚输出0V，①脚输出约3.6V)。 3．转把复位信号(正常值U6的⑥脚输入约0.8V的低电平)。 4．刹车复位信号(正常值U6的⑦脚输入4.8V高电平)。 5．电机霍尔元件检测到的无刷电机相位信号(正常时至少有一根霍尔线输入为4.1V，其他为0V)。 自检后的状态由LED2显示结果，以下是参照值(具体显示与单片机的程序设计有关)。 闪l停l--自检正常通过 闪2停l--欠压 闪3停l--LM358故障 闪4停1--电机霍尔信号故障 闪5停l--下管故障 闪6停l--上管故障 闪7停1--过流保护 闪8停l--刹车保护 闪9停1--手把地线断开 闪10停1--手把信号和手把电源线短路 闪l停11--上电时手把信号未复位 若自检正常通过，当转动转把时，U6根据转把输出电压的大小，将相应脉冲宽度的载波信号与三路驱动上下管的换相导通信号混合，从而达到控制无刷电机速度的目的，不同的速度对应不同的电机电流，同时行驶速度与电机换相频率成正比。 电路中，末级功率管V1和V2，V3和V4分别为无刷电机U相的上、下路驱动管；V5和V6，V7和V8分别为无刷电机V相的上、下路驱动管；V9和V10，Vll和V12分别为无刷电机W相的上、下路驱动管。U2为下管驱动IC，U4为上管驱动IC；U3、U5为上、下管R55、R56(康铜丝)串接在末级功率管的地线上，因而末级功率管的电流变化会在R55、R56上产生压降，所以由R5、R6和Ul等组成的电流检测电路可以随时检测无刷电机电流的大小，避免过流损坏电机。由R3、R73、R4、R11、C21、U6等组成欠压保护电路，当蓄电池电压下降到设定值时，U6即停止输出，避免电池过度放电。此外U6分别为模拟三相交流电的6组上下功率管输入预先设定的换相信号，这6组上、下功率管必须按严格顺序依次导通和关闭，其次U6处理转把的调速电压并输出PWM(即脉冲宽度调制)信号和U6输出的换相信号在后级电路中混合叠加输出控制电压，去分别控制3路上、下功率管的导通和截止。 二、 故障检修 在检修时，首先要排除短路故障，特别是末级功率管。在电门锁一侧，可以断开电门锁插接件测电流，若为正常的约65mA则说明控制器前级无短路。 其次当无短路而电机不转时，要先检查初始化自检条件是否正常(如前面所述)。 检查电机霍尔元件好坏的一种简单方法：打开电门锁，用不带阻尼的指针式(下同)万用表交流10V挡分别测U6的?、?和?脚即电机霍尔的w、V和u相的输入端，用手慢慢转动电机轮，如果看见表上的指针在0～4V左右摆动，则说明电机霍尔元件基本正常。 检查控制器前级是否正常的方法，先要控制器自检通过，观察LED2即自检灯看出正常与否，若LED2闪一次停一次，说明自检通过，否则应检查自检灯指示的相关故障电路，自检正常通过后，月万用表交流10V挡测试U6的○26、○27和○28脚(即下管换相信号)，转动转把使电机轮尽量旋转慢一点，若表针在O～4V左右摆动，再测U6的23、24和⑤脚(即上管换相信号)，表针应在O～2V左右摆动。然后测U6的13脚(即PWM输出脚)，此点电压随转把的转动而变化若为0V～4.8V，说明单片机U6输出基本正常 。 电机电流检测和保护电路由电流取样电咀R5、R6和U1等组成，当无刷电机电流增大到使Ul的②脚电压大于③脚约O.23V时，U1的①脚电压跳变至低电平，U6的21脚变为低电平，单片机进入过流保护状态。 800)this.width=800" border=0> 800)this.width=800" border=0>