电动自行车整车电路分为基本电路和附属电路，基本电路是电动助力的基础，是完成电动助力不可缺少的电路。基本电路主要包括以下几部分：电动机部分、控制器部分、电池盒、充电器等；附属电路包括电源电量指示部分、前照灯、电子喇叭、转向灯、多功能开关、速度显示、助力传感器、闪光器等。

一、基本电路

电动自行车基本电路是电动助力的基础，完成电动自行车电力驱动的最基本所的电路，达到电动自行车电力驱动功能。

1、蓄电池、电动机、控制器、充电器作用：

蓄电池——是电动自行车动力来源，是能源载体，它输出能量用于驱动电动机；

电动机——将蓄电池的化学能转换成机械能，驱动车轮转动；

控制器——在蓄电池和电动机之间，控制蓄电池输出电流、电压，即调整蓄电池输出到电动机的能量多少，进而达到控制电动机转速即车速的目的；

充电器——给蓄电池充电的电器，它将市电转换成低压直流电，并控制其充电电流和电压，将电能充入蓄电池贮存起来。

2、蓄电池、电动机、控制器、充电器相互关系：

蓄电池是电动自行车的核心部件之一，它接受充电器的电能，转化为化学能贮存起来，最终通过电动机将电能转化为机械能输出，并受控制器控制。充电器是市电与蓄电池联系的设备，充电器质量的好坏直接影响蓄电池的电气性能和使用寿命，必须相互匹配。控制器控制蓄电池输出的电流、电压，有欠压保护等功能，欠压保护点的高低影响蓄电池的放电深度，因此也影响行驶里程，但是欠压保护点过低会造成蓄电池过放电，损伤蓄电池。电动机效率的高低影响蓄电池供电电流大小，效率越低电流越大，反之则越小。

二、附属电路是对基本电路功能的补充和完善，可以提高电动自行车的使用性能。电量指示电路指示蓄电池电压高低，使骑车者知道蓄电池电量多少，掌握骑行距离和充电时间。

电子喇叭提醒行人和其他骑车人注意；前照灯为夜晚道路照明，保证骑行人安全。速度显示电路指示电池电压高低，作刹车距离参考。助力传感器把骑行者脚踏速度转换成电信号提供给控制器，作为1：1助力参考电压，转向灯作转向指示，保证骑行转向安全。闪光器为转向灯电路附加件，使转向灯闪烁，引起其他人注意，保证转向安全。

使用有刷直流电动机的电动自行车运行平稳，电动机和控制器成本低控制器电路简单，内部功率元件少，故障率低，控制器代换灵活，电动机换向方便，为多数电动自行车厂商采用，在市场占主导地位。

 第三节有刷直流电动机控制基本原理

一、脉宽调制电路原理

脉宽调制PWM（Pulse Wide Modu Lation）电路是用电子开关通断，对输入电压进行调制，控制输出电压，达到改变电压的目的，使输出电压值为所需值。PWM原理如图3-3所示。用开关SW通断输入电压，改变开关接通（ton）和断开（toff）时间之比，从而控制输出压VO。输出直流电压Vo可用下式表示：

Vo=   ton ton+toff ×Vi= ton  T×Vi

式中周期T由振荡器产生的三角波频率决定，ton导通时间与控制信号电压Ui成比例变化。图3-4（原图）PWM等效电路，图3-5给出工作波形。在场效应晶体管VT的栅极施加信号电压VG期间VT导通，电子开关闭合，这时输出电压Vo等于输入电压Vi，等效电路如图3-4. b所示，负载电流按照（Vi-V2）与LM确定的变化率增大，图3-4.C是场效应晶体管VT截止的等效电路，输出电压Vo近似力0，负载电流按V2及LM确定的变化率下降。在VT导通期间，负载电流ILM等于VT漏极电流ID；T截止期间，负载电流IL就是续流二极管VD的电流IVD。

第四节 有刷电动机控制器电路结构

电动自行车控制器一般包含以下几部分：内部电源电路、调速控制信号放大电路、PWM电路、功率场效应晶体管变换输出电路、欠电压保护电路、过电流保护电路等。

1、控制器内部电源电路

控制器内部电源电路提供各电路芯片、外部控制零部件所需要的不同电压，一般用三端稳压集成电路、输出电压可调稳压集成电路以及稳压二极管构成。常用三端稳压集成电路有7805（78L05）、7806、7812、7815。它们的输出电压分别为5V、6V、12V和15V等四种。

电动自行车控制器常用的三端可调输出稳压集成电路是LM317，利用电阻对输出电压分压取样，送到稳压集成电路调整端调节输出电压，常用输出电压为12V或15V。

TL431是一并联精密可调稳压电源，利用分压电阻对调整电压进行控制，在电动自行车控制器中常用5V电源稳压。

78××系列三端稳压集成电路如图3-7所示，R为降压限流电阻，C1、C2为滤波电容。内部电源输出的5V、6V电源主要为调速转把中的霍尔元件提供电源，有的控制器5V电源还为电子闸把中霍尔元件提供电源。7812、7815输出电压分别为12V、15V，为控制器内部集成电路、驱动电路供电，有的电子闸把中霍尔元件由12V或15V电源供电。

采用LM317三端可调稳压集成电路作为控制器内部电源，如图3-8所示。输出电压由外接电阻R1、R2决定，输出端（OUT）②脚和调整端（ADJ）③脚之间的电压差为1.25V，即R1两端电压为1.25V，此电路使R1产生几毫安电流。调整端几乎不取电流，输出电压U0由下式决定：Uo=R2/R1×1.25V。D为保护二极管，防止输入端短路而损坏稳压集成电路，R为限流降压电阻，减少LM317的功率损耗。                                     

由TL431提供稳定电压的电路，如图3-9所示。R3、R4分压决定输出Uo。取样端R①脚与阳极A脚之间电压为2.5V，即R4两端电压为2.5V，输出电压

Uo=（1+R3/R4）×2.5V

也有的控制器采用稳压二极管提供稳定电压，如图3-10所示，一般常用稳压二极管VS稳压值为5V、12V或15V，功率为1W。

2、功率场效应晶体管变换电路

电动自行车控制器内功率变换用电子开关采用功率场效应晶体管MOSFET（Metal-Oide –Silicon- Field Eflect Transistor），是单极性电压控制元件，具有驱动功率小、工作速度高、无二次击穿问题、安全工作区宽等优点，特别适合调制电路。不论有刷电动机控制器还是无刷电动机控制器都采用MOS功率场效应晶体管作电子开关，便于采用PWM。

有刷电动机控制器变换电路如图3-11。

VT1、VT2为互补推换驱动电路，R为防振电阻。输入阻抗非常高，在栅极很容易感应干扰信号而自激，接入R可以防止MOS场效应晶体管栅极自激。

当VT3栅极G加上开通高电平时，VT3导通，导通电阻很小，相当于电子开关接通，36V电源正极加到电动机一端；而电池负极通过电流取样电阻RS和导通的场效应晶体管VT3加到电动机另一端，则电动机取得36V电压，达到最高转速。

当VT3栅极加上截止信号低电平时，VT3截止，电子开关断开。此时电动机中电流方向不能突变，续流二极管VD导通，为电动机电流提供泄放途径，防止反电动势击穿场效应晶体管。

3、保护电路

电动自行车控制器保护电路包括欠压保护、过流保护等。欠压保护电路如图4~2~6。36V电压通过R1、RW，R2取样，与R3、R4参考电压分压进行比较，当电池电压高于31.5V时比较器无输出信号，输出 不影响控制器正常工作；当电池电压低于31.5V时，比较器翻转，输出信号关断场效应晶体管以保护电池和控制器，避免电池过放电，造成蓄电池极板发生硫酸盐化导致电池容量下降，使电池提前报废，防止低压时电动机电流过大而烧坏控制器。

过流保护电路由取样电阻RS、A运算放大器及参考电压分压电阻R1、、R2分压组成，有刷电动机控制器中RS接场效应晶体管源极与地之间。RS取样电阻一般取值0.01Ω/5W，取值过大则控制器功率消耗过多，输出功率减小；取值过小则起不到取样作用。当控制器输出电流达到限流值12A（15A）时：US=IL2Rs=122×0.01=1.44V，此电压经R3电阻送往运算放大器一端。电阻R1和R2对参考电压UR进行分压，电阻R2上分得的电压为 UR2，UR2=UR ×R2 /（R1 + R2 ），此电压送往运算放大器另一端。运算放大器对US 和UR2 进行比较，如果US ＞U2 运算放大器A输出控制信号，这控制信号使脉宽调制电路PWM输出脉宽变窄，输出电压下降，从而使输出电流 IL 减小；当电流超过限流值时，运算放大器输出保护信号，使脉宽调制电路PWM停止输出功率。场效应晶体管关闭，起到保护控制器和畜电池作用。

电动自行车有刷电动机控制器型式有的采用运算放大器构成的控制器，有的采用电压比较器完成PWM脉宽调制电路构成的有刷电动机控制器，有的采用开关电源集成电路组成的有刷电动机控制器，有的采用单片机构成智能型有刷电动机控制器。下面介绍几种具有代表性的电动自行车有刷电动机控制器，包含了以上几种类型，在分析其他电动自行车有刷电动机控制器时可以参考这些电路工作原理。

第四节  千鹤牌电动自行车控制器

千鹤牌电动自行车有刷电动机控制器以开关电源集成电路TL494、功率场效应晶体管75NF75为核心构成有刷电动机控制器，主要包括：1、内部电源2、光电传感器调速电路3、PWM脉宽调制电路4、驱动电路5、功率输出电路6、过流保护7、欠压保护、刹车断电电路8、电量指示电路9、灯光电路。下面分别介绍其原理

1、内部电源

内部电源由DW2、R10、U2（7812）、C6、C8、C11等构成36V电源通过DW2降压，R10限流加至U2稳压输出+12V电压作控制电路电源。C6、C8、C11等是滤波电容。

2、光电传感器调速电路

光电耦合器、10KΩ微调电阻组成调速传感器。发光管发出恒定的光，其大小通过10K微调电阻调整。转动手柄，带着钢丝牵动遮光片，改变了光线到达光电三极管的强度，使光电三极管内阻发生变化，通过JP1、R7改变Q1基极电位，从Q1射极输出到TL494脚，通过TL494控制，从U1、脚输出脉冲宽度改变，经Q2、Q7驱动，由Q5输出电路控制电动机转速。

停车时，遮光片全黑处挡住发光管发出的光，光电三极管截止，12V通过R8、DW3稳压使Q1基极置高电平，Q1发射极输出高电平到U1脚，TL494、输出低电平，Q2、Q7、Q5截止，电动机没有电流而停止。

转动调速把，牵动遮光片，到达光电三极管的光强度逐渐增加，光电三极管导通逐渐加深，内阻减小，通过R7使Q1基极电压从最高值逐渐下降，Q1发射极输出到U1脚电压下降，U1、、脚输出脉冲宽度逐渐加宽，通过Q2、Q7、Q5驱动输出，电动机电流逐渐增加，电动机转速逐渐上升；当转把到底时，Q1基极、射极达到最低，TL494脚电压最低，U1的、脚输出脉冲全通始终为高电平，Q2、Q7、Q5全都饱合导通，电动机转速达到最大值。

3、PWM脉宽调制电路

U1脚输入电压加至内部比较器反相端，锯齿波振荡器产生的锯齿波加至比较器同相端，通过比较器，输出PWM脉冲；锯齿波同时送到触发器，其输出端Q、Q交替输出高电平，PWM脉冲与触发器输出的Q、Q信号混合，从、脚输出PWM脉宽调制信号。

当脚电压高时，比较器反相端电平高于同相端，比较器输出低电平，U1、输出低电平。

当脚电压下降时，比较器反向端电平下降，比较器输出脉冲逐渐加宽，通过U1、输出脉冲宽度逐渐加宽。

当脚电压降到最低时，比较器反相端始终低于同相端，比较器始终输出高电平，U1、脚输出端始终为高电平。

4、驱动电路

驱动电路由Q2、Q7、R24等组成，U1、输出的PWM脉冲加到Q2、Q7基极，由Q2、Q7互补对管推动输出，通过R14加至Q5栅极。

5、输出电

输出电路由R14、Q5、R16、D3等组成。PWM脉宽调制信号通过R14加至Q5栅极，控制Q5导通和截止。R14是栅极电阻，防止Q5栅极自激；Q5为功率场效应晶体管，作电子开关，是电动机控制核心；D3为续流二极管，保护Q5，提高电动机工作效率。

6、过流保护电路

过流保护电路由R15、R16、R23、C4、R3、C2等构成。R16是电流取样电阻，将电动机电流转换成电压信号，由R15加至U1比较器同相端脚；R3、R4对12V电压分压加至比较器反相端脚，作基准电压；Q2、Q7输出的驱动电压通过R23反馈也加至比较器反相端脚。

正常时电动机电流低于过流值，R16两端电压较低，通过R15加至U1脚低电平，不影响U1（TL494）调速电路工作

当脉宽调速信号的高电平信号通过Q2、Q7放大加到Q5上，电动机电流超过保护电流值时，R16两端电压升高，加到U1脚电平上升，通过TL494内部误差放大器放大输出到脚，脚电平上升，致使PWM脉宽调制电路输出脉冲宽度变窄，减小电动机电流，直至脉冲均关断，Q5截止，电动机停止供电，起到过流保护作用。

7、刹车断电、欠压保护

千鹤电动自行车闸把采用电子闸把，可靠性高，闸把通过BK1、BK2插座连接到电路板上。正常时，左右闸把无信号，R1、RW1、R2使TL494脚置高电平，误差放大器无输出，不影响调速电路；刹车动作时，闸把输出的低电平信号加至U1脚，内部误差放大器翻转，使U1脚为高电平，PWM电路关闭，Q2、Q7、Q5截止，电源停止向电动机馈电，实现刹车断电功能。

欠压保护电路由R1、RW1、RW2、C1等构成。36V电源经R1、RW1、R2分压得到电压取样信号。当电池电压高于欠压值31.5V时，从RW1中点输出的取样信号高于5V，加到U1脚，与脚参考电压5V比较后，输出低电平，不PWM调速电路工作；当电池电压低于欠压值31.5V时，从RW1中点输出的取样信号低于5V加至U1脚与脚参考电压5V比较后，比较器输出高电平，PWM电路关闭，电动机停止供电，起到欠压保护作用。

8、电量指示电路

千鹤电动自行车电量指示电路以LM339为核心构成，36V电源经R1降压限流、D1稳压产生12V作LM339工作电源.

36V电源经R2、R3、RW分压从RW中心得到反映电源电压高低的电源取样电压，加至LM339的、、、同相端。

12V稳压电源经R4~R8分压形成四种基准电压，分别加至LM339的、、、反相端。

36V经R9、D2～D6作显示电路，指示电量高低。

当电源高于36V时，LM339同相端电源取样电压高于反相端电压，LM339输出三极管截止，D2~D6点亮。

当电源下降70%，同相端脚取样电压低于脚电压，A1翻转，脚输出低电平，D6灭。

当电源下降50%，同相端、脚取样电压低于、脚电压，A1、A2翻转，、脚输出低电平，D6、D5灭。

当电源下降30%，同相端、、脚取样电压低于、、脚电压，A1、A2、A3翻转，、、脚输出低电平，D6、D5、D4灭。

当电源下降10%，同相端、、、脚取样电压低于、、、脚电压，A1、A2、A3、A4翻转，、、、脚输出低电平，D6、D5、D4、D3灭，只剩欠灯D2亮。

第五节  小羚羊牌电动自行车有刷电动机控器

小羚羊牌电动自行车控制器以LM324（U1）、LM339为核心构成，控制信号放大、过流保护由通用运算放大器 LM324完成，PWM脉宽调制电路、欠压保护电路由通用四电压比较器LM339完成。小羚羊牌有刷电动机控制器包括内部电源电路、功率场效应晶体管电路、PWM脉宽调制电路，控制信号放大电路、保护电路等组成。

1、内部电源。小羚羊牌电动自行车电动机和功率场效应晶体管主线路直接与36V电源相连，当功率场效应晶体管截止时，没有电流流过，电动机、T1、、 T2 几乎不消耗电，可以长时间接于电源，不受钥匙电源开关的，优点是钥匙开关不控制主线路，通过电流小，开关不易损坏。钥匙开关接通，蓄电池为控制器供电，36V一路从控制器输出，供给电量指示、大灯和电子喇叭；一路到欠压保护电路作取样电压信号；一路供内部电源电路。C2是36V电源滤波电容。

36V电源通过R36电阻，限流和稳压二极管Z2（N4742）稳压，输出15V稳定电压，供LM324、LM339、驱动电路和5V稳压电路。

15V电源通过R23限流送到精密稳压电源TL431，由R37、R38取样，输出5V电源，一路从控制器输出送到断电闸把。小羚羊断电闸把采用机械式常闭型断电闸把，闸把输出线送到控制器中R35一端，5V电源通过断电闸把常闭点和R35使T4饱合，闸把处于常态。5V电源另一路为调速霍尔元件供电。

2、放大电路

转动调速手柄牵动钢丝，带动控制器内磁铁转动，改变霍尔元件与磁铁正对角度，霍尔元件输出电压主从1.9伏逐渐升高到4.3伏，通过R22输入到LM324的脚，由LM324中A1运算放大器放大，从①脚输出，输出电压从10.5伏下降到0.18伏以下，通过R19//Z1，送到LM339⑥脚，进入LM339比较器B2。（W4调整A1工作点，使控制器不转车把时输出管T3、T5截止，转动转把时T3、T5完全饱合。）

3、PWM脉宽调制电路

LM339内部B1 、D1 、R4 、、R5、R6 、R13、与C6构成锯齿波发生电路，C6上锯齿波信号送到LM339中B2放大器的另一端⑦脚。在LM339中 B2比较器内，锯齿波信号与⑥脚输入的控制信号比较后，从LM339的①脚输出具有脉宽调制信号。

4、驱动电路

从LM339的①脚输出的PWM脉宽调制信号送到T1、T2基极，T1、T2组成互补推换驱动级，把PWM脉宽调制信号放大，同时隔离PWM脉宽调制电路与功率场效应晶体管输出电路，减小功率场效应晶体管输出电路对PWM脉宽调制电路的影响。

5、功率场效应晶体管输出电路

经T1、T2驱动电路放大的PWM脉宽调制信号经R14、R16送往T3、T5栅极。T3、T5并联作电子开关，PWM 信号控制电子开关的接通时间Ton与断开时间Toff，从而控制电动机通过的电流的大小。D3 为续流二极管。当T3、T5导通时，36V 电源通过R1、、T3、T5加到电动机两端，电动机有电流流过，同时电动机电感量存储电磁能；当T3、T5截止时，电动机电感感应电压极性改变，D3导通，电动机电感量存储电磁能通过D3泄放，既避免了场效应晶体管T3、T5截止时在漏极产生的高压击穿T3、T5，又提高了有刷电动机效率。R14、R16为栅极电阻，防止栅极自激振荡。

6、刹车断电电路

小羚羊牌电动自行车采用常闭型机械刹车断电闸把，左右两闸把相串联，5V电压通过串联的闸把、R35加到T4基极。正常时T4饱合，稳压二极管Z4截止，刹车断电信号不影响控制器工作；当刹车制动时，闸把开关断开，5V电压加到T4基极的通道被切断，T4截止，15V电压经R34使Z4导通并加到LM324③脚，使LM324的A1运放的①脚输出高电平，切断PWM脉宽调制信号，T3、T5截止，切断电动机电源，实现刹车断电功能。

7、欠压保护功能

欠压保护电路由R11、R12、W1、LM339中B3、R15、D5组成。R11、W1、R12对36V电源取样分压，送到LM339的B3一端⑧脚，与B3另一端⑨脚的5V电压进行比较。当电源电压高于欠压值31.5伏时，⑧脚取样电压U于⑨脚参考电压U9 ，B3输出端脚内输出三极管饱和导通而输出低电平，D5截止，不影响控制器正常工作；当电源电压低于31.5V时，⑧脚取样电压U8小于⑨脚参考电压U9，B3输出端脚输出高电平，15伏电压通过R15使D3导通，使LM339的⑥脚箝位在高电平，LM339的①脚输出低电平，场效应输出管截止，欠压保护电路动作，避免电池过放电，实现欠压保护。

8、过流保护电路

过流保护电路由取样电阻R1、R8、C9、R3、D4、LM339的B4，以及LM324的A3、A2、A4等构成。电流取样电阻R1为0.01Ω/5W，对T3、T5源极电流进行取样。正常工作时，输出电流在取样电阻上产生取样电压较低，即B4的⑾脚电压低，⑩脚电压大于⑾脚电压，脚输出低电平，D4截止，不影响控制器正常工作；当输出电流增大超过限流值，但不超过过流保护值时，B4的脚输出电平逐渐升高，一路送到D43阳极但低于D4二极管阴极电压，D4截止，另一路送到LM324的⑩脚。经LM324中A3、A2、A4处理后，通过D3改变A1的③脚参考电平，进而使A1①脚输出电平有升高趋势，使PWM脉宽调制电路输出的脉宽信号变窄，减少输出电流，起到限流作用；当输出电流超过过流保护值时，取样电压升UR高，B4的脚电压升高 ，超过B4比较器另一端⑩脚电压，B4内输出三极管截止，电源通过电阻R3使脚为高电平，D4导通，通过R7使B2的⑥脚箝位于高电平，控制器中场效应晶体管截止，切断电动机电源，达到过电流保护目的。

第六节 雅标牌电动自行车有刷电动机控制器

雅标牌电动自行车中的有刷电动机控制器保护功能齐全，故障率低，可靠性高。由于技术保密，控制器中集成电路、场效应晶体管和续流二极管的型号已被厂家磨去，本人根据平时积累的电动自行车控制器资料，分析控制器的工作原理如下。

一、电路组成

24页的图1为控制器电原理图。U1为LM324四运放，U2为LM358二运放，U3为TL494开关型电源控制器。本控制器主要由电源电路、保护电路、转速控制放大和PWM脉宽调制集成电路、驱动放大电路、场效应晶体管功率输出电路等组成。

二、电源电路

参阅图1，三块12V10AH蓄电池组成36V电动自行车电源，通过钥匙开关为整车提供电源，经U4（L7812）三端稳压器为控制器提供12V工作电压，再经R37降压限流、D8稳压成5V，为转把调速霍尔元件供电。

三、转把控制信号

转把中霍尔元件产生的1~4.2V转速控制器信号通过九芯线（7）号线经R6进入U1（LM324）脚，经内部B1运放反相放大、电平转移后由脚输出，经隔离二极管D1送往脉宽调制集成电路U3（TL494）脚。雅标牌电动自行车转把为正向输出，转速升高时进入LM324脚电平升高。经反相放大后脚电平降低，通过D1使TL494脚电平下降，TL494输出脉冲宽度增大，经驱动输出控制使电动机两端电压升高，电动机电流增大，电动机转速上升。反之，电动机电流减小，电动机转速下降。

四、刹车断电信号

刹车断电信号（低电平有效）经九芯线的（5）号线送入U3脚。正常时TL494脚由上拉电阻R1维持高电平，TL494中运放A2不影响TL494脚信号。刹车时间把开关产生的股东电平送到TL494脚，TL494中运放A2翻转，使节脚保持高电平，也使脉宽调制电路输出低电平，电动机断电。

五、保护电路

由电阻R29（0.01Ω、5W）对电动机电流取样，经R24输出两路信号，分别送入LM358脚和TL494脚，完成电动机电流两级保护。经LM358内部运放C2、C1和LM324运放B3放大，通过隔离二极管D3送到TL494脚，随电动机电流升高，R29上的电压经C2、C1、B3放大，由D3输出电压随之升高，TL494脚电压升高，控制脉宽调制电路，使脉冲宽度变窄，减小电动机电流，完成第一级限流保护。当电动机 电流继续上升，取样电压超过TL494脚电压时，A1运放翻转，在TL494内部输出高电平，封锁脚，脉宽调制电路持续输出低电平，Q3截止，电动机断电，完成第二级过流保护。这就是本电路的一大特点：限流和过流延迟保护构成二极保护。

LM324中B2运放接成跟随器，监测12V电压。当某种原因致使12V电压升高时，输出端脚输出高电平，使TL494脚钳位于高电平，电动机失电。

由R9、RW1、R13、R12、R14、R3、D2及LM324中B4构成欠压保护电路。由R15、R12对5V参考电压分压，构成基准电压；R9、R13、RW1对36V电源取样。36V电源正常时，LM324中B4的确脚电压高于是脚基准电压，B4的脚输出低电平，D2截止，不影响控制器正常工作；当蓄电池电压低于31.5V时，B4脚取样电压低于脚基准电压，B4翻转输出高电平，D2导通，使TL494的脚钳位于高电平，脉宽调制电路输出低电平，场效应晶体管截止，电动机失电，实现欠电压保护。U14脚输出高电平，通过R3、九芯线中的（2）号线，送往仪表盘，点亮欠压显示灯，作欠压指示。

六、限速电路

由RW2、R33、LM324中B2构成限速电路，B2接成电压跟随器型式。12V经R33、RW2分压得到1.5V左右电压，加到B2脚，由B2电压跟随器、脚、D4隔离输出，通过限速插头接到TL494的脚，使脚电压不低于1.5V，通过TL494、驱动、输出电路输出到电动机电压变低，输出场效应晶体管漏极电压最低不小于8V。

七、控制器IC功能

TL494是一种脉宽调制型开关电源集成控制器，包含三角波振荡器、比较器、触发器、集电极开路输出电路。三角波振荡器振荡频率由、脚外接电容、电阻决定。、输出管集电极接12V电源，、发射极呛脉宽调制信号。脉宽调制信号经R22送至由Q1、Q2构成的驱动电路，对脉宽信号放大，Q3功率场效应晶体管对电动机进行脉宽，改变电动机端电压，调整电动机转速。D7采用快恢复二极管作Q3续流管，对Q3保护。Q3常用TRF2807、IRFZ44N、IRF3710、D7为MBR20100。

八、关键点数据

本控制器的快速检查是直接测TL494的脚关键点电压，正常时脚电压随转把转动逐渐降低。若脚电压维持高电平不变，可测D1、D2、D3、D4阳极电压：哪一路电压高则此路保护电路动作，重点检查该路信号；若都正常，则可能是刹把故障产生错误信号，致使控制器处于刹车状态，测九芯线中（5）号线电平高低即可区分。（5）号线电平高则检修闸把线路和闸把，必要时可更换一副闸把来确定故障。

第七节  悍马牌有刷电动机控制器

悍马牌有刷电动机控制器以PIC16C712单片机为核心构成的智能型有刷电动机控制器，具有1：1助力功能。主要包括：

1、单片机  IC1为单片机，具有智能处理功能；2、驱动电路  T3、T2、T1为驱动放大电路；3、输出电路  场效应晶体管T4为输出管。场效应晶体管导通时，电动机加有电压，电动机旋转，输出力矩；场效应晶体管截止时，电动机断电，电动机停转；4、内部电源电路。

一、内部电源

蓄电池输出的36V电源通过钥匙开关接通控制电路电源。由R1限流，7805稳压输出5V电压，为单片机、运算放大器、转把、助力传感器等提供工作电源。

二、单片机

悍马牌电动自行车有刷电动机控制器以单片机为核心，完成转速调速、刹车断电、1：1助力、电量显示输出、过流保护、欠压保护等功能，控制电动自行车正常工作。

A、转把输出的转速信号送到单片机脚，通过单片机处理，从⑨脚输出脉宽调制信号，通过T3、T2、T1放大，控制场效应晶体管T4的导通和截止。

B、闸把输出的刹车断电信号送到单片机脚，经单片机处理后从⑨脚输出 低压电平，T4场效应晶体管截止，电动机断电。

C、1：1助力传感器输出信号送到PIC16C712的脚，通过单片机处理，从⑨脚输出的信号中加有助力信号，控制场效应晶体管T4驱动电动机输出力矩。

D、限速插头为控制器限速而设，接通限速，电动自行车车速不高于20km/h。

E、过流保护电路，由RS取样电阻，R10、R11、R12及IC2运算放大器等构成。RS为取样电阻，产生反映电动机电流大小的取样电压VRS，经R10送到IC2运算放大器反相端；R11、R12对5V电压分压作参考电压，加到运算放大器IC2同相端。正常工作时，电动机电流小于过流值，RS产生的取样电压VRS小于同相端参考电压，IC2输出给单片机⑥脚高电平，不影响单片机正常工作；当电动机电流值大于过流值时，取样电阻RS产生取样电压时VRS大于同相端参考电压，IC2输出低电平加到IC1单片机⑥脚，产生中断信号，IC1脚输出低电平，电动机停电，保护电池、控制器和电动机。

F、R3、R4、W对36V电源进行取样，产生反映电源电压高低的信号，送到单片机IC1的脚，作电量显示取样信号，同时也作欠压保护电路取样信号。

IC1的、、、输出信号到仪表盘，显示电量高低；当电量显示指示欠压时，同时产生信号使⑨脚输出低电平，T4截止，电动机断电，欠压保护电路动作。

G、时钟电路：由XT1、C5、C6与IC1内部电路构成。XT1为4MHz晶振，C5、C6为振荡电容，共同产生4MHz振荡信号，作单片机时钟脉冲。

三、驱动电路

驱动电路由T1、T2、T3、R13、R14、R15、R16、R17、R18、D2等元件组成。

IC1⑨脚输出脉宽调制信号，经R3加到T3基极，T3集电极接T2基极，R14既是T3集电极负载电阻，又是T2基极偏置电阻；T2集电极接T1基极，R16既是T2集电极电阻，又是T1基极偏置电阻，D2是T2集电极负载。R18为T1发射极负载电阻，R15、R17对36V电源分压为T1、T2供电，C12是其滤波电容。

当IC1⑨脚输出高电平时，T3饱和导通，T2基极为低电平而截止，T1由基极偏置电阻R16提供电流而饱和导通，T1发射极输出高电平，加到T4栅极，T4饱和导通，电源馈电给电动机。

当IC1⑨脚输出低电平时，T3截止，T2由基极电阻R14提供偏置电流而饱和导通，使T1基极为低电平而截止，同时D2二极管导通，把T4栅极电荷泄放掉，使T4截止。

四、输出电路

输出电路由T4、D1、R3等组成。T4为N沟道绝缘栅型场效应晶体管，D1为续流二极管。当T4栅极加有高电平时，T4饱和导通，电源通过T4、RS在电动机两端加有电压，电动机旋转，输出力矩；当T4栅极为低电平瞬间，T4截止，电动机中蓄积电流通过D1泄放，保护T4，提高电动机效率。

以上介绍了悍马牌电动自行车控制器原理，是一智能型控制器，具有一定的代表性。在不同的智能控制中采用单片机不同，但基本原理一样。常用单片机有PIC16C72、PIC16F72、PIC16C711、PIC16C712、C2051等。

第八节 电动三轮车控制器的特点与维修

电动三轮车动力系统由电池、控制器、转把、电动机等构成，电动机通常采用370W、24V带减速机构的直流电动机，电池由两块12V/60Ah～120Ah蓄电池串联供电。

一、控制器特点

控制器电路由电源（5V、15V）、锯齿波振荡器和PWM脉宽调制驱动集成电路、功率场效应晶体管、续流用全桥等构成。控制电路原理图见图1。

24V电源通过钥匙开关接通控制器电源，经R1～R3降压、DW1稳压成15V，为控制器供电。15V电源再经R4~R6降压、DW2稳压，为转把提供5V电源。

运放A2以及R8、R9、R10、R11、DW3、D3、C3构成锯齿波振荡器，在C3上产生锯齿波，从、、脚进入运放A1、A3、A4，它们分别与三运放、、脚输入转速控制信号比较，从运放的、、脚输出PWM脉宽调制信号，经R12、R13送到场效应晶体管T1、T2栅极，T1、T2并联控制电动机电流，调节电动机转速。D1整流桥作为续流二极管，保护大功率场效应晶体管T1、T2，提高电动机效率。

二、故障检修

电动三轮车动力系统的常见故障有：（1）电动机不转；（2）运转不停；（3）输出力矩小。检修步骤如下：

1、检测24V、15V、5V各电源电压

24V不正常的故障原因有电池组接线夹氧化，引线接头氧化造成接触不良，引出线断路。15V不正常时，检查R1~R3、DW1、C1、集成电路。常见故障有R1~R3断路、DW1和C1击穿、开路，集成电路坏。5V电源不正常则检查DW3、C4、转把，通常情况是DW2击穿、转把线短路、断路。

2、检测转把

电源正常后，转动转把，检测转把输出电压应在1V~4.2V之间变化。常见故障是转把坏，转把引线短路、断路。

3、检测运放集成电路、、脚电压

转动转把时各脚电压应随之变化，否则运放集成电路等元件损坏，常见故障是运放集成电路LM324击穿。

4、检测场效应晶体管、续流二极管

测T1、T2、D1各极间的电阻值，若电阻值很小，则可能击穿，造成电动机转动不停且不可控，更换损坏的T1、T2、D1。

电阻检测正常，通电后，转动转把，同时测T1、T2栅极电压，正常为14V左右，否则表明运算放大器损坏。栅极电压正常时，测漏极电压，停车时为电源电压24V，随着转把转动漏极电压逐渐下降为正常，否则表明场效应晶体管坏。

5、检测电动机

停车时，若测量T1、T2漏极无电压，表明线路断路或电动机损坏。首先检查线路正常，再查电动机。常见故障是碳刷、整流子磨损引起接触不良。

碳刷磨损可更换同规格碳刷解决。整流子磨损的维修比较复杂，首先把转子整流子在车床上车齐，再清理整流子之间绝缘物质，使之低于整流子，否则电动机工作时火花大，接触不良。下载本文