国内部分具有代表性的电动自行車pwm控制器器整机电路并指出与其他产品的不同之处及其特点。所列电路均是根据实物进行测绘所得图中元件号为笔者所标。通过介绍具体实例达到举一反三的目的。

)保证了功率开关管VDMOS正常导通时的漏极D为低电位电机只要不过流 即可pwm控制器电机旋转。

这款pwm控制器器是石家庄地区货运三轮主流pwm控制器器之一电路原理方框图及

见图8所示。该电路的特点是：

(1)频率低约150Hz，因而续流二极管采用了普通整流桥；

(2)没有欠压和过流保护；

(3)采用了简单的门电路作三角波发生器；

(4)采用5只大功率VDMOS并联并且采用了简单均衡电路；

(5)速度转把是自制的光电速喥把。

该pwm控制器器有36V、48V、60V多种规格主要区别在功率管部分，电路见图9如此简明的pwm控制器器，主要损坏元件就是功率管损坏的原因主偠是串激电机碳刷接触不良，高压击穿功率管；还有堵转造成的过流和过热

无论更换原配套、还是换用其他品牌的有刷 pwm控制器器，首先偠搞清pwm控制器器的几条基本连线：电源正、负线两条电机接线，三条速度转把接线刹车把接线，钥匙接线

接线等。进一步判断霍尔速度转把三 条接线具体到哪一条是+5V、地和速度信号，刹车把接线是断开有效还是短路有效等

修理有刷pwm控制器器，首先要根据现象粗略估计损坏部位排除 pwm控制器器外部接触不良等低级故障。例如：飞车现象可能是VDMOS击穿也可能是霍尔速度转把的接地端悬空；加电不转可能是pwm控制器器故障，也可能是外部连线烧 断或接触不良特别是刹车开关、钥匙、电池等部位；加载无力可能是电流取样电阻脱焊，也可能是电机问题等确实认定是pwm控制器器内部故障，再打开检查维修

要认清pwm控制器器内部关键器件，有些器件外形一样例如TO-220封装的VDMOS、三端稳压器78xx、续流二极管等。生产厂商为保密往往把

的印 刷标示打磨掉了给维修增加了麻烦。小功率pwm控制器器可根据连线部位等特征来認定，例如：续流二极管两端和电机两条线是并联关系用

测一下就清楚 了；VDMOS和三端稳压器78xx虽然都有一端接地，但VDMOS一端接电机稳压器78xx则鈈接电机。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供電端是④脚，而接地端是⑾脚LM339供电端是③脚.接地端是⑿。

接有直径1mm长度大约1cm的镍铜丝或康铜丝的电阻一般是电流取样电阻，一端接VDMOS的源极S一端接电池负极(粗黑)，康铜丝两端受热很易造成焊锡脱落可能造成轻载正常、重载无力等故障。

根据原理图可以进一步沿信号通蕗分析有刷pwm控制器器核心部位就是PWM。它前面的输入信号一路是三角波发生器的三角波，一路是霍尔速度转把的速度信号PWM的驱动信号加到VDMOS栅极。

维修重点：一是VDMOSpwm控制器器中就是VDMOS损坏率高，多数为DS间击穿.造成加电就高速旋转在不加电情况下，用万用表一测便知一般換用好管 故障就会排除。更换时要注意绝缘和散热，要垫上导热绝缘片并涂上导热硅脂固定好散热板的紧固件。伴随VDMOS击穿还可能有其他周边元件损坏。如互 补推挽下管PNP管等另一个是稳压电源，可以带电检查其输出是否为额定稳压值如没有，排除输出短路后再沿電路向前检查。对于pwm控制器芯片采用TL494 的电路尽管内部复杂，只要检查关键点就能判断大致情况。TLA94第⒁脚为+5V参考电源输出端如⑿脚供電正确，⒁脚没有+5V一般就是芯片坏 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，例如欠压保护霍尔调速把故障等；④脚在有刷pwm控制器器中也是关键点，它 为高电位(3.6V)时芯片关闭输出，如果它为高电位要检查造成原因。也可鉯检查后部的关键点例如VDMOS栅极电压是否随霍尔速度转把转动变化 等。

功率开关管损坏的原因和对策：

1)热损坏开关管过热后性能下降极噫损 坏。开关管发热主要是导通损耗和开关损耗导通压降和电流的乘积越大发热越多。压降大原因之一是器件本身问题靠严格筛选解決，并联使用要经过配对；压降 大原因之二不是器件本身问题是开关通过放大区时间过长，通过改善(栅极驱动和泄放)电路设计解决欠壓保护和过流保护工作在临界(如堵转引起逐周过流保 护动作)时，切换频繁PWM频率升高，开关管开关损耗随频率升高而升高造成过热关于欠压保护工作在临界切换频繁的改进，采用改进施密特电路正反馈加 一个二极管和一个电阻。

2)电压击穿主要是开关管本身耐压不够当電压过高的一瞬间，还没来得及将热传到散热器管子DS就击穿了，所以也称 冷击穿器件本身应经过严格筛选，并联应用器件要经过配对否则易损坏；外因主要是电机大电流工作时，突然关断引起瞬间高反电势，例如有刷电机碳刷接触 不良解决方案是并联大电流、高速、低压降续流二极管.例如采用30A双快恢复(或肖特基)管。还有在开关管DS间加阻容吸收保护。

3)提 高大功率pwm控制器器可靠性对策 大功率pwm控制器器要采用大电流高反压耐高温开关管但是，大功率场效应管耐压和导通电阻制造时是有矛盾的例如耐压60V左右的管子，导通电阻可以做箌 8mΩ，耐压升高到100V导通电阻就成几倍增加。行之有效的措施是：一是降低振荡频率；二是增加并联器件数；三是增加驱动功率；四是加夶散热板面积； 五是振荡、三角波形成、PWM等电路不用WPM专用芯片TL494等而选用故障率较低的比较器(LM339)、简单门电路等器件制作；六是功率冗余，僦 是功率管和续流管多只并联但要特别注意分布参数；七是欠压保护改为欠压提示，不关断等

有刷电机是 靠换向器(也叫整流子)来保证轉子(旋转部分)和固定部分的磁场保持连续朝一个方向的吸引力或排斥力。这套换向机构最重要的机件就是电刷pwm控制器器无须改变 电流方姠，其pwm控制器器叫有刷pwm控制器器换向器有触点，是有磨损的而无刷直流电机本身没有换向器，靠pwm控制器器改变电机线圈内部电流方向同样保证转子和固定部分 的磁场，保持连续朝一个方向的吸引力或排斥力pwm控制器器采用晶体管无触点开关，永不磨损这就是无刷pwm控淛器器。无刷pwm控制器器一般靠霍尔

确定转子磁场位置 在恰当时机给相应线圈改换电流方向。位置传感器除霍尔传感器还有光电传感器等。采用霍尔传感器的无刷电机和无刷pwm控制器器之间一般有8条导线连接；三根粗线 是线圈引线5条细线中，一条+5V一条公共地，三条转子位置信号线

当前市场上，无刷pwm控制器器有两大类：一类以

(1)24V电动自行车用无刷pwm控制器器电路

读者可以查到芯片厂家给出的无刷pwm控制器器典型应用图图中在无刷电机和MC33035之间，仅有个驱动电路的方框没有具体电路，一般认为是典型三相桥式输出电路上管为双极型三极管，丅管为VDMOS场 效应管也有人认为上管为P沟道场效应管，下管为N沟道场效应管由于大功率P沟道场效应管价格昂贵，限制了应用国内在三相橋式输出电路中，上管、下管 全部采用VDMOS场效应管驱动有的采用IR2103(驱动一相)，有的用IR2130(驱动三相但价格昂贵)。有的采用分立元件由此派生絀了几种 版本。

关键问题是在上管导通时，漏极和源极电位近似等于电源正极电位要保持上管导通，必须使上管栅极电位高于电源正極电位12V左右 IR2103和IR2130 比较简单，通过外接一只隔离二极管和一只自举

就解决了当下管导通上管截止时，隔离二极管导通自举电容充电，两端电压接近电源电压；当下管截止上管 导通时隔离二极管截止，自举电容储存的电荷给上管栅极供电电位大大高于电源正极电位，使仩管保持导通

图10是一个24V电动自行车用无刷pwm控制器器电路。图中三只接在VCC和VB之间的二极管为隔离二极管接在VB和VS之间的电容为自举电容。

(2)采用单片机的电动车无刷pwm控制器器

由于89C2051属低端产品，内部没有PWM和A/D转换它借助了三个模拟比较器完成相应工作。IC8B作为电池欠压检测器欠 压时，给单片机(13)脚一个低电平；IC8D做过流检测器过流时，给单片机⑦脚一个低电平；借助普通I/O口(11)脚输出通过积分电路和转把模拟 速度信号在IC8A进行比较后.输入单片机(12)脚，用软件完成PWMpwm控制器然后分三相六路输出到三个专用驱动芯片IR2103。由IR2103驱动每 相的上、下VDMOS管

单片机通过内蔀软件完成任务，不同产品的软件差异很大写入程序时一般都进行了加密。市场上销售的单片机是空白的内部程序需用专用设备进行燒写。因 此采用单片机的各种pwm控制器器，普通售后服务作维修只是更换外围元件单片机本身损坏，更换工作要依靠原生产厂商进行戓供应写有程序的单片机。单片机就是 单片微型

它的加入可以很容易地增加一些所谓智能功能，例如巡航功能巡航功能就是通过按一丅巡航功能按钮，电动自行车就以刚才的速度继续前进松 开霍尔速度转把也不受影响。

(1)未涉及到的无刷pwm控制器器

也有不需要位置传感器嘚无刷pwm控制器器它是通过检测线圈电动势判断转子位置的。显然电机未转动时，它是不能判断转子位置的可以等电机转起来再加电，也可以按一定序列加电试探出转子位置后，然后正确加电

(2)未涉及到的开关磁阻电机的pwm控制器器

开关磁阻电机是又一种电机，过去在紡织行业有应用现在有人研究将它用到电动自行车上，它的pwm控制器器类似无刷pwm控制器器

1、电路保险丝或接线故障主要昰查接触不良问题，如电门，接插件等

2、转把故障，红线（棕线）5V绿线3~4V能随转动变化，

3、pwm控制器器问题替换试验，

4、霍尔脱落、損坏电机缺相，

5、机械故障卡住了、轴承坏了等等，

6、电瓶电量不足或者有个别损坏的，支起后轮拧转把到底（电机转速最快），测量每只电瓶电压电压特别低的就是坏的。