自制電動自行車快速充電器

筆者經反復試驗，制作了一款簡易電動自行車快速充電器.
一、快速充電器電路原理圖及特點
電路如下圖所示，其特點如下。
1．輸出電壓設定好后（例如36V），若被充電瓶極板脫落斷開，造成某組電池不通，或出現短路，則電瓶端電壓即降低或為零，這時充電器將無輸出電流。
2．若被充電瓶電壓偏離設定電壓，如設定電壓為36V，誤接24V、12V、6V電瓶等，充電器也無輸出電流，若設定為24V誤接為36V電瓶，由于充電器輸出電壓低于電瓶電壓，因而也不能向電瓶充電。
3．充電器兩輸出端若短路時，由于充電器中可控硅SCR的觸發電路不能工作，因而可控硅不導通，輸出電流為零。
4．若使用時誤將電瓶正負極接反，則可控硅觸發電路反向截止，無觸發信號，可控硅不導通，輸出電流為零。
5．采用脈沖充電，有利于延長電瓶壽命。由于低壓交流電經全波整流后是脈動直流，只有當其波峰電壓大于電瓶電壓時，可控硅才會導通，而當脈動直流電壓處于波谷區時，可控硅反偏截止，停止向電瓶充電，因而流過電瓶的是脈動直流電。
6．快速充電，充滿自停。由于剛開始充電時電瓶兩端電壓較低，因而充電電流較大。當電瓶即將充足時（36V電瓶端電壓可達44V），由于充電電壓越來越接近脈動直流輸出電壓的波峰值，則充電電流也會越來越小，自動變為涓流充電。當電瓶兩端電壓被充到整流輸出的波峰最大值時，充電過程停止。經試驗，三節電動車蓄電池36V（12V／12Ah三節串聯），用該充電器只需幾個小時即可充滿。
7．電路簡單、易于制作，幾乎不用維護及維修。

 
電動自行車快速充電器原理圖
二、電路原理
AC220V市電經變壓器T1降壓，經D1-D4全波整流后，供給充電電路工作。當輸出端按正確極性接入設定的被充電瓶后，若整流輸出脈動電壓的每個半波峰值超過電瓶的輸出電壓，則可控硅SCR經Q的集電極電流觸發導通，電流經可控硅給電瓶充電。脈動電壓接近電瓶電壓時，可控硅關斷，停止充電。調節R4，可調節晶體管Q的導通電壓，一般可將R4由大到小調整到Q導通能觸發可控硅（導通）即可。圖中發光管D5用作電源指示，而D6用作充電指示。
三、元件選擇
電源變壓器可用BK200型控制變壓器，輸出電壓用36V擋，亦可用4090型200V環形變壓器，選次級電壓為22Vx2或20V×2擋串聯使用。筆者使用的4090型環變，其次級電壓為24Vx2、12Vx2、0－6－23V三組，若將其24Vx2擋串聯（48V），則輸出電壓太高，充電電流過大（給 36V電動車蓄電池充電時，串上電流表測量平均充電電流約為1.5－1.8A，此為平均值，這時的峰值電流可達5－7A以上），為降低變壓器輸出電壓，將其余的12V×2和O－6V兩組線圈順向串接于初級線圈中，使次級輸出電壓降低為空載40V，滿載（平均充電電流為1.2A時）為36V，可滿足使用。由于4090型環形變壓器市售價格僅為23元左右．可以降低制作成本。有條件的愛好者也可自行繞制變壓器。
另外，電路中整流全橋D1－D4可選用8－10A方形全橋，中間有一圓形安裝孔，可安裝在鋁板上以便散熱。可控硅可用1OA／100V金封單向可控硅，將其同整流橋用螺母固定在同一散熱鋁板上。觸發三極管Q的參數為Vceo≥60V，IM=1A，可選用2SB536、B564、B1008、B1015或 2SA684、A720等管子。R6用作限流保護作用，若變壓器次級輸出電壓合適，充電電流（平均值）不超過1.5A，該電阻亦可省去不用。
該充電器若用于其他電壓的蓄電池充電（如24V、12V等），則可選取變壓器的次級輸出電壓分別為22V－26V、12V－14V等類型，同時適當減小R2和R5的阻值，也可用波段開關分別控制次級交流電壓和阻值轉換，使該充電器有更大的使用范圍。