Prinsip dan Perawatan Pengisi Daya Kendaraan Listrik

Pengisi daya kendaraan listrik umum dapat dikategorikan menjadi dua jenis berdasarkan struktur sirkuit. Tipe pertama menggunakan catu daya switching transistor tunggal yang digerakkan oleh UC3842 untuk mengontrol transistor efek medan, memanfaatkan penguat operasional ganda LM358 untuk menerapkan metode pengisian tiga tahap. Daya AC 220V disaring dan interferensi ditekan melalui filter dua arah T0, diperbaiki oleh D1 menjadi DC yang berdenyut, kemudian disaring melalui C11 untuk menghasilkan output DC yang stabil sekitar 300V. U1 adalah sirkuit terpadu modulasi lebar pulsa TL3842. Pin 5 berfungsi sebagai terminal negatif catu daya, pin 7 sebagai terminal positif, dan pin 6 mengeluarkan pulsa yang langsung menggerakkan transistor efek medan Q1 (K1358). Pin 3 mengontrol pembatasan arus maksimum; menyesuaikan resistansi R25 (2,5 ohm) mengubah arus maksimum pengisi daya. Pin 2 memberikan umpan balik tegangan, memungkinkan penyesuaian tegangan keluaran pengisi daya. Pin 4 terhubung ke resistor osilasi eksternal R1 dan kapasitor osilasi C1. T1 adalah transformator pulsa frekuensi tinggi, yang memiliki tiga fungsi: pertama, menurunkan pulsa tegangan tinggi ke pulsa tegangan rendah; kedua, mengisolasi tegangan tinggi untuk mencegah sengatan listrik; Ketiga, ia memasok daya pengoperasian ke UC3842. D4 adalah dioda penyearah frekuensi tinggi (16A 60V), C10 adalah kapasitor filter tegangan rendah, D5 adalah dioda zener 12V, dan U3 (TL431) adalah sumber tegangan referensi presisi. Bersama dengan U2 (optocoupler 4N35), ini memungkinkan pengaturan tegangan keluaran pengisi daya secara otomatis. Menyesuaikan W2 (resistor pemangkasan) memungkinkan penyesuaian tegangan pengisi daya. D10 adalah LED indikator daya. D6 adalah LED indikator pengisian daya. R27 adalah resistor penginderaan arus (0,1Ω, 5W). Mengubah nilai resistansi W1 akan menyesuaikan arus ambang transisi muatan mengambang pengisi daya (200–300mA).

Saat dinyalakan, sekitar 300V muncul di C11. Salah satu cabang tegangan ini diterapkan ke Q1 melalui T1. Cabang kedua mencapai pin 7 U1 melalui R5, C8, dan C3, memaksa U1 untuk aktif. Pin 6 dari U1 mengeluarkan pulsa gelombang persegi, mengaktifkan Q1. Arus mengalir melalui R25 ke ground. Secara bersamaan, belitan sekunder T1 menghasilkan tegangan induksi, yang melalui D3 dan R12, menyediakan catu daya yang andal ke U1. Tegangan dari belitan primer T1 disearahkan dan disaring melalui D4 dan C10 untuk menghasilkan tegangan yang stabil. Salah satu cabang tegangan ini, melalui D7 (yang mencegah aliran arus balik dari baterai kembali ke pengisi daya), mengisi daya baterai. Cabang kedua menyuplai 12V ke LM358 (penguat operasional ganda, pin 1 sebagai ground daya, pin 8 sebagai daya positif) dan sirkuit periferalnya melalui R14, D5, dan C9. D9 memberikan tegangan referensi untuk LM358, yang dibagi dengan R26 dan R4 untuk mencapai pin 2 dan 5 LM358. Selama pengisian normal, tegangan sekitar 0,15–0,18V muncul di terminal atas R27. Tegangan ini diterapkan ke pin 3 LM358 melalui R17, menyebabkan tegangan tinggi dikeluarkan dari pin 1. Salah satu cabang tegangan ini melewati R18, memaksa Q2 mengalir dan menerangi D6 (LED merah). sementara cabang lain menyuntikkan ke pin 6 dan 7 LM358, mengeluarkan tegangan rendah yang memaksa Q3 mati. D10 (LED hijau) padam, dan pengisi daya memasuki fase pengisian arus konstan. Ketika tegangan baterai naik menjadi sekitar 44,2V, pengisi daya beralih ke fase pengisian tegangan konstan, mempertahankan tegangan keluaran sekitar 44,2V sementara arus pengisian secara bertahap menurun. Ketika arus pengisian berkurang menjadi 200mA–300mA, tegangan pada R27 berkurang. Tegangan pada pin 3 LM358 turun di bawah tegangan pada pin 2, menyebabkan pin 1 mengeluarkan tegangan rendah. Q2 mati dan D6 padam. Secara bersamaan, pin 7 mengeluarkan tegangan tinggi. Tegangan ini mengaktifkan Q3 melalui satu jalur, menyebabkan D10 menyala. Jalur lain berjalan melalui D8 dan W1 ke rangkaian umpan balik, menyebabkan tegangan menurun. Pengisi daya kemudian memasuki fase pengisian tetesan. Pengisian daya selesai setelah 1–2 jam.

Kesalahan umum pada pengisi daya terbagi dalam tiga kategori utama: 1: Kesalahan tegangan tinggi 2: Kesalahan tegangan rendah 3: Kesalahan yang mempengaruhi tegangan tinggi dan rendah. Gejala utama gangguan tegangan tinggi adalah lampu indikator tidak menyala. Indikator karakteristiknya meliputi: - Sekring putus - Rusaknya dioda penyearah D1 - Kapasitor C11 menggembung atau pecah - Rusaknya transistor Q1 - Rangkaian terbuka pada resistor R25 Hubungan pendek antara pin 7 U1 dan ground. Sirkuit terbuka di R5, sehingga tidak ada tegangan start-up untuk U1. Mengganti komponen-komponen ini akan menyelesaikan masalah. Jika pin 7 dari U1 menunjukkan lebih dari 11V dan pin 8 menunjukkan 5V, U1 pada dasarnya berfungsi. Pengujian fokus harus diarahkan untuk memeriksa sambungan solder dingin pada pin Q1 dan T1. Jika Q1 berulang kali rusak tanpa terlalu panas, hal ini biasanya mengindikasikan kegagalan D2 atau C4. Jika Q1 rusak saat terlalu panas, hal ini umumnya menandakan kebocoran atau hubungan pendek pada bagian tegangan rendah, arus berlebih, atau bentuk gelombang pulsa tidak normal pada pin 6 UC3842. Hal ini menyebabkan peningkatan kerugian peralihan dan timbulnya panas secara signifikan di Q1, yang menyebabkan panas berlebih dan kelelahan. Manifestasi lain dari gangguan tegangan tinggi termasuk lampu indikator berkedip, tegangan keluaran rendah dan tidak stabil. Hal ini biasanya disebabkan oleh penyolderan yang buruk pada pin T1, sirkuit terbuka di D3 atau R12, atau kurangnya daya pengoperasian ke TL3842 dan sirkuit periferalnya. Kesalahan tegangan tinggi yang jarang terjadi bermanifestasi sebagai tegangan keluaran yang terlalu tinggi melebihi 120V. Hal ini biasanya disebabkan oleh kegagalan U2, rangkaian terbuka di R13, atau kerusakan U3, yang menurunkan tegangan pada pin 2 U1 dan menyebabkan pin 6 mengeluarkan pulsa yang terlalu lebar. Pengoperasian yang berkepanjangan dalam kondisi ini harus dihindari, karena akan merusak sirkuit tegangan rendah.

Sebagian besar kesalahan tegangan rendah berasal dari koneksi polaritas terbalik antara pengisi daya dan terminal baterai, menyebabkan R27 terbakar dan LM358 rusak. Gejalanya antara lain indikator merah menyala terus menerus, indikator hijau tidak menyala, tegangan keluaran rendah, atau tegangan keluaran mendekati 0V. Penggantian komponen-komponen di atas akan mengatasi masalah tersebut. Selain itu, penyimpangan tegangan keluaran akibat osilasi W2 dapat terjadi. Jika tegangan keluaran terlalu tinggi, baterai dapat mengisi daya secara berlebihan, menyebabkan dehidrasi parah, panas berlebih, dan akhirnya pelepasan panas yang menyebabkan ledakan. Sebaliknya, tegangan keluaran yang terlalu rendah akan mengakibatkan pengisian daya yang kurang.

Jika terjadi kesalahan pada rangkaian tegangan tinggi dan rendah, lakukan pemeriksaan menyeluruh terhadap semua dioda, transistor, optokopler (4N35), transistor efek medan, kapasitor elektrolitik, rangkaian terpadu, dan resistor R25, R5, R12, R27—khususnya D4 (dioda pemulihan cepat 16A 60V) dan C10 (63V 470μF)—sebelum menyalakannya. Hindari menerapkan daya secara membabi buta, yang dapat memperluas cakupan kesalahan. Beberapa pengisi daya menyertakan polaritas terbalik dan perlindungan hubung singkat pada tahap keluaran. Ini pada dasarnya menambahkan relai ke rangkaian keluaran; selama polaritas terbalik atau kondisi korsleting, relai gagal beroperasi, sehingga mencegah keluaran tegangan dari pengisi daya.

Pengisi daya lain juga memiliki fitur polaritas terbalik dan perlindungan arus pendek, meskipun prinsipnya berbeda dari desain yang disebutkan di atas. Sirkuit tegangan rendahnya mengambil tegangan awal dari baterai yang sedang diisi dan dilengkapi dioda (perlindungan polaritas terbalik). Setelah catu daya diaktifkan dengan benar, pengisi daya kemudian menyuplai daya pengoperasian bertegangan rendah. Chip kontrol pada pengisi daya tersebut biasanya didasarkan pada TL494, yang menggerakkan dua transistor tegangan tinggi 13007. Dikombinasikan dengan LM324 (empat amplifier operasional), ini menghasilkan pengisian daya tiga tahap.

AC 220V diperbaiki melalui D1-D4 dan disaring oleh C5 untuk menghasilkan sekitar 300V DC. Tegangan ini mengisi C4, membentuk arus awal melalui belitan tegangan tinggi TF1, belitan primer TF2, dan V2. Belitan umpan balik TF2 menghasilkan tegangan induksi, menyebabkan V1 dan V2 bekerja secara bergantian. Akibatnya, tegangan dihasilkan pada belitan suplai tegangan rendah TF1. Tegangan ini diperbaiki melalui D9 dan D10, disaring oleh C8, dan menyuplai daya ke komponen seperti TL494, LM324, V3, dan V4. Pada tahap ini, tegangan keluaran masih relatif rendah. Setelah aktivasi, TL494 secara bergantian mengeluarkan pulsa dari pin 8 dan 11, menggerakkan V3 dan V4. Pulsa ini, melalui belitan umpan balik TF2, membangkitkan V1 dan V2. Ini mentransisikan V1 dan V2 dari operasi berosilasi sendiri ke operasi terkontrol. Tegangan belitan keluaran TF2 meningkat. Tegangan ini diumpankan kembali ke pin 1 TL494 (umpan balik tegangan) melalui pembagian tegangan pada R29, R26, dan R27, menstabilkan tegangan keluaran pada 41,2V. R30 berfungsi sebagai resistor penginderaan arus, menghasilkan penurunan tegangan selama pengisian. Tegangan ini diumpankan kembali melalui R11 dan R12 ke pin 15 TL494 (umpan balik arus), menjaga arus pengisian sekitar 1,8A. Selain itu, arus pengisian menciptakan penurunan tegangan pada D20, yang dialirkan melalui R42 ke pin 3 LM324. Hal ini menyebabkan pin 2 mengeluarkan tegangan tinggi, menerangi indikator pengisian daya, sedangkan pin 7 mengeluarkan tegangan rendah, mematikan indikator pengisian daya mengambang. Pengisi daya memasuki fase pengisian arus konstan. Selain itu, tegangan rendah pada pin 7 menurunkan tegangan anoda D19. Hal ini mengurangi tegangan pada pin 1 TL494, menyebabkan tegangan keluaran maksimum pengisi daya mencapai 44,8V. Ketika tegangan baterai naik menjadi 44.8V, fase tegangan konstan dimulai.

Ketika arus pengisian turun menjadi 0,3A–0,4A, tegangan pada pin 3 LM324 menurun. Pin 1 mengeluarkan tegangan rendah, mematikan indikator pengisian daya. Secara bersamaan, pin 7 mengeluarkan tegangan tinggi, menerangi indikator pengisian daya mengambang. Apalagi tegangan tinggi pada pin 7 menaikkan tegangan anoda D19. Hal ini meningkatkan tegangan pada pin 1 TL494, menyebabkan tegangan keluaran pengisi daya turun menjadi 41,2V. Pengisi daya memasuki mode pengisian daya mengambang.

Contoh:

Pengisi daya. Saat menyambungkan catu daya, pengisi daya tidak menunjukkan respons apa pun. Namun, kapasitor penyimpanan tetap mempertahankan muatannya. Jika tidak segera dibuang ke sini, hal ini dapat menimbulkan guncangan yang mengejutkan, menyebabkan ketidaknyamanan yang cukup besar.

Pertama pastikan apakah 13007 berfungsi. Ukur tegangan titik tengah antara dua transistor; jika terbaca 150V, masalahnya terletak antara kapasitor 68μF/400V dan rangkaian trafo utama. Jika bukan 150V, salah satu dari dua resistor start-up 240K rusak. Skenario terakhir lebih umum terjadi. Untuk rangkaian 3842, resistor start-up biasanya menjadi impedansi tak terbatas; dua resistor 2,2 ohm juga harus diperiksa.