该有刷控制器以 PWM 电路为核心，前面有三角波发生器、电瓶欠压检测、电机过电流检测；后面有 驱动、功率开关等。每部分都是独立的.检查调试都比较方便。三角波发生器由 IC2A、R17、C5、D2、R9、 R10 等组成施密特振荡器，在 C5 上产生三角波。脉宽调制器是 IC2B，它的输入之一⑥脚，为来自 C5 上 的三角波，输入之二⑦脚，是来自速度转把(J1)①脚的速度信号。从 IC2B①脚输出调宽脉冲，送互补推挽 放大器。互补推挽驱动由 T3、T4 组成，脉冲高电平到来，上管 NPN 管 T4 导通，12V 加到功率管 T1、T2 的栅极，T1、T2 导通；脉冲低电平到来，上管 NPN 管 T4 截止.下管 PNP 管 T2 导通，将 T1、T2 栅极的电 荷迅速放掉，T1、T2 截止。电池欠压保护由 IC2C 组成电压比较器，当电瓶电压低于 31.5V 时，它的⒁脚 变为低电位，相当于 R13 输入一端接地，将转把速度信号降到接近零伏.使 IC2B①脚呈低电平，T4 截止、 T3 导通；T1、T2 截止。过电流保护由 IC2D 组成电压比较器，当过电流时。R4 右端电位变低.通过 R5 加

　　冲输出管截止，从而使 Q1、Q2 截止，电机停止运转，实施制动保护。 2)调试 调速电路零速调试：速度转把完全松开.调节 VR2 使电机停转并再调过一点以保证可靠置零速。制动调

　　试：转动速度转把，电机旋转。此时闭合制动开关 KEY2，Q2 栅极应立即变为低电平 0V。过流保护调试： 转动速度转把，Q2 栅极为高电平 12V。此时在源极对地之间加上 0.8V 左右的电压，栅极应很快变为低电 平。

　　要认清控制器内部关键器件，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元器件的印刷标示打磨掉了，给维修增加了麻烦。小功率控制器， 可根据连线部位等特征来认定，例如：续流二极管两端和电机两条线是并联关系，用万用表测一下就清楚 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 则不接电机。 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 供电端是 ④脚，而接地端是⑾脚。LM339 供电端是③脚.接地端是⑿。

　　防飞车功能是靠串联在电机和电源正极之间继电器 J 的常闭触点 J 实现的。下面两种情况之一，都会使继 电器得电，断开电机电源：一是电机过流；二是速度转把在零速位置时，VDMOS 的漏极 D 为低电位(开关 管击穿)。电机过流，电流取样电阻 R1 下端电压变低，电流检测 IC1A 的②脚变低，①脚变成高电位，经 D 5 使 T7、T8 导通，J 得电，常闭触点断开。

　　蓄电池放电指示电路用可调电源代替蓄电池。电压为 38V 时，调节 VR1，使 LED3 刚好熄灭；电压为 35V 时，调节 VR2，使 LED2 刚好熄灭；电压为 33V 时，调节 VR3，使 LED1 刚好熄灭；电压为 31V 时， 调节 VR5，使 LED5 刚好点亮，此时 TL494 的④脚应为高电平 5V 左右，进入电池欠压保护状态。通过上 述设置，仅 LED1 点亮时，电压为 33V-34V，应及时给蓄电池充电，不过 LED1 熄灭至 LED5 点亮这段时 间，蓄电池还可维持运行，但 LED5 点亮时，进入欠压保护状态。此时应注意，过一会儿电池电压因电机 停转而回升，保护解除，又恢复工作。如此反复保护-工作-保护的结果会损坏电池和控 制器，故应避免出现这种状况。 (2)上海伟显牌控制器

　　使用 LM324、LM393 和 LM339 制作的有刷控制器可靠性是很高的，就是器件数量多些。该控制器仅 用一片 LM339 制作有刷控制器部分。用另一块 LM339 制成电量显示部分。显示部分见图 3，电路原理见 图 4 所示。

　　上海伟星对该控制器的调速采用了光电速度转把。由于北方干燥，沙土灰尘大，影响了光电速度转把 的使用。实践证明，完全可以用霍尔速度转把替代它。具体方法见图 5。

　　当速度转把不在零速位置时，PWM IC2 的①脚是一串正脉冲，经积分电路 R20、C7 积分，C7 电位升 高，D3 导通，T6 导通.其集电极低电位，二极管 D4 是正与门，无论 T5 集电极电位是高还是低，二极管 D 4 都截止，T7、T8 截止。J 不得电，其常闭触点使电机得电。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控制电机旋转。

　　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路分析，有刷控制器核心部位就是 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。

　　PWM 电路 以脉宽调制 器 TL494 为核心组成。R3、C4 与内部电路产生振荡，频率大约为 12kHz。 H 是高变低型霍尔速度控制转把，由松开到旋紧时，其输出端可得到 4V—1V 的电压。该电压加到 TL494 的②脚，与①脚电压进行比较，在⑧脚得到调宽脉冲。②脚电压越低，⑧脚输出的调宽脉冲的低电平部分 越宽，电机转速越高，电位器 VR2 用于零速调节，调节 VR2 使转把松开时电机停转再过一点。 电机驱动电路 由 Q1、Q2、Q4 等元件组成。电机 MOTOR 为永磁直流有刷电机。TL494 的⑧脚输出 的调宽脉冲，经 Q1 反相放大驱动 VDMOS 管 Q2。TL494 的⑧脚输出的调宽脉冲低电平部分越宽，则 Q2 导通时间越长，电机转速越高。D1 是电机续流二极管，防止 Q2 击穿。TL494 的⑧脚输出低电平时，Q1、 D2 导通，Q4 截止，Q2 导通；TL494 的⑧脚输出高电平时，Q1、D2 截止，Q4 导通，迅速将 Q2 栅极电荷 泄放，加速 Q2 的截止过程，对降低 Q2 温度有十分重要的作用。 蓄电池放电指示电路 由 LM324 组成四个比较器，12V 由 R24、VR1、VR4、VR3、VR5、R21 分压形 成四个不同基准电压分别加到四个比较器的反相端。蓄电池电压经 R23 和 R22 分压加到每个比较器的同相 端，该电压和蓄电池电压成比例。VA=VB*R22/(R22R23)。当蓄电池电压不低于 38V 时，LED1、LED2、 LED3 均点亮；当电池电压低于 38V 时，LED3 熄灭；当电池电压低于 35V 时，LED2 熄灭；当电池电压低 于 33V 时，LED1 熄灭，此时应给电池充电。调节 VR1、VR4、VR3 可分别设定 LED3、LED2、LED1 熄 灭时的电压。LED4 用作电源指示，LED5 用作欠压切断控制器输出指示。 蓄电池过放电保护 当蓄电池放电到 31.5V 时.LM324 的①脚输出低电平，三极管 Q5 导通，约 5V 电压 加到 TL494 的死区控制端④脚.该脚电位≥3.5V，就会迫使 TL494 内部调宽脉冲输出管截止，从而使三极管 Q1、Q2 截止，电机停止运转，蓄电池放电停止，进入电池保护状态。此时 LED5 点亮，指示出该状态。 VR5 用于设定电池保护点电压。 电机过流保护 R30 为电机电流取样电阻，当过流时，取样电压经 R14 加到 TL494 的⑩脚。当⑩脚电 位高于⑩脚电位时，TL494 内部运放 2 输出高电平，迫使 TL494 内部调宽脉冲输出管截止，从而使 Q1、 Q2 截止，电机停止运转，从而保护了电机。 制动保护 当刹车制动时，KEY2 接通.5V 电压加到 TL494 的死区控制端④脚，迫使 TL494 内部调宽脉

　　也有不需要位置传感器的无刷控制器，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控制器 开关磁阻电机是又一种电机，过去在纺织行业有应用，现在有人研究将它用到电动自行车上，它的控

　　电动自行车控制器电路及原理大全 目前流行的电动自行车、电动摩托车大都使用直流电机，对直流电机调速的控制器有很多种类。电动

　　车控制器核心是脉宽调制(PWM)器，而一款完善的控制器，还应具有电瓶欠压保护、电机过流保护、刹车 断电、电量显示等功能。

　　电动车控制器以功率大小可分为大功率、中功率、小功率三类。电动自行车使用小功率的，货运三轮 车和电摩托要使用中功率和大功率的。从配合电机分，可分为有刷、无刷两大类。关于无刷控制器，受目 前的技术和成本制约，损坏率较高。笔者认为，无刷控制器维修应以生产厂商为主。而应用较多的有刷控 制器，是完全可以用同类控制器进行直接代换或维修的。 本文分别介绍国内部分具有代表性的电动自行车控制器整机电路，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。 1.有刷控制器实例 (1)山东某牌带电量显示有刷控制器

　　当速度转把在零速位置时，PWM IC2 的①脚低电位，D3 截止，T6 截止，其集电极高电位。一种情况： 如果功率开关管没击穿则 VDMOS 的漏极 D 为高电位，经 R6 使 T6 导通，其集电极低电位，二极管 D4 是 正与门，由于 T5、T6 集电极只有一个高电位，二极管 D4 截止，T7、T8 截止，J 不得电，其常闭触点闭合. 使电机受控于 T1、T2；另一种情况：如果功率开关管已击穿，则 VDMOS 的漏极 D 为低电位，经 R6 使 T 5 截止，其集电极高电位，二极管 D4 是正与门，由于 T5、T6 集电极都是高电位，二极管 D4 导通；T7、T 8 导通，J 得电，其常闭触点断开，使电机失电而达到防飞车保护。

　　(5)三友 SAYO ZHD2 大功率有刷控制器电路 这款控制器是石家庄地区货运三轮主流控制器之一。电路原理方框图及接线 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度把。

　　引力或排斥力。这套换向机构最重要的机件就是电刷，控制器无须改变电流方向，其控制器叫有刷控制器。 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，靠控制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。控制器采用晶体管无触点开关， 永不磨损，这就是无刷控制器。无刷控制器一般靠霍尔传感器确定转子磁场位置，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控制器 之间一般有 8 条导线连接；三根粗线 条细线V，一条公共地，三条转子位置信 号线D⑾脚，比较器翻转⒀脚变为低电位，同样相当于 R13 输入一端接地.将转把速度信号降到接近零伏， 使 T1、T2 截止。 (3)四川绵阳产某牌中功率有刷控制器

　　控制器电路原理图见图 6 所示，该控制器的特点是刹车时三管齐下，具体工作原理如下： 刹车电路主要由 J、Q3、Q6 等组成。继电器常开触点串联在电机的供电电路中，24V 通过 R29、D8 为 Q3 提供基极电流，Q3 导通，J 得电吸合，常开触点闭合，电机得电。 1)当刹车时，左、右刹车开关闭合，15V 通过 R25、R21 为 Q6 提供基极电流，Q6 导通，集电极电位 降低，D4 导通，使 D8 截止，Q3 失去基极电流而截止，J 失电，常开触点断开，电机失电停止转动。 2)在 Q6 导通，集电极电位降低时，D5 也导通，降低了 U1 的⑦脚电位。该脚低电平关断 PWM 输出。 3)在 Q6 导通，集电极电位降低时，D6 也导通，无论调速转把在低速或高速位置，均将霍尔调速转把 转速信号对地短路而降低送往 U1⑾脚的信号电压。 欠压保护电路由欠压检测 U2B 和单端触发器 U3 组成。其输出经 Q4 倒相送 U1 的⑦脚，关断 U1 的输 出。转把电压检测 U2C 的输出送单端触发器 U3 强制复位端④脚进行调速工作。 (4)北京某牌带防飞车功能有刷控制器 电路原理图见图 7。

　　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，极易损坏。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，靠严格筛选解决，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。 欠压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，当电压过高的一瞬间，还没来得及将热传到散热器，管子 D S 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)提高大功率控制器可靠性对策 大功率控制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，导通电阻可以做到 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

　　1)电路原理 电路原理图见图 2 所示，该控制器由稳压电源电路、PWM 产生电路、电机驱动电路、蓄电池放电指示

　　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极电位 12V 左右。IR2103 和 IR2130 比较简单，通过外接一只隔离二极管和一只 自举电容就解决了。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，使上管保持导通。

　　增加驱动功率；四是加大散热板面积；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，就是功率管和续流管 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。

　　2.无刷控制器 有刷电机是靠换向器(也叫整流子)来保证转子(旋转部分)和固定部分的磁场保持连续朝一个方向的吸

　　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 PWM 控制，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。

　　读者可以查到芯片厂家给出的无刷控制器典型应用图。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，下管为 VDMO S 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。国内在三相桥式输出电路中，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，由此派生出了几种 版本。

　　维修重点：一是 VDMOS。控制器中就是 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，一般换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，再沿电路向前检查。对于控制芯片采用 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脚供电正确，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脚在有刷控制器中也是关键点，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。也可以检查后部的关键点，例如 VDMOS 栅极电压是否随霍尔速度转把转动 变化等。

　　该控制器有 36V、48V、60V 多种规格，主要区别在功率管部分，电路见图 9。如此简明的控制器， 主要损坏元件就是功率管。损坏的原因主要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。

　　(6)电动机有刷控制器小结及维修 无论更换原配套、还是换用其他品牌的有刷控制器，首先要搞清控制器的几条基本连线V 电动自行车用无刷控制器电路。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控制器 图 11 是以 89C2051 为核心的控制器电路图。由于 89C2051 属低端产品，内部没有 PWM 和 A/D

　　线，两条电机接线，三条速度转把接线，刹车把接线，钥匙接线。仪表接线等。进一步判断霍尔速度转把 三条接线V、地和速度信号，刹车把接线是断开有效还是短路有效等。

　　修理有刷控制器，首先要根据现象粗略估计损坏部位，排除控制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；加电不转可能是控制器故障，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。确实认定是控制器内部故障，再打开检查维修。

　　单片机通过内部软件完成任务，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烧写。因此，采用单片机的各种控制器，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，或供应写有程序的单片机。单 片机就是单片微型计算机，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 通过按一下巡航功能按钮，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。