速度控制器电池欠压保护动作值的调整

四、速度控制器电池欠压保护动作值的调整

改变速度控制器电池欠压保护动作值仅仅是改变一只电阻的阻值而已。对具有一定电子技术知识和实践经验的读者是非常简单的；对于中学文化程度的读者，如有师傅带一下，也能够在短时间内掌握。

1．集成电路电压比较器的基本知识

集成电压比较器及其应用如图5-3所示，如图5-3（a）所示是在电路图中的符号图，图中三角形代表比较器的集成电路，①、②端是信号输入端，⑤是信号_输出端，③、④是工作电压端。在输入端中标有“＋”号的是同相输入端，标有“－”号的是反相输入端。

V₊接工作电源的正极，地既是工作电源负极也是输入、_输出信号的公共端。

如图5-3（b）所示是电压比较器_输出和输入的关系。电压比较器的_输出有两个状态：接近工作电源正极电位，称之为高电位；接近地电位，称之为低电位。

图5-3　集成电压比较器及其应用

电压比较器的_输出是什么电位，取决于两个输入端的电位差的符号，即同相输入端和反相输入端的电位比较：

（1）同相输入端比反相输入端电位高，_输出端为高电位；同相输入端比反相输入端电位低，_输出端为低电位。同相输入端和_输出端总是一致的（同相位），要高都高、要低都低。

（2）换句话说，反相输入端比同相输入端电位高，_输出端低电位；反相输入端比同相输入端电位低，_输出端高电位。反相输入端和_输出端是相反的（反相位），一个高另一个就是低、一个低另一个就一定是高电平。

输入电位引起_输出电位跳变的过程，行业内统称“翻转”，具体描述如“低变高”、“高变低”。如已知原电位是低，讲“翻转”就是变高了；如已知原电位是高，讲“翻转”就是变低了。

如图5-3（c）所示是选自附图1-9所示的48V无刷车速度控制器中的欠压保护电路，⑥脚反相输入端为比较基准电位，⑤脚同相输入端电位U_样是48V车电池组电压V_组经上电压取样电阻R_上R30和下电压取样电阻R_下R26（47kΩ∥180kΩ）分压取得，U_样＝V_组×R_下/（R_上＋R_下），正常情况U_样大于比较基准电位，⑦脚_输出高电平，控制器正常工作；当电池组电压V_组随放电降低造成U_样小于比较基准电位时，欠压比较器翻转，⑦脚_输出低电平，控制器保护停止工作。

如图5-3（d）所示是选自附图2-1所示的西普尔SP2000-48B单激式充电器中的充电转折电流鉴别电路，IC3D也是一个电压比较器。④脚是低压侧辅助电源供电正极；脚是地，供电电源负极和信号公共端；脚电压比较器的_输出端脚反相输入端接充电电流采样，信号来自充电电流采样电阻R22的上端，脚同相输入端接基准电位，同相输入端电位＝5V×0.73/（97＋0.73）≈0.037V，充电电流流经电流取样电阻R22，在R22两端产生上正下负的采样电压，R22将电流信号转为电压信号U_样送比较器脚反相输入端，和脚同相输入端接基准电位进行比较。当充电电流小于0.37A时，R22上端电位U_样>小于0.37A×0.1Ω，即U_样小于0.037V，同相输入端电位高于反相输入端电位，脚_输出端高电位，充电指示绿灯点亮；当充电电流大于0.37A时，R34上端电位U_样>大于0.37A×0.1Ω，即U_样>大于0.037V，同相输入端电位低于反相输入端电位，脚_输出端低电位，充电指示绿灯熄灭。

2．有刷速度控制器欠压保护动作值的调整

（1）有刷速度控制器分类

根据振荡信号的产生和脉宽调制（PWM）电路依赖体，有刷速度控制器分为如下两大类：1）依赖专用芯片类，例如TL494、MC33033；2）依赖普通芯片类，例如LM339、LM393、LM324。

电池欠压保护电路一般都由专门的电压比较器进行鉴别，一般该电压比较器的输入之一接有基准电位；另一个输入来自电池组电压经电阻分压取样，取样电压和电池组电压按固定比例同步变动；当电池组电压低于保护值时，比较器“翻转”。此时比较器的_输出强制脉宽调制PWM电路_输出的占空比降到零。占空比在这里也叫导通比，功率管导通比为零相当于电机和电源断开，使电池不至于过放电而得到保护。

欠压保护值折算到单格为1.75V，电池组保护值为1.75V×格数。如果称电池组上采样电阻为R_上，下采样电阻为R_下，在欠压比较器的基准电位固定的情况下，由下面公式可知，改变R_上或者R_下就可以改变速度控制器的电池欠压保护值。

重点掌握：如果固定R_下调整R_上则正好一致，减小R_上电阻值，欠压保护值降低↓；增大R_上，欠压保护值上升↑。如果固定R_上则刚好相反，减小R_下电阻值，欠压保护值上升↑；增大R_下，欠压保护值降低↓。

改变速度控制器电池欠压保护动作值仅仅是改变一只电阻的阻值，一般来说，电池短路一格后应该降低速度控制器电池欠压保护动作值，给电池组电压取样电阻R_上并联一只附加电阻R_调最为方便。如图5-4所示为电阻并联的规律。电阻并联后可用一只电阻等效，这只等效电阻的倒数等于各并联支路电阻倒数之和，见式1。图5-4给出了两只电阻R1和R2并联的情况，R并的值等于R1和R2之积除以R1和R2之和，见式2。R并的值小于并联支路任何一支电阻R1或R2的值。当两个阻值差异较大的电阻并联时，R并的值受阻值小的那支电阻影响较大。图5-4还给出了各支路电阻阻值相同的简便算法，R并的值等于任何一只电阻阻值除以并联支路数，图中4只电阻R并联后阻值为R/4。

当两只电阻并联时，R1、R2和R并三者中知道两者就可以求得第三者，见式3。

图5-4　电阻并联的规律

（2）如何调整（改造）速度控制器的电池欠压保护部分

1）速度控制器欠压保护的动作值

短路电池一格，需将速度控制器欠压保护动作值降低1.75V，即新的欠压保护动作值＝1.75V×（原格数－1）。36V车保护动作值原为1.75V×18（格）＝31.5V，现为1.75V×17（格）＝29.75V；48V车保护动作值原为1.75V×24（格）＝42V，现为1.75V×23（格）＝40.25V；60V车保护动作值原为1.75V×30（格）＝52.5V，现为1.75V×29（格）＝50.75V。

2）速度控制器的改造要点

找到电池欠压保护比较器；欠压比较器的电池电压取样电阻，重点是上取样电阻，减小它的电阻值就意味着降低电池保护动作值。

3）电池电压上取样电阻的几个特征

①一端和电池正极相连，另一端和下取样电阻相连，下取样电阻再和地即电池的负极相连，上、下取样电阻接合部接欠压比较器的比较端或者单片机的A/D口；②在整机电路所有电阻元件中，电阻值相对比较大；③常常是两只电阻并联组成，原因是电路元件存在分散性，在生产调试过程中通常用并联电阻保证欠压保护点的精度。电池上取样电阻有的采用了可调电阻，调小其阻值即可。为了防止可调电阻老化造成欠压保护点漂移，更多的速度控制器采用了固定电阻。

改变电池欠压保护动作值需要打开控制器，将电源电压降低到应该的欠压值，然后缓慢改变取样电阻的值密切观察欠压保护动作时立即停止，此时取样电阻的值即为正确值。有刷控制器可以使用如图5-1（a）所示的小功率可调直流电源按图5-1（c）所示的方式连接，电位器替代速度转把，用白炽灯泡代替电机，观察欠压保护电路动作情况，白炽灯泡熄灭表示动作了，既安全又方便。

4）观测电池组欠压保护动作的两种方法

方法一，如前所述降低可调电源电压到欠压保护值，电机停转或白炽灯泡熄灭；方法二，降低可调电源电压到欠压保护值，监测关键点电平跳变。

方法一的优点是接线简单，不足是有负载电流流经功率管。方法二的优点是没有负载电流流经功率管，功率管不热，常用于无刷控制器的调试，要求操作者有一定电子技术知识。

为了方便读者实践时参考，本书给出了市场上常见的各种典型的控制器的改造方案。相关原理图和实物照片（或元件分布图）集中在附录二中，编号是1.x原理图的x为奇数，实物照片的x为偶数。图中标出了需要改变阻值的取样电阻。

3．以TL494为核心的有刷控制器改造实例

【例1】有刷控制器类型一

这是笔者多年前设计的一款用于电动自行车和生活三轮车的有刷控制器，也是本书第三章多块电池恒流放电工具的基础电路。附图1-1所示是整机原理图，附图1-2所示是其实物图。电池欠压比较器在核心集成块TL494的内部，可调电阻W是电池电压取样电阻的一部分。

使用图5-1（a）所示的小功率可调电源，按图5-1（c）所示的方式连接，这个例子是36V车，因此将电源电压调到36V，逐渐调整替代速度转把的电位器，灯泡会逐渐变亮，相当于电机加速。固定电位器位置，保持灯泡微亮即可。缓慢降低电源电压，当降到某值时灯泡熄灭，该电压值就是电池欠压保护动作值，应该是31.5V；如果逐渐调高电源电压，当上升到某值时灯泡恢复发光，该电压值就是电池欠压保护恢复动作值，一般为32.5V。

这两个值有1～2V间隔，说明电池欠压保护电路具有施密特滞后电路；如果灯泡熄灭，电源电压回升到36V灯泡仍不能复明，只有将电源关闭30s重新上电（相当于在车上开关钥匙），灯泡才能发亮，说明电池欠压保护电路具有锁存功能；如果电源电压在稍低于保护值附近灯泡熄灭、稍高时灯泡发光，说明电路不具备上述两个功能。附图1-2所示具有施密特滞后电路。

36V车保护动作值原为1.75V×18（格）＝31.5V，现改为1.75V×17（格）＝29.75V。首先调整可调电阻W，使W的滑动臂到一端位置（滑动臂和R5间电阻减小），将电源电压调到36V，逐渐旋转替代速度转把的电位器，保持灯泡微亮即可。缓慢降低电源电压到29.75V并保持，调整可调电阻W，使W的滑动臂到某值时灯泡熄灭，该电压值就是电池新的欠压保护动作值29.75V时。验证：升高电压使灯泡复明，再缓慢降低电源电压到29.75V，灯泡应熄灭，改动完毕。

如果用观测电池组欠压保护动作的方法二，监测关键点为TL494的③脚，高电平表示欠压保护动作了。

小结：这种电压取样电阻带微调电阻的调整起来非常方便，减小取样点到电池正极间电阻（即上取样电阻）可降低欠压保护动作值；增大取样点到电池正极间电阻（即上取样电阻）可提高欠压保护动作值。

【例2】Zk3601B天津松正TL494有刷控制器

附图1-3所示是ZK3601B天津松正TL494有刷控制器电路原理，附图1-4所示是其实物图。早期的ZK3601B电池组欠压监视器使用了集成电路LM358，本款控制器省去了LM358，代之以一只PNP三极管T3。电池组电压取样V_取样接T3的基极，T3的发射极接有稳定的＋15V。当取样电压V_取样高于＋15V时，T3的发射结反向偏置因而截止，T3的集电极为低电平，欠压保护不动作；当电池组电压降低到31.5V时，取样电压V_取样低于＋15V的0.6V即V_取样为14.3V时，T3的发射极正向偏置因而导通，T3的集电极_输出高电平，送TL494的脚，使③脚变为高电平，脉宽调制导通比为零。

电阻R2和可调电阻R_W串联构成上取样电阻，R6为下取样电阻。

电池短路一格后的调试方法和上例类似，使用图5-1（a）所示的小功率可调电源，按图5.1（c）所示连接，这个例子也是36V车，因此将电源电压调到36V，逐渐调整替代速度转把的电位器，灯泡会逐渐变亮，相当于电机加速。固定电位器位置，保持灯泡微亮即可。缓慢降低可调电源电压到29.75V停止，微调R_W当降到某位置时灯泡熄灭，返回一点灯泡又发光，刚刚熄灭的位置就是正确位置。该电路没有施密特滞后电路，因此调好后改变可调电源电压在29.75V附近稍高灯泡亮、稍低灯泡熄灭。

如果用观测电池组欠压保护动作的方法二，监测关键点为T3的集电极也就是TL494的脚，高电平表示欠压保护动作了。

4．以TL494＋LM339为核心的有刷控制器改造实例

【例3】有刷控制器类型二

这是渠达公司生产的一款有刷控制器，和前两例的区别之一是核心芯片为普通的四电压比较器LM339。附图1-5所示为渠达LM339DKY040622有刷控制器的整机原理图，附图1-6所示是其实物图。LM339是四电压比较器，IC1B及其外围元件组成三角波发生器；IC1A为脉宽调制器；IC1D为过流监测器；IC1C是电池欠压监测器。和前两例的区别之二是电压取样电阻没有使用可调电阻，电阻R16是电池组电压上取样电阻，R19是电池组电压下取样电阻。

该款控制器使用单面线路板，用了两只0Ω电阻，等同于跳线。0Ω电阻只有一道黑色色环。

电池短路一格后的调试方法：将一只1MΩ可调电阻串联一只100kΩ电阻后焊到上取样电阻R16两端，仍然使用图5-1（a）所示小功率可调电源按图5-1（c）所示连接，这个例子也是36V车，因此将电源电压调到36V，调节替代速度转把的电位器，保持灯泡微亮即可，固定速度电位器位置。缓慢降低可调电源电压到29.75V停止，微调附加的1MΩ可调电阻，当调到某位置时灯泡熄灭，返回一点儿灯泡又发光，刚刚熄灭的位置就是正确位置。该电路也没有施密特滞后电路，在29.75V附近改变可调电源电压稍高灯泡亮、稍低灯泡熄灭。

如果用观测电池组欠压保护动作的方法二，监测关键点为集成电路的脚，低电平表示欠压保护动作了。

5．以单片机为核心的有刷控制器改造实例

早期的单片机为核心的有刷控制器所采用的单片机性能较低，没有模/数（A/D）口，电池欠压监测器采用外置的集成电路，该集成电路的_输出仅有两个状态：低电平或高电平，分别代表电池组欠压和不欠压，该_输出作为单片机的一个输入，将电池组欠压或不欠压情况报告给单片机。早期的单片机虽然有的内置一个电压比较器，这个电压比较器并不用作电池欠压监测。

目前的控制器用单片机普遍有模/数（A/D）口，并且不止一个，一般其中一个口作为电池组电压取样输入口，如图5-5（a）所示减小上取样电阻降低电池欠压保护值的原理。

电池组电压V_电经电阻R_上和R_下串联分压作为电池组电压取样V_取样，取样V_取样的值和电池组电压V_电之间是固定的比例关系，V_取样＝k·V_电，式中系数k远小于1。V_取样代表V_电，V_取样随V_电同步升高或降低，单片机根据V_取样的值就可以知道V_电的值，根据程序进行判断，当达到如图所示的动作值时进行一系列动作，例如将脉宽调制的导通比降低到零。

电池组短路一格后，需要降低电池欠压保护动作值，修改单片机的程序和参数最佳，不需要变动任何硬件，但普通用户和维修人员是做不到的。本文介绍的方法如图5-5（b）所示，给上取样电阻R_上并联电阻R_调，实质是减小R_上加大了电压取样分压比k的值，降低了电池欠压保护动作值。关于R_调的取值，计算是复杂的，为了方便读者，图5-5（c）给出了36V车和48V车的估算公式，可作为选择可调电阻时的参考。

通常预先装入同一批控制器，单片机中的程序是相同的，程序中很多参数都是参照电压基准值而定，基准值是预先写好的，由于器件本身参数的分散性，生产时一般需要进行两个校准。

第一个校准为基准值的校准，一般是将一个稳定电压通过串联电阻分压为一个低于＋5V的标准电压送入一个独立的A/D输入口，通过程序读取该基准电压，校准是调整该口取样电阻的分压比，校准后才能适应各种情况，这里就不对该校准详细介绍了。

第二个校准为电池组欠压基准值的校准，单片机对电池组电压V_电情况的了解是通过另一个独立的A/D输入口，这个A/D口输入电池组取样电压R取样，也是由电阻串联分压取样得到，本文介绍的都是这个口的电压取样上电阻和下电阻。

大多数生产厂商在生产调试时一般将电源电压V_电降低到应该的欠压值（一般36V车为31.5V，48V车一般是42.5V），然后缓慢改变与基本取样电阻并联的可调电阻V_调的值，密切观察欠压保护动作时立即停止。此时取样电阻的分压比即为正确值，将与此时R_调值接近的固定电阻取代R_调焊到线路板上。仅校准欠压保护值一项就能反应有关电池组电压程序运行的其他结果是否正确。

采用在下取样电阻R_下并联电阻的方法来调整电池组欠压保护点，增大R_下的值才能加大电压取样分压比→降低电池欠压保护值。

图5-5　减小上取样电阻降低电池欠保护值的原理

【例4】有刷控制器类型三

附图1-7所示为天津松正BIFC211带单片机有刷控制器，这是北方最具规模的天津松正公司生产的一款有刷控制器，附图1-8所示是其实物图。

天津松正公司带单片机产品的特点：由单片机监测电池组电压，将V_取样＝k·V_电送入单片机的一个A/D口，单片机根据该A/D口报告的电池组电压情况进行程序处理，一方面如前所述在电池组电压V_电降到欠压保护值时，通过一个_输出口控制脉宽调制（PWM）导通比降低到零，另一方面将含有代表电池组电压值的8位串行信号发送给仪表盘。仪表盘接收部分为一片串入并出集成电路74HC164D，由74HC164D译码后控制相对应的发光二极管点亮，其中表示电量的发光管有5只，最右边发光二极管点亮代表电池组电压为31.5V（欠压指示），第2只点亮表示电池组电压为32.5V，第3只点亮表示为33.5V，第4只点亮表示为34.5V，第5只点亮表示为35.5V以上、电量充足。48V车第1只点亮表示为41.5V（欠压指示），第2只点亮表示为42.5V，第3只点亮表示为43.5V，第4只点亮表示为44.5V，第5只点亮表示为46V以上、电量充足。

单片机和仪表盘的串入并出集成电路74HC164D之间的连线有4条：5V电源的正、负极，数据线D和时钟线C。

将电池组电压取样V_取样＝k·V_电直接输入单片机A/D口的厂商，生产时一般通过改变取样电阻并只校准欠压值一项，其余由软件（程序）校准。调试的方法步骤为：先选择适当的上取样电阻R_上和下取样电阻R_下，保证分压比k的值比校准值稍大些。两只电阻并联后的阻值受阻值小的那只影响大，本文称两只中阻值相对较小的那只电阻为基本电阻。然后给下基本电阻并联电阻降低取样分压比k的值使之达到校准值；当然，如果选择的基本上取样电阻和下取样电阻的预置分压比k的值比校准值稍小，然后给上基本电阻R_上并联电阻以升高取样分压比k的值进行校准也同样能达到目的。显然，批量生产采用改变下取样电阻并且只校准欠压值来固定分压比k值的做法效率高。基本电阻比并联的电阻R_调小得多。

牢记两条：给R_上并联R_调是增大分压比k的值，结果是降低欠压保护值；增大R_下也是增大分压比k的值，结果也是降低欠压保护值。

对使用者来说，改变哪只电阻容易就改变哪只电阻，实际操作当中主要是考虑两点：一是方便改动，二是可调元件容易购买、取材容易。所谓方便改动就是元件暴露空间足够、便于操作。如果用给现有电阻两端并联可调电阻的方法进行调整，那么必须看原电阻值多大，一般并联可调电阻为原电阻值的十倍甚至更大。如果原电阻值为十几千欧、几十千欧，可调电阻选择500～1MΩ范围内；如果原电阻值为几百千欧，可调电阻就得是数兆欧，这么大的可调电阻很难购买到，并且稍微一动阻值变化就很大，很难取得最佳值。

天津松正BIFC211这款有刷速度控制器电池组电压采样送IC1单片机PIC16C712-047P的脚，R7和R_W串联为下取样电阻，R8为上取样电阻。单片机PIC16C712-047P的⑨脚_输出的脉宽调制PWM波经T4、T5、T1直接耦合控制功率管VF1。⑧脚D向仪表盘_输出八比特串行含有电池电压信息的数据，⑦脚C向仪表盘发送识别D数据的时钟脉冲。

电压比较器IC3B作为电机限流监视器使用，当电机电流到达限流值时，IC3B的⑦脚变为低电平送单片机IC1的⑥脚。

电池短路一格后的调试方法：该款控制器电压取样电阻中和例1、例2类似含有可调电阻，所以调整很方便。使用图5-1（a）所示小功率可调电源按图5-1（c）所示连接，将电源电压调到36V，调节替代速度转把的电位器，保持灯泡微亮即可，固定速度电位器位置。缓慢降低可调电源电压到29.75V停止，微调控制器内可调电阻R_W，当调到某位置时灯泡熄灭，返回一点灯泡又发光，刚刚熄灭的位置就是正确位置，调试完毕。

如果用观测电池组欠压保护动作的方法二，关键点为单片机PIC16C712-047P的⑨脚，监测该点低电平表示欠压保护动作了。

6．无刷速度控制器欠压保护动作值的调整

（1）无刷速度控制器分类

无刷控制器根据三相时序信号产生电路的依赖情况，大体分为：1）依赖专用芯片类，如安森美公司的MC33033、MC33035，日本三洋的LB11860等，都是技术成熟、性价比较高的世界品牌；2）依赖单片机类，如PIC16F72，ATMEGA48V等；3）依赖专用芯片＋单片机类，单片机不产生三相时序信号，只管理辅助功能如电量显示、巡航等。

（2）电池欠压保护电路分类

一类是由专门的电压比较器进行鉴别，电压比较器的输入之一接有基准电位；另一个输入来自电池组电压经串联电阻分压取样，取样电压和电池组电压同步变动；当电池组电压低于保护值时，比较器“翻转”。另一类是取样电压送单片机的一个A/D口，由程序判别电池组电压是否欠压。

（3）无刷控制器电池欠压动作值的调试

对无刷控制器电池欠压动作值的调试，也需要打开控制器变动电压取样电阻，为了安全和方便，最好在工作台或办公桌上操作，可以采用如图5-6所示无刷速度控制器欠压保护的检测方法进行调试，这是一个36V、48V通用的检测方法，其方法和原则和图5-1（c）所示的有刷控制器相似，不同之处是有些无刷速度控制器需要一组无刷电机转子位置传感器的有序脉冲信号，有了这些有序脉冲信号，速度转把加速时代替电机的灯泡才能发光。

图5-6 无刷速度控制器欠压保护的检测

无刷电机转子位置传感器的信号通过一个六芯插头接无刷速度控制器，实际只用了五芯，这五条细线：细红为＋5V电源，细黄、细绿、细蓝分别是3个霍尔传感器信号线，细黑是电源负极和霍尔传感器信号线的公共地线。作一条两端带六芯插头的延长线，5条细线一一对应。在测试无刷控制器电池欠压动作值时按图5-6所示连接好，电机粗黄、粗绿、粗蓝三条线空着。将车蹄支起，用手摇动转柄使车轮转动就可以按前面的方法进行调试了。升高电压，转动速度转把使灯泡发光，固定速度转把，缓慢降低供电电源电压达到欠压保护值时灯泡熄灭。图5-6使用电位器取代速度转把为速度控制器送0～5V速度信号。

熟悉电子线路的读者，调试采用电压比较器芯片作欠压监测电路的各类速度控制器时，可以使用观测电池组欠压保护动作的方法二，用如图5-1（a）所示的小功率可调电源，降低可调电源电压到欠压保护值，监测电池欠压鉴别器的_输出电平来确定欠压保护是否动作。调试时只接速度控制器电源粗红、粗黑即可，如果内部控制电路供电是独立的经钥匙开关接电池组粗红，把这条也接粗红。其余如电机空着，速度转把空着。为了用万用表电压挡监测欠压鉴别器的_输出电平方便，在此电压比较器的_输出端焊个测试环，测试环可用电阻元件的腿或者大头针弯成环或者钩。

随着单片机的性价比的提高，现在的无刷控制器用单片机毫无例外都具有模拟输入口，电池组电压经电阻串联分压取样直接送单片机的专用A/D口。

对无刷速度控制器欠压保护动作值的调整也可以用图5-1（b）所示中功率可调电源上车试验确定。

7．以MC33035（MC33033）为核心的无刷控制器改造实例

【例5】无刷控制器类型一

MC33035和MC33033都是安森美公司生产的无刷控制器专用芯片，前者24脚后者20脚，性能接近，管脚功能见附图1-21所示最常见的三块无刷控制器专用芯片。市场上采用MC33033DW的典型产品如附图1-9所示上海尔杰公司WML48-350G爱鹤牌无刷控制器，附图1-10所示的是其实物图。这款控制器仅MC33033DW为贴片元件，其余采用的都是普通分离元件，购买更换都十分方便。

用专用芯片制作的无刷控制器一般用其他芯片作电池组欠压监测，该控制器的IC5A为电池欠压监测器，电阻R22是电池电压上取样电阻，R29是下取样电阻。电池欠压监测器的比较基准②脚电位由MC33033DW的⑦脚提供为5.25V。

本控制器可使用方法二，监测关键点IC5①脚电位变化来确定欠压保护电路是否动作，IC5①脚电位变为低电平表示欠压保护电路已经动作。

电池短路一格后的调试方法，因为上取样电阻R19为51kΩ比较小，可以用并联1MΩ可调电阻的方法进行调整。具体操作如下：用1MΩ微调电阻串联100kΩ电阻后并联到上取样电阻R19两端；在IC5①脚和④脚分别焊上测试环，万用表置直流电压20V挡接该测试环。使用图5-1（a）所示小功率可调电源按图5-1（c）所示连接，将电源电压调到36V，此时关键点IC5①脚电位为高电位。缓慢降低可调电源电压到29.75V停止，微调并联的1MΩ微调电阻，当调到某位置时关键点IC5①脚电位变为低电位。

核实方法：缓慢调整可调电源电压，供电高于29.75V时关键点IC5①脚电位为高电位，低于29.75V时变为低电位。该位置就是正确位置，焊下微调电阻和100kΩ电阻，测量此时微调电阻与串联电阻的总电阻值，换为接近的固定电阻并联到R19的两端，调试完毕。

8．以LB11849为核心的无刷控制器改造实例

【例6】无刷控制器类型二

附图1-11所示为是上海安耐达公司为宝岛车配套的48V无刷控制器整机原理图，附图1-12所示为其实物图。核心是三洋公司无刷专用芯片LB11820S，管脚功能见附图1-21所示最常见三块无刷控制器专用芯片。由它制作的无刷控制器也需其他芯片作电池组欠压监测。

该款控制器使用了集成电路LM358如图IC6B，电阻R30是电池组电压上取样电阻，电阻R26（47kΩ∥180kΩ）组成电池组电压下取样电阻。

本例和前面几例减小R_上不同，采用增大R_下值的方法，将48V车保护动作值由原为1.75V×24（格）＝42V，改为现1.75V×23（格）＝40.25V。原因是R_下实物R26为两只电阻（47kΩ∥180kΩ）并联组成，阻值小的47kΩ是基本电阻，阻值大的180kΩ是生产调试时并联附加上去的。一般将此180kΩ电阻取下非常方便，然后用1MΩ可调电阻临时取代它进行调试，等调试结束取下再焊上与调准后的可调电阻阻值接近的固定电阻。

具体操作：1）打开控制器，找到电池电压下取样电阻R26两只并联的其中阻值大的即那只180kΩ电阻，焊开一端，用100kΩ的10圈微调电阻R_调串联进去；2）在电池欠压比较器LM358的⑦脚和地④脚焊上测试环，用于接万用表监测电平转换；3）监测万用表置DC20V挡接LM358的⑦脚和地④脚上焊的测试环，用图5-1的小功率可调直流电源的正、负极和控制器粗红、粗黑电源线相连；4）检查正负极无误，缓慢调整调压器使电源端电压达到48V左右，这时监测电平万用表应显示高电平15V左右，缓慢降低供电电源端电压到新值40.25V停止，调整10圈微调电阻R_调，当观察到监测电平万用表显示低电平接近0V时，关断电源；5）焊下10圈微调电阻R_调，测试此时R_调的阻值，用接近该阻值的固定电阻焊回刚才位置，保证和原机大电阻串联后再和R26并联；6）复核，通电调可调电源，供电电源端电压值大于40.25V，监测电平显示高电平，供电电源端电压值小于40.25V，监测电平显示低电平，改造完成。

说明：1）该控制器用膏状物浇灌，用小刀、小起子很容易清理，修好后测试环不必卸下，用松香灌注暴露部分即可。2）如果用发光二极管替代监测电平万用表，那就省去一块表，普通发光二极管串联1.2kΩ电阻，发光管正极接LM358的⑦脚，负极串电阻后接地④脚。发光二极管点亮表示高电平，熄灭表示电池欠压低电平。

小结：采用无刷PWM专用芯片MC33033、MC33035、LB11860没有单片机的无刷控制器，一般需要其他芯片作电池组欠压监测器。此电压比较器输入有两个：电池组电压取样V_取样和比较基准电压，一般不需要其他条件。因此选用方法二监测关键点比较安全，无需连接霍尔传感器、速度转把、电机或假负载等。

9．以单片机＋MC33035组合的无刷控制器改造实例

【例7】无刷控制器类型三

附图1-13是天津松正公司生产的WZKD4815KDB-GY无刷控制器整机原理图，附图1-14所示为其实物图。

这款控制器为无刷专用芯片MC33035和单片机69P42的组合，专用芯片MC33035负责三相时序信号的产生脚是0～4.5V的速度信号，此电压越高，脉宽调制PWM占空比越大，电机转速越大，此电压越低脉宽调制PWM占空比越小，电机转得越慢，当脉宽调制PWM占空比降到零时，电机停止转动。MC33035的脚的0～4.5V速度信号不是直接来自速度转把，而是来自单片机69P42的④脚。无论刹车、电池欠压、电机过电流都是将MC33035的脚电位搞低，从而将脉宽调制PWM占空比降到零使电机停止转动。其中刹车和电池欠压由单片机69P42使之降低。

电池组电压V_电经上取样电阻R32和下取样电阻R48分压取样R取样送单片机69P42的⑩脚，当电池欠压时单片机69P42的④脚输

出的速度信号变为低电位，此低电位送MC33035的脚，由MC33035将脉宽调制PWM占空比降到零使电机停止转动。

附图1-13中下取样电阻R48的基本电阻为1/8W的普通8.1kΩ电阻，910kΩ附加电阻为贴片电阻附在印刷线路板背面。电池短接一格后需要将原欠压保护值降低1.75V，用增大下取样电阻R48的方法比较方便。

具体操作：打开控制器找到下取样电阻R48基本电阻，它对应线路板的背面焊有附加的贴片电阻（本图是910kΩ）。附加电阻的阻值是生产调试时根据实际确定的，也可能不是910kΩ而是其他阻值。取下附加电阻，用1MΩ可调电阻调节到0Ω串联一只470kΩ电阻后接在它的原来位置。按图5-6所示无刷速度控制器欠压保护的检测连接好，将可调电源调节到48V，转动速度转把使灯泡微微发光即可，固定转把位置。将可调电源降低到40.25V，缓慢调节1MΩ可调电阻，增大其阻值直到灯泡熄灭，此时可调电阻和470kΩ串联的总阻值就是我们需要的阻值，取和该阻值接近的固定电阻焊接到元件面8.1kΩ基本电阻引线的两端。

说明：改变欠压保护动作值不仅需要打开控制器外壳，很多情况下需要使功率管和铝散热器脱离才便于调试。采用第二种判断欠压保护电路动作的方法，由于控制器没有负载电流功率管不热比较安全。本例监测单片机第④脚电平，高电平时欠压保护没动作，欠压保护动作后④脚电平变低。

笔者曾经维修过几个控制器，都是120°的，原因是MC33035的

脚和地焊接固定为低电平的缘故。标准改造为120°/60°两用的方法是在+5.25V和

脚之间加装一只5kΩ的上拉电阻脚通过一条外露导线连接到地。不剪断导线时脚为低电平120°，剪断导线后，

脚变为+5.25V，属高电平为60°。图中介绍的另一个改造方法更简单，连5kΩ的上拉电阻也不用，原因是脚内部是高阻抗，它悬空也可以是高电平。

10．以单片机为核心的无刷控制器改造实例

目前市场上以单片机为核心的无刷控制器结构类似，单片机产生的三相时序信号由三个高端_输出口和三个低端_输出口经驱动电路去控制由6只功率管组成的三相桥电路，三相桥部分的电路基本相同。但6只功率管的驱动电路是有差别的，一类沿袭传统采用3块IR公司的IR2103，以附图1-17所示的89C2051单片机无刷控制器为代表；另一类则使用74HC系列通用门电路，以下面几种无刷控制器为代表：附图1-18所示的常州风驰车业有限公司AW350W无刷控制器、附图1-20所示为采用NEC78F9234单片机的无刷控制器、附图1-15所示为明和48V350W自动换相D-2型采用ATMEGA48V单片机无刷控制器；还有一类完全由普通双极型三极管、阻容分立元件组成，以附图1-19所示的南京溧水电子研究所PS15T100G无刷控制器为代表。

单片机的工作电源基本都是直流5V，因此电池组电压V_电的取样电压V_取样不会超过+5V，取样电压V_取样＝V_电×R_下/（R_上＋R_下），令k＝R_下/（R_上＋R_下），一般k≈1/11左右。设R_下为1kΩ左右，那么R_上就在10kΩ左右；设R_下为5kΩ左右，那么R_上就在50kΩ左右。

这类控制器有的使用了一块双运算放大器LM358，其中一个运放开环作电机限流监测器，该电压比较器_输出电平仅有高、低两种状态，送单片机一个口，报告过流的有无；另一个运放接有负反馈电阻作标准的放大器使用，放大电流取样电阻的采样，该放大器_输出模拟量送单片机一个A/D口，报告电机运行中的电流值。

【例8】无刷控制器类型四

附图1-15所示为明和48V350W的整机原理图，附图1-16所示为其实物图。单片机为ATMEGA48V，电池组电压取样V_取样经电阻R71送单片机的脚，电压取样电阻为贴片元件，电阻R56和R3串联构成电池电压上取样电阻，其中电阻R56为上取样基本电阻，电阻R4为下取样基本电阻。R56为5.1kΩ，R3为5kΩ，R4为1.2kΩ。

该控制器短路电池一格后采用减小上取样电阻的方法降低欠压保护值比较方便，具体操作是：

用一只500kΩ可调电阻并联到R3两端，按图5-6所示无刷速度控制器欠压保护的检测连接好，将可调电源调节到到48V，转动速度转把使灯泡微微发光即可，固定转把位置。将可调电源降低到40.25V停止并保持不变，缓慢减小500kΩ可调电阻，直到灯泡熄灭，此时可调电阻的阻值就是我们需要的阻值，取和该阻值接近的固定电阻焊接到R3基本电阻引线的两端。

核实确定的方法，按图5-6所示无刷速度控制器欠压保护的检测连接好，将可调电源调节到48V，转动速度转把使灯泡微微发光即可，固定转把位置。缓慢降低供电电压，注意观察低于40.25V灯泡熄灭，高于40.25V灯泡恢复发光。

需要说明的是，如果程序中有欠压锁定功能，那么欠压保护动作后即使电源升高到欠压保护值以上灯泡也不能复明。这种情况必须关断电源，将电源电压调高后再接通使单片机复位，然后缓慢降低供电电压，注意观察低于40.25V灯泡熄灭，调整完毕。

小结：以单片机为核心的无刷控制器因为没有关键点，所以观察电池组欠压保护只有一个方法即方法一。关键是找到电池组电压取样电路元件：一般电压上取样电阻阻值相对比较大，并且一端接电池组的正极；大部分电压下取样电阻为两只电阻并联，如果其中一只为5kΩ左右，那么另一只就是100kΩ左右，有的电压下取样电阻两端还并联有一只100nF左右的滤波电容。

事实上，很多货运三轮车的速度控制器没有电池欠压保护电路，一些电动自行车和电动摩托车出厂时，控制器电池欠压值就偏低。这两类控制器在电池短路一个格后不必进行改造。

关于R_调运用中范围不足问题的解决方法：在增大R_调时，欲改变电压变化而且方向正确，但是R_调调到最大值仍然达不到欲改变电压值，可以串联一只固定电阻，阻值为R_调标称值的一半左右。那么，新的“R_调”起始阻值为1/2原R_调，最大阻值为1.5原R_调。