一、電路整體架構(gòu)

電動(dòng)自行車有刷控制器電路方框圖如下：

該控制器集成穩(wěn)壓電源電路、PWM 產(chǎn)生電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、蓄電池放電指示電路以及電機(jī)過流與蓄電池過放電保護(hù)電路等模塊，協(xié)同保障電動(dòng)自行車動(dòng)力系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運(yùn)行，兼顧性能與安全。

二、電路原理精析

（一）穩(wěn)壓電源

穩(wěn)壓電源模塊以 V3（TL431）與 Q3 等元件為核心構(gòu)建。36V 蓄電池經(jīng)串聯(lián)穩(wěn)壓環(huán)節(jié)，精準(zhǔn)輸出 +12V 電壓，為控制電路穩(wěn)定供電。通過調(diào)節(jié) VR6，可對(duì) +12V 電源進(jìn)行精準(zhǔn)校準(zhǔn)，確保后續(xù)電路模塊獲得可靠電能輸入，維持整個(gè)控制器的正常工作狀態(tài)。

（二）PWM 電路

PWM 電路圍繞脈寬調(diào)制器 TL494 展開構(gòu)建。R3 與 C4 聯(lián)同 TL494 內(nèi)部電路，產(chǎn)生頻率約為 12kHz 的振蕩信號(hào)。H 代表高變低型霍爾速度控制轉(zhuǎn)把，從松開狀態(tài)旋至緊繃狀態(tài)時(shí)，輸出端電壓在 4V 至 1V 間連續(xù)可變。該電壓信號(hào)輸入至 TL494 的②腳，與①腳電壓參照比較，經(jīng)調(diào)制后，于⑧腳輸出調(diào)寬脈沖。②腳電壓值越低，促使⑧腳輸出的調(diào)寬脈沖低電平部分寬度增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速相應(yīng)提升。電位器 VR2 用于零速精細(xì)調(diào)節(jié)，合理調(diào)配 VR2，可確保轉(zhuǎn)把松開時(shí)電機(jī)穩(wěn)定停轉(zhuǎn)，保障起步平穩(wěn)性。

（三）電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由 Q1、Q2、Q4 等關(guān)鍵元件構(gòu)成，適配永磁直流有刷電機(jī) MOTOR。TL494 的⑧腳輸出調(diào)寬脈沖，先經(jīng) Q1 反相放大處理，進(jìn)而驅(qū)動(dòng) VDMOS 管 Q2。⑧腳輸出調(diào)寬脈沖低電平部分寬度拓展，Q2 導(dǎo)通時(shí)長隨之增長，電機(jī)轉(zhuǎn)速攀升。D1 承擔(dān)電機(jī)續(xù)流二極管角色，有效防范 Q2 擊穿風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng) TL494 的⑧腳輸出低電平信號(hào)時(shí)，Q1 與 D2 導(dǎo)通，Q4 截止，Q2 進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)；而當(dāng)⑧腳切換為高電平輸出時(shí)，Q1 與 D2 截止，Q4 導(dǎo)通，敏捷泄放 Q2 柵極電荷，加速 Q2 截止進(jìn)程，對(duì)控制 Q2 溫升、提升系統(tǒng)可靠性意義重大。

（四）蓄電池放電指示電路

蓄電池放電指示電路采用 LM324 內(nèi)置的四個(gè)比較器搭建。12V 電源經(jīng) R24、VR1、VR4、VR3、VR5、R21 分壓，衍生出四個(gè) distinct 基準(zhǔn)電壓，分別饋送至四個(gè)比較器的反相端。蓄電池電壓經(jīng) R23 與 R22 分壓后，所得電壓與蓄電池電壓呈比例關(guān)系，輸入至各比較器同相端，計(jì)算公式為 VA = VB * R22 /（R22 + R23）。初始狀態(tài)，蓄電池電壓充足不低于 38V 時(shí)，LED1、LED2、LED3 均亮起；隨蓄電池電壓降至 38V 以下，LED3 熄滅；進(jìn)一步降至 35V 以下，LED2 熄滅；當(dāng)?shù)陀?33V 時(shí)，LED1 熄滅，此時(shí)迫切需為電池充電。分別調(diào)節(jié) VR1、VR4、VR3，可精準(zhǔn)設(shè)定 LED3、LED2、LED1 熄滅對(duì)應(yīng)的電壓閾值。其中，LED4 作電源指示專用，LED5 則用于欠壓切斷控制器輸出的警示指示。

（五）蓄電池過放電保護(hù)

蓄電池放電過程，當(dāng)電壓探底至 31.5V 時(shí)，LM324 的①腳輸出低電平信號(hào)，觸發(fā)三極管 Q5 導(dǎo)通，約 5V 電壓施加于 TL494 的死區(qū)控制端④腳。一旦該腳電位 ≥ 3.5V，TL494 內(nèi)部調(diào)寬脈沖輸出管截止，連帶致使三極管 Q1、Q2 截止，電機(jī)隨即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，蓄電池放電戛然而止，切入電池保護(hù)模式。此時(shí)，LED5 亮起，直觀指示當(dāng)前保護(hù)狀態(tài)。借助調(diào)節(jié) VR5，可設(shè)定電池保護(hù)啟動(dòng)的電壓精準(zhǔn)值。

（六）電機(jī)過流保護(hù)

電機(jī)回路中，R30 擔(dān)綱電機(jī)電流取樣電阻。遭遇過流故障時(shí)，取樣電壓經(jīng) R14 輸入至 TL494 的⑩腳。當(dāng)⑩腳電位超越設(shè)定值，TL494 內(nèi)部運(yùn)放 2 輸出高電平，迫使 TL494 內(nèi)部調(diào)寬脈沖輸出管截止，進(jìn)而 Q1、Q2 截止，電機(jī)緊急停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的迅速保護(hù)，避免因過流引發(fā)的電機(jī)損毀風(fēng)險(xiǎn)。

（七）制動(dòng)保護(hù)

剎車制動(dòng)瞬間，KEY2 接通，5V 電壓直抵 TL494 的死區(qū)控制端④腳，TL494 內(nèi)部調(diào)寬脈沖輸出管截止，Q1、Q2 相繼截止，電機(jī)飛速停止運(yùn)轉(zhuǎn)，制動(dòng)保護(hù)機(jī)制即時(shí)生效，確保行車安全，防止制動(dòng)時(shí)電機(jī)持續(xù)介入引發(fā)意外。