12V/24Vバッテリー自動充電器修理   

しばらく放置してあった自動車用バッテリーの自動充電器が全く使えなくなっていました。充電の開始当初に入力側の電圧を検知する回路を備えており、バッテリーの極性や12Vもしくは24Vの電圧を判定して自動で電圧調整して充電する装置 です。

状態

電源スイッチを入れても電源の受電ランプは点灯するものの、一切の操作に反応しません。装置の仕様は上のようなものです。

対応策

一般的に充電器の電子回路は簡単なものが多く回路調査して不良部品を特定して交換すれば復旧できるかと考えて内部を確認しバラして基板を取り出しましたが、これが思いの外複雑で、回路設計もしっかりしており充電器と言えども侮れません。

回路はパーツの作成・貼付けが自由に出来るエクセル等のソフトを使って基板上に実体回路を再現して、別図で回路図を構成する。一見手間がかかるが、適当に思いつきでやるよりも最終的には回路修理の時間が短縮されることが多い。

上はEMIフィルターから整流回路に至る部分。電源側の交換可能なヒューズFUの他にも直流回路に基盤埋め込みのサーキットプロテクタが入っている。

パーツの大きいEMIフィルターや整流回路、スイッチング用IGBT G20N60Cなどは割と楽に回路を拾えるがコンバーターの制御回路は集積化しているので面倒だ。

上はG20N60C高圧スイッチングFET(Vds600V.Vgs±30V.Id45A)の並列駆動によるHV-DC CONV部。この部分は正常に働いているためPWMドライブ回路の詳細は未調査で省いてある。またIGBTはトランジスタ記号で代用している。

左側央の８pin ICがUC3844B

回路詳細は不明だがスイッチングパルスの発生は専用のPWMコントローラーIC UC2844Bによって行っており、Vrefの電圧とフィードバック回路の電圧Vfbkを突き合わせることによりスイッチング出力を一定値に制御できる。

次が問題となるDC-DOWN CONV部。スイッチングには前段と同じくIGBT G20N60Cを使用しており前段の400V近い高圧を受けて２個のIGBTによる差動スイッチング回路となっている。

スイッチング阻止時の逆電圧は２個のフライホイールダイオードによって電源側へ還流させ高圧ケミコンを充電する。

この問題を回避するためDC24V発生回路にはR25 100KΩの抵抗を通してDC380Vからある程度の電圧を印加してスイッチング回路が始動出来るようにしてある。

制御用のDC24Vを直接この部分に加えてやればUC3844Bは発振すると見られるので、ドライブ回路は正常に働くものか、定電圧電源より24VZennerの両端に電源を加えてみることにした。

果たしてDC18V程の電圧を加えるとUC3844Bは正常に発振出力を出すことがわかる。ではなぜ高圧が掛かっているのに出力が出ないのか。降圧用のR25が正常なら当然働くべきだが、働かない以上R25が断線しているのか。

左下端の抵抗がR25 100KΩ 黒く焼損しているように見えるのは単なる基板の汚れ。右側中央はUC2844Bを乗せたIGBTのスイッチングパルスを発生するPWM CONTROLLER モジュール

そこでこの抵抗値を測定すると断線状態、始動時の低圧直流の供給が無いため降圧コンバーターが動作せず低圧出力が発生しなかったようだ。

電源回路に100V通電状態でこの24Vを測定してみると予想通り0V、ここに至って多分故障原因はR25 100KΩの断線に因るものと判断する。

400V近い高圧を分圧するので容量アップして保護スリーブを入れた5W100kと交換する。上写真中央下部が断線したR25・100kΩ 目視では抵抗の焼損は確認できない。

基板を組み込みバッテリーに接続して充電動作が正常なことを確認して修理完了とする。