【正文】 活中越來越方便了我們的生活，在 21 世紀(jì)，電子技術(shù)在以更快的速度前進(jìn)，新一代的電子產(chǎn)品更廣泛地應(yīng)用在我們生活的各個(gè)方面。主電路主要分為電源電路、振蕩電路、電壓保護(hù)電路、充電狀態(tài)指示電路四個(gè)單元電路。充電器的種類很多，其原理大同小異。物美價(jià)廉使其得到廣泛應(yīng)用?；鶞?zhǔn)電路采用 TL431 精密基準(zhǔn)穩(wěn)壓源輸出 電壓以控制電壓變化，LM324 四運(yùn)算放大器起到過流保護(hù)、穩(wěn)定輸出電壓、控制充放電狀態(tài)等作用。電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也極大的推進(jìn)了電力的利用。在充電過程中，充電電流還將逐漸降低。該電路能夠?qū)崿F(xiàn)電壓的自動(dòng)轉(zhuǎn)換、充電過程的自動(dòng)保護(hù)及充電狀態(tài)的指示，克服了種種充電時(shí)的隱患。在設(shè)計(jì)過程方面，從總體方案、單元電路、元器件選擇和設(shè)計(jì)到調(diào)試等同樣進(jìn)行了細(xì)致的介紹。③采用 LM324 四運(yùn)放器進(jìn)行電壓比較，可實(shí)現(xiàn)電路比較功能。 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖根據(jù)課題的要求和技術(shù)指標(biāo)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)充電過程的保護(hù)、充電狀態(tài)顯示等的方案可謂很多。 圖 根據(jù)圖 ，顯然需要運(yùn)算放大器、光電耦合器、場(chǎng)效應(yīng)管等功能部件，其中的每一個(gè)功能部件又都有多種選擇的余地，當(dāng)我們對(duì)每一個(gè)功能部件進(jìn)行分析、比較、選擇和確定后，總體方案便確定下來了。穩(wěn)壓管在反向擊穿時(shí)，在一定的電流范圍內(nèi)（或者說在一定功率損耗范圍內(nèi)），端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，因而廣泛應(yīng)用于穩(wěn)壓電源與限幅電路之中。穩(wěn)壓管在穩(wěn)壓設(shè)備和一些電子電路中獲得廣泛的應(yīng)用。如圖 畫出了穩(wěn)壓管的伏安特性及其符號(hào)。其伏安特性見穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。它通常有一定的范圍，即Izmin——Izmax。選用的穩(wěn)壓二極管，應(yīng)滿足應(yīng)用電路中主要參數(shù)的要求。 變壓器變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。 按防潮方式分類：開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。 (2) 電源變壓器的特性參數(shù) 1) 工作頻率 變壓器鐵芯損耗與頻率關(guān)系很大，故應(yīng)根據(jù)使用頻率來設(shè)計(jì)和使用，這種頻率稱工作頻率。 5) 效率 指次級(jí)功率 P2 與初級(jí)功率 P1 比值的百分比。 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Field Effect Transistor 縮寫(FET)）流子參與導(dǎo)電,。系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)7。表 各種場(chǎng)效應(yīng)管特性比較結(jié)構(gòu)種類工作方式符號(hào) 電壓極性 轉(zhuǎn)移特性iD = f (vGS)輸出特性耗盡型 +N 溝道MOSFET增 強(qiáng) 型 + +P 溝道MOSFET耗盡型+ 8增強(qiáng)型 P 溝道JFET耗盡型+ (4)場(chǎng)效應(yīng)管工作條件場(chǎng)效應(yīng)管和三極管的功能、作用一樣，可以用于放大、振蕩、開關(guān)電路。本次設(shè)計(jì)選擇 N 溝道場(chǎng)耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管。 光電耦合器把發(fā)光器件和光敏器件按適當(dāng)方式組合，就可以實(shí)現(xiàn)以光信號(hào)為媒介的電信號(hào)變換。但光電耦合器的體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、開關(guān)速度比繼電器快，且無觸點(diǎn)、耗能少。 常用的 4N 系列光耦屬于非線性光耦 。如果使用非線性光耦，有可能使振蕩波形變壞，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)寄生振蕩，使數(shù)千赫的振蕩頻率被數(shù)十到數(shù)百赫的低頻振蕩依次為號(hào)調(diào)制。4) 在脈沖放大電路中的應(yīng)用光電耦合器應(yīng)用于數(shù)字電路，可以將脈沖信號(hào)進(jìn)行放大。由于它具有隔離控制作用，故能夠有效的保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管，控制充電過程中電壓的變化。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi（）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的位相反；Vi+（+ ）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與 該輸入端的相位相同。此放大器可代替晶體管進(jìn)行交流放大，可用于擴(kuò)音機(jī)前置放大等。負(fù)號(hào)表示輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。Co 和 Ci 為耦合電容。電路的電壓放大倍數(shù) Av 也僅由外接電阻決定：Av=1+Rf/R4，電路輸入電阻為 R3。而對(duì)信號(hào)源的影響極小。如圖 。此電路亦可用于一般的選頻放大。當(dāng)正輸入端電壓高于負(fù)輸入端電壓 時(shí)，運(yùn)放輸出低電平。 若選擇 U1U2，則當(dāng)輸入電壓 Ui 越出[U2 ，U1] 區(qū)間范圍時(shí)，LED 點(diǎn)亮，這便是一個(gè)電壓雙限指示器。此電路可用在一些自動(dòng)控制系統(tǒng)中。當(dāng)輸入電壓變高時(shí)，二極管 D1 截止，電源電壓 R3 給電容 C1 充電，當(dāng) C1 上充電電壓大于 U1 時(shí)，既 U2U1，A1 輸出又變?yōu)楦唠娖?，從而結(jié)束了一次單穩(wěn)觸發(fā)。參考圖 。 它 的 輸 出 電 壓 用 兩 個(gè) 電 阻 就 可 以 任 意 的 設(shè) 置 到 從Verf（ ） 到 36V 范 圍 內(nèi) 的 任 何 值 。TL431 的具體功能可以用如圖 的功能模塊示意。但如果在設(shè)計(jì)、分析應(yīng)用TL431的電路時(shí)，這個(gè)模塊圖對(duì)開啟思路，理解電路都是很有幫助的，本文的一些分析也將基于此模塊而展開。選擇不同的R1和 ，特別地，當(dāng)R1=R2時(shí)，Vo=5V。充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)17第三章 充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)電動(dòng)自行車充電器的設(shè)計(jì)方案可謂是多種多樣，本次設(shè)計(jì)主要以模擬器件為核心器件設(shè)計(jì)并制作了充電電源及控制電路。下面將具體介紹這四大模塊的電路設(shè)計(jì)。在小功率整流電路中，常見的整流電路有單相半波、全波、橋式整流電路等。在分析整流電路工作原理時(shí)，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ娦?。單相橋式整流電路的波形圖見圖 （b）。 3) 單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線是指輸出電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系該曲線如圖 所示，曲線的斜率代表了整流電路的內(nèi)阻。負(fù)載上輸出平均電壓為 流過負(fù)載和二極管的平均電流為 20(a)電路圖 (b)波形圖圖 單相半波整流電路二極管所承受的最大反向電壓 (3) 單相全波整流電路單相全波整流電路如圖 (a)所示，波形圖如圖 (b)所示。所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高，在同樣功率容量條件下，體積可以小一些。而在有些設(shè)備中，如電子儀、自動(dòng)控制裝備等，則要求直流電壓非常穩(wěn)定。電感器 L 對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此 L 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。22圖 電容濾波電路2) 電容濾波電路工作原理 若 v2 處于正半周，二極管 DD 3 導(dǎo)通，變壓器次端電壓 v2 給電容器 C 充電。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。所以在 t2 到 t3 時(shí)刻，二極管導(dǎo)電，Ｃ充電，V i=Vo 按正弦規(guī)律變化；t1 到 t2 時(shí)刻二極管關(guān)斷，V i=Vo 按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為 RLC。當(dāng)Ｒ L 很小，即 IL 很大時(shí)，電容濾波的效果不好，見圖 濾波曲線中的 2。 電容濾波電路的計(jì)算比較麻煩，因?yàn)闆Q定輸出電壓的因素較多。一般耐壓值?。?）V 2.。當(dāng) v2 正半周時(shí)，D D 3 導(dǎo)電，電感中的電流將滯后 v2。在接通電源的瞬間，將產(chǎn)生強(qiáng)大的充電電流，這種電流稱為“浪涌電流”；同時(shí)，因負(fù)載電流太大，電容器放電的速度加快，回事負(fù)載電壓變得不夠平穩(wěn)，所以充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)25電容濾波電路適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。這樣，Q1完成了一個(gè)由關(guān)斷→微導(dǎo)通→導(dǎo)通→微導(dǎo)通→迅速關(guān)斷的過程，形成一個(gè)振蕩周期。自激式是無須外加信號(hào)源能自行振蕩，自激式完全可以把它看作是一個(gè)變壓器反饋式振蕩電路，而它激式則完全依賴于外部維持振蕩，在實(shí)際應(yīng)用中自激式應(yīng)用比較廣泛。由 此 可 見 ， 本 次 設(shè) 計(jì) 中 的 振 蕩 電 路 應(yīng) 選 擇 自 激 式 振 蕩 。本設(shè)計(jì)選用的是變壓器反饋式振蕩電路，它能夠?qū)㈦娐饭ぷ鲿r(shí)所產(chǎn)生的電流電壓通過相關(guān)器件自行反饋，從而改變振蕩頻率維持充電狀態(tài)的穩(wěn)定性。28圖 過流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)過流保護(hù)電路由 RQ2 組成，見圖 。電路中 R12 的作用在與檢測(cè)負(fù)載中電流的大小以便后續(xù)電路進(jìn)行對(duì)輸出電流的控制。圖 基準(zhǔn)電路的設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源的輸出電壓（或輸出電流）需要精確控制，要想獲得精確、穩(wěn)定的輸出電壓（或輸出電流） ，必須有一個(gè)參數(shù)相對(duì)準(zhǔn)確、穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓（或電流）作參考，該部分電路見圖 所示。圖 30 電壓比較電路的設(shè)計(jì)由圖 所示，Z2 為 15V 穩(wěn)壓二極管，提供給運(yùn)算放大器做供電電壓。 U2D 的工作原理為當(dāng)輸出電壓 44V 因負(fù)載或來電的原因逐漸減小時(shí)，經(jīng)R27/ R9 的分壓，將低于 ，送到 U2D 的同向輸入端，與反向輸入端的 比較（R11 直接接到 TL431 的 ） ，使 D16 二極管趨于截止，經(jīng) R10 送到 PC817 光電耦合器，其發(fā)光強(qiáng)度削弱，內(nèi)部三極管趨于截止，Q2 趨于截止，Q1 柵極電位升高，漏源之間更趨向接通，從而使輸出電壓升高，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用。充電初期 ,充電電流較大,R18 上壓降增大(注意:R18 上的電壓對(duì)地為負(fù)電壓)。 充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)31圖 32第四章 整體調(diào)試 整體電路的連接及工作原理在連接完各部分電路后對(duì)整體電路進(jìn)行連接，整體電路如圖 所示。變壓器變壓后輸出兩個(gè)電壓 =44V 和反向電壓3VEE，由于充電時(shí)，蓄電池電壓約為 36V，低于 =44V，因此二極管 D8 導(dǎo)通，U電流分為兩部分，一部分供給蓄電池充電，另一部分供給圖上半部分。 = 電壓與 VEE 之間連接 2 個(gè)電阻，經(jīng)電阻分壓后送給 U2ALM3245和 U2BLM324 兩個(gè)比較器的負(fù)端使用，而正端接地，電壓為 0。整體調(diào)試33當(dāng)VEE 未達(dá)到負(fù)向最大電壓時(shí)， U2BLM324 輸出低電平，U2ALM324 輸出高電平，二極管 D12 導(dǎo)通，D11 截止，此時(shí)發(fā)光二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，不發(fā)綠光。在充電完畢時(shí)，蓄電池電壓非常接近充電電壓，此時(shí)二極管 D8 處于截止?fàn)顟B(tài)，反向電壓VEE 較大， U2BLM324 正極輸入電壓大于負(fù)極，一直處于輸出高電平狀態(tài)，U2ALM324 則相反，一直處于輸入低電平狀態(tài)，因此 LED2 一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，一直發(fā)出綠光。對(duì)于直流輸出，用萬用表測(cè)量直流輸出兩端接出導(dǎo)線之間的電壓，用一發(fā)光二極管和電阻串聯(lián)，接入導(dǎo)線兩端，發(fā)光二極管發(fā)光，則電源可使用。（2）由于最高充電電壓由 運(yùn)算放大器的反相基準(zhǔn)端電壓來決定的，而根據(jù)不同的充電電流，需要不同的充電電壓，因此在選取電阻時(shí)要經(jīng)過計(jì)算，選取適當(dāng)?shù)碾娮?，而?jīng)過計(jì)算出的電阻有的不好找，但因?qū)﹄姵氐某潆婋娏饕蟛皇呛車?yán)格，可以用阻值相近的電阻代替。開始是搜集資料。老師將初稿修改后及時(shí)反饋給我，看了之后才發(fā)現(xiàn)論文中的論文漏洞很多，特別是論文的格式問題，有些段落間距設(shè)置不合格，標(biāo)題的字體和大小等，在寫的時(shí)候往往把這些給疏漏掉，還有就是頁眉頁腳不同標(biāo)題的設(shè)置問題。在整個(gè)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)的過程中我學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學(xué)問要一絲不茍，對(duì)于出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解決問題的。論文的設(shè)計(jì) 和實(shí)驗(yàn)成功的展現(xiàn)在我們面前，對(duì)自己而言有種收獲的感覺，心里很有成功感！這次的設(shè)計(jì)對(duì)以后的工作學(xué)習(xí)都有很大的幫助。再一次向她表示衷心的感謝，感謝她為學(xué)生營(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助! 值此論