【正文】 文完成之際，謹向張老師及其他曾關心、教導過我的老師致以最崇高的謝意!在學校的學習生活即將結束，回顧兩年多來的學習經歷，面對現在的收獲，我感到無限欣慰。比如說電路圖工作原理不明確；撰寫論文時條理不清晰及論文格式不正確等，這些都是在張老師的親切關懷和悉心指導下一一解決的，從中使我獲益匪淺?？傮w說來，經過此次設計，使我學會了怎樣根據要求去設計電路和調試電路的方法。在線路的設計和論文的寫作過程中，我遇到的問題很多，有些是在自己技術所在范圍之外，每當無法實現自己的想法或者運行不下去的時候，我就會出現浮躁的情緒，但是我沒有放棄，而是適時地調節(jié)自己的心態(tài)，在同學老師的幫助下，完成了初次的設計。在設計課題過程中我查閱了大量的資料和進行理論知識的復習，查找和畢業(yè)設計課題有關的內容，設計系統(tǒng)的設計方案，通過指導老師的多次修改，最終把設計方案確定下來了接下來，我開始對所搜集的資料進行整理、分析研究?？偨Y與展望35第五章 總結與展望在畢業(yè)設計期間通過與別人設計的對比讓我學到了很多的東西和認識了自身的不足。雖然充電器的使用元件比較多，但大多比較便宜，花費不是很大 調試注意事項在調試的過程中，結合我的全程制作的經驗，我覺得還要重點注意以下一些方面：34（1）經過初步的分析設計后，在制作硬件電路的同時，調試也在穿插進行。此時的場效應管 Q14N90C 無電壓提供，處于斷開狀態(tài)，充電完畢。對于左面的比較器 U2CLM324，VEE 和 = 經兩個電阻 R1R22 構5U成分壓，VEE 的變化決定了 U2CLM324 正負兩個輸入端的高低，其正輸入端一直處于 0V 電壓狀態(tài)，當VEE 達到最大反向電壓時，U2CLM324 負端輸入大于0，比較器輸出低電平，D15 處于截止狀態(tài)，光耦合器 U1PC817 無輸入電壓，處于不工作狀態(tài)，因此 Q2 基極無電壓，無法導通， 300V 電壓經 RR7 供給場效應管 Q14N90C，場效應管處于導通狀態(tài)，二極管 D5 截止。當VEE 達到負向最大電壓時，U2BLM324 負端電壓小于 0V，比正端電壓低，U2BLM324 輸出高電平。上半部分電流經穩(wěn)壓二極管 Z2 穩(wěn)壓后形成 =15V 電壓，4同時 Z1 穩(wěn)壓后形成 = 電壓。在充電過程中， =220V 交流電經整流橋整流和電容濾波后，形成約為1U=300V 的電壓，該電壓只有正向，無反向電壓，最大電壓為 。當電池接近充滿時 ,充電電流減小,R18 上的電壓也減低,當 U2B 反向輸入端電位大于正向輸入端電位時 ,U2A 輸入端變?yōu)榈碗娖?輸出端輸出高電平,充滿指示燈 LED2 熄滅。LM324 是雙運放集成電路,這里接成兩個電壓比較器。U2C 為運算放大器用于限制輸出電流，即起到過流保護的作用，U2D 運算放大器用于穩(wěn)定輸出電壓。由輔助控制回路用電壓經 Z2 穩(wěn)壓，進一步由 Z1 進行能隙電路 TL431 穩(wěn)壓，產生 的基準，用于精確控制主回路輸出電壓。顯然 D14 負極的電壓為負值，用于檢測輸出電流。圖 充電器系統(tǒng)硬件電路的設計29 輸出回路的設計輸出回路是向負載供電的回路和電路中控制部分需要供電的供電回路，見圖 所示。TL431 為精密穩(wěn)壓專用集成電路，用于基準電路中產生 的基準電壓，為 U2D 提供電壓，U2D 通過比較運算穩(wěn)定輸出電壓。(1) 反饋式振蕩電路圖 （a)為變壓器反饋振蕩電路，其正反饋過程是：若輸入 Ui 為上正下負，對于振蕩頻率，回路諧振的并聯阻抗為電阻性，所以輸出電壓 Uo 與 Ui 反相，即 Uo 為上負下正，由于同名端決定了 Uf 為上正下負，Uf 正好與 Ui 同相，只要晶體管的 β 足夠大和變壓器的匝數比合適，電路一定能夠振蕩，還可以證明電路的起振條件和振蕩頻率分別為：β≥rbeRC/Mf≈1/2π 式中：rbe 為基極與射極度之間的交流等效電阻，R 為次級折算到初級的等效電阻，M 為互感系數。 將 220V 的 交 流電 經 過 橋 式 整 流 ， 變 換 成 300V 左 右 的 直 流 電 ， 濾 波 后 進 入 變 壓 器 后 加 到 開關 管 的 集 電 極 進 行 高 頻 振 蕩 ， 反 饋 繞 組 反 饋 到 基 極 維 持 電 路 振 蕩 ， 負 載 繞 組感 應 的 電 信 號 ， 經 整 流 、 濾 波 、 穩(wěn) 壓 得 到 的 直 流 電 壓 給 負 載 提 供 電 能 。由此可見這是一自激式電路。 振蕩電路的設計本設計中與振蕩相關的電路見 所示，市電 220V 由 JP1 輸入，經整流和濾波后，形成約 311V 的直流電壓。因橋式電路的對稱性和電感中電流的連續(xù)性，四個二極管 DD 3；D D 4 的導電角都是 180176。橋式整流電感濾波電路如圖 所示。 4) 電容濾波電路的外特性24圖 電容濾波外特性曲線整流濾波電路中，輸出直流電壓 VO 隨負載電流 IO 的變化關系曲線如圖 所示。所以電容濾波適合輸出電流較小的場合。圖 電容濾波電路波形需要指出的是，當放電時間常數 RLC 增加時，t 1 點要右移，t 2 點要左移，二極管關斷時間加長，導通角減?。环粗?，R LC 減少時，導通角增加。所以剛過?t=?/2 時二極管仍然導通。 當 v2 到達?t=?/2 時，開始下降。(1) 容濾波電路1) 電路的組成現以單相橋式整流電容濾波電路為例來說明。濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現濾波。因此，設計中采用單向橋式整流電路對 220V 交流電壓進行整流，從而得到 311V 左右的脈動直流。輸出平均電壓為 流過負載的平均電流為充電器系統(tǒng)硬件電路的設計21 二極管所承受的最大反向電壓 單相全波整流電路的脈動系數 S 與單相橋式整流電路相同。單相半波整流電路如圖 (a)所示，波形圖如圖 (b)所示。（a）橋式整流電路 （b）波形圖圖 單相橋式整流電路 流過負載的平均電流為流過二極管的平均電流為充電器系統(tǒng)硬件電路的設計19二極管所承受的最大反向電壓 流過負載的脈動電壓中包含有直流分量和交流分量，可將脈動電壓做傅里葉分析，此時諧波分量中的二次諧波幅度最大。 當負半周時，二極管 DD 4 導通，在負載電阻上得到正弦波的負半周。該電路是將市電 220V 由 JP1 輸入，經 D1D4 橋式整流變成脈動直流，再經 E1 濾波將脈動直流轉換成約 311V 的直流電壓。整流電路的任務是將交流電變換成直流電。本次設計主要分為四個模塊，即電源電路、振蕩電路、電壓保護電路及燈光指示電路。圖 (3) TL431 的 主 要 參 數1) 最 大 輸 入 電 壓 為 37V162) 最 大 工 作 電 流 150mA3) 內 基 準 電 壓 為 4) 輸 出 電 壓 范 圍 為 ~30V基準穩(wěn)壓源主要用于產生 的基準電壓，它作為相對穩(wěn)定的基準電壓通過電壓比較器的比較運算獲得精確、穩(wěn)定的輸出電壓。如圖，當R1和R2的阻值確定時，兩者對Vo 的分壓引入反饋，若V o增大，反饋量增大，TL431的分流也就增加，從而又導致Vo 下降。由運放的特性可知，只有當REF端（同相端）的電壓非常接近VI （）時，三極管中才會有一個穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著REF端電壓的微小變化，通系統(tǒng)總體的設計15過三極管 。圖 圖 是該器件的符號。在保護電路中起到保護電流和電壓的作用；在燈光指示電路中控制發(fā)光二極管的亮滅，以顯示充電狀態(tài)。 如果將二極管 D1 去掉，則此電路具有加電延時功能。靜態(tài)時，電容C1 充電完 畢，運放 A1 正輸入端電壓 U2 等于電源電壓 V+，故 A1 輸出高電平。 此電路與各類傳感器配合使用，稍加變通，便可用于各種物理量的雙限檢測、短路、斷路報警等。輸入電壓 U1 同時加到 A1 的正輸入端和 A2 的負輸入端之間，當 Ui U1 時，運放 A1 輸出高電平；當 Ui 。圖 5) 比較器如圖 示，當 去掉運放的反饋電阻時,或者說反饋電阻趨于無窮大時(即開環(huán)狀態(tài) ),理論上認為運放的開環(huán)放大倍數也為無窮大(實際上是很大,如LM324 運放開環(huán)放大倍 數為 100dB，既 10 萬倍 )。R1=Q/（2пfoAoC），R2=Q /（（2Q2Ao）*2пfoC），R3=2Q/（2пfoC）。RR2 組成 1/2V+偏置，靜態(tài)時 A1 輸出端電壓為 1/2V+，故運放 A2A4輸出端亦為 1/2V+，通過輸入輸出電容的隔直作用，取出交流信號。圖 3) 交流信號三分配放大器 電路見圖 。同相交流放大器的特點是輸入阻抗高。此電路輸入電阻為Ri。放大器采用單電源供電，由 RR2 組成 1/2V+偏置，C1是消振電容。由于 LM324 四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應 用在各種電路中。它的內部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨 立。6) 特殊場合的應用光電耦合器還可應用于高壓控制，取代變壓器，代替觸點繼電器以及用于A/D 電路等多種場合。2) 作為固體開關應用在開關電路中，往往要求控制電路和開關之間要有很好的電隔離，對于一般的電子開關來說是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實現。 常用的線性光耦是 PC817A—C 系列。(1)光耦的分類光電耦合器分為兩種：一種為非線性光耦，另一種為線性光耦。光電耦合器一般制成管式或雙列直插式結構，由于發(fā)光器件和光敏器被相互絕緣地分置于輸入和輸出回路，故可實現兩路間的電氣隔離。故只要加上正向電壓 vDS，就有電流 iD。P 溝道場效應管和 PNP 三極管類似，工作條件是在柵極加負極性控制電壓，在漏極加負向極性電源電壓，改變柵極電壓就可以改變漏極與源極之間的電流大小。場效應晶體管可分為結型場效應晶體管和 MOS 場效應晶體管，而 MOS 場效應晶體管又分為 N 溝耗盡型和增強型，P 溝耗盡型和增強型四大類。(2) 場效應管的作用,因此耦合電容可以容量較小,不必使用電解電容器。 設計中所采用的變壓器由初線圈、上次級線圈、下次級線圈組成，如圖 所示。 3) 額定電壓 指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓，工作時不得大于規(guī)定值。 按電源相數分類：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。如圖 所示。由上述內容可知，穩(wěn)壓管具有穩(wěn)定電壓的作用，它能使輸出電壓在一定范圍內變化，從而為負載電路提供穩(wěn)定的電壓。通常工作電流越大，動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓性能越好。對于同一型號的穩(wěn)壓管來說，穩(wěn)壓值有一定的離散性。利用這一特性，穩(wěn)壓管在電路中能起穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓二極管的特點就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。圖 即為穩(wěn)壓管等效電路。 功能元器件的概述 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管(又叫齊納二極管)是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡稱穩(wěn)壓管。本次充電器的設計包含四部分，即電源電路、振蕩電路、保護電路及充電狀態(tài)指示電路。（2） 充電顯示：通過 LED 燈的閃爍，能夠顯示當前的充電狀態(tài)。其性能可達到：①可以產生 44V 電壓