【正文】 V2 導(dǎo)通， LED2(紅色 )被點(diǎn)亮，表示電池正處于充電狀態(tài)。 R17 用來保證當(dāng)電源滿載時(shí) (光耦 LED 電流為 35 零時(shí) )TLl 的工作穩(wěn)定。二極管 VD電容器 C1 C1 C14 用來整流和平滑輸出電壓。電阻 R二極管 VD5 和電容 C3 組成鉗位電路，用來保護(hù) V1，以防止一次線圈的尖峰電壓擊穿 V1。 34 圖 319 電池電壓狀態(tài)顯示電路圖 總體電路的設(shè)計(jì)及工作原理 圖 320 是基于 UC3843 組成的 80w 充電器原理圖，電路工作原理如下： 50Hz交流電壓通過 C L1 組成的 EMI 抑制電路到 VDl— VD4 組成的橋式整流器，將交流電壓變成 100Hz 脈動(dòng)直流電壓，由電容器 C2 將其濾波成 DC 電壓。而同相輸入端 5腳則同樣由 R2 R2R24 組成的分壓電路提供電壓，因此 7腳輸出高電平，通過 VDl2 與 R2 R30 加到 TL431 的控制端 R 上。 VD C1 C16 和 IC3（ 78L12）為 IC2 及充電狀態(tài)指示電路提供 +5V 電壓。為防止誤差放大可能存在的干擾直接將誤差放大器反相輸入端 2 腳接地。取在 R15 的電壓降為 ，則輸出電流檢測電阻 R15按下式計(jì)算： R15=。 因?yàn)?整個(gè)電容系統(tǒng)的頻率是固定的，所以輸出濾波電解電容的容量的考慮 應(yīng)在紋波電壓最。 圖 318 穩(wěn)壓管伏安特性曲線 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。穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓變化很小。把這種類型的二極管稱為穩(wěn)壓管，以區(qū)別用在整流、檢波和其他單向?qū)щ妶龊系亩O管。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。選用 TDK 公司的 PC40 材質(zhì)的磁心，相當(dāng)于 Philips3C85 材質(zhì)一次電感量的計(jì)算 : Ip=δ max Uin(min)dc/(Ippk fmin)= 127/( 70 10^3)=310μ H 式（ 322） 31 廠商推薦磁心工作的最大磁通密度 : Bmax= CUT3019 磁心的有效面積 : Ae=132 m ㎡ 由磁通密度定義的公式中得到一次圈數(shù)的公式 : np=Lp Ippk/(Bmax Ae) 式（ 323） AL的值由以下公式?jīng)Q定（決定一次的圈數(shù) ): AL=Lp/np^2=(Bmax Ae)^2/(Lp Ippk^2) =()(132 10^6)^2/( 10^3 ^2)=131 nH 式（ 324） 從廠商推薦的磁心信息（產(chǎn)品信息目錄），選用 AL為 100nH 可以得到一次線圈的圈數(shù) : np= TALLp 489^101313^ ?????? 式（ 325） 二次 44V 的圈數(shù)可以給出 (假定用超快恢復(fù) 二極管 )： ns=(Us+Ufwd)(1δ max)np/(δ min Uin(min)dc) =(44+)()48/( 127)=17T 式（ 326） 設(shè)計(jì)中所采用的變壓器由一次線圈、二次級(jí)線圈組成。在電器設(shè)備和無線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。隨著充電的進(jìn)行，電流使其阻值逐漸加大，減小了充電電流，基本符合充電特性的要求。 VD8 是輸出整流快恢復(fù)二極管； Cl C1 C1 L2是輸出π型濾波電路； VD9 是輸出隔離二極管，防止當(dāng)電池充滿電后電壓倒灌回電路。這種抑制器的振幅有 50V，所以這個(gè)電壓會(huì)疊加在開關(guān)上。反激電壓上升沿的振鈴是出變壓器的漏感引起的，振鈴可以認(rèn)為是阻尼振蕩。故只要加上正向電壓 VDS，就有電流。下面將對(duì)場效應(yīng)管的特性進(jìn)行比較，如表 32 所示?？蓱?yīng)用于放大 .由于場效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高 ,因此耦合電容可以容量較小 ,不必使用電解電容器。陰極電流的減少會(huì)導(dǎo)致基準(zhǔn)電壓的減少，使輸出電壓也跟著減少使得輸出特征不符合設(shè)計(jì)指標(biāo)。 在電路工作時(shí)， R13 這個(gè)電阻也有非常重要的功能。 26 圖 315 UC3843 方框圖 圖 316 管腳連接圖 這些器件可提供 8腳雙列直插塑料封裝和 14腳塑料表面貼裝（ S014）。這些集成電路具有可微調(diào)的振蕩器、能進(jìn)行精確的占空比控制、溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖?、高增益誤差放大器。 由于光耦種類 繁多，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，優(yōu)點(diǎn)突出，因而其應(yīng)用十分廣泛，主要應(yīng)用以下場合： 1) 光電耦合器可以構(gòu)成各種邏輯電路，由于光電耦合器的抗干擾性能和隔離性能比晶體管好，因此，由它構(gòu)成的邏輯電路更可靠； 2）在開關(guān)電路中，往往要求控制電路和開關(guān)之間要有很好的電隔離，對(duì)于一般的電子開關(guān)來說是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實(shí)現(xiàn)； 3) 將光電耦合器用于雙穩(wěn)態(tài)輸出電路，由于可以把發(fā)光二極管分別串入兩管發(fā)射極回路，可有效地解決輸出與負(fù)載隔離地問題； 4) 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；5) 線性光電耦合器應(yīng)用于線性 電路中，具有較高地線性度以及優(yōu)良地電隔離性能；6)光電耦合器還可應(yīng)用于高壓控制，取代變壓器，代替觸點(diǎn)繼電器以及用于 A/D電路等多種場合。 常用的 4N系列光耦屬于非線性光耦；線性光耦的電流傳輸特性曲線接近直線，并且小信號(hào)時(shí)性能較好，能以線性特性進(jìn)行隔離控制。但光電耦合器的體積小、重量輕、壽命長、開關(guān)速度比繼電器快，且無觸點(diǎn)、耗能少。 (1) 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。傳統(tǒng) Ucc 電路的啟動(dòng)電阻連接在直流母線 24 上，而本設(shè)計(jì)將啟動(dòng)電阻 R R4 直接連接到交流輸入端。而本次設(shè)計(jì)恰是將整流橋送出的脈動(dòng)直流經(jīng)電容濾波轉(zhuǎn)換成近似直流電壓，故選用電容濾波電路。當(dāng)負(fù)半周時(shí)，電感中的電流將更換經(jīng)由 D D4 提供。 (2) 濾波電路 利用儲(chǔ)能元件電感器 Ｌ 的電流不能突變的性質(zhì)，把電感 Ｌ 與整流電路的負(fù)載Ｒ L 相串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。工程上有詳細(xì)的曲線可供查閱，一般常采用以下近似估算法： 一種是用鋸齒波近似表示，即： 22 式（ 313） 另一種是在 RLC=（ ）的條件下，近似認(rèn)為 VO=。反之，當(dāng) Ｒ L 很大，即 IL 很小時(shí)，盡管 C 較小 , RLC 仍很大 ,電容濾波的效果也很好，見濾波曲線中的 3。電容濾波過程見圖 38。在剛過 時(shí)，正弦曲線下降的速率很慢。此時(shí) C 相當(dāng)于并聯(lián)在 v2 上，所以輸出波形同 v2 ，是正弦波。為了獲得平滑的直流電壓，可采用濾波電路，濾除脈動(dòng)直流 電流中 的交流部分，濾波電路常由電容和電感組成。單相橋式整流電路的總體性能優(yōu)于單相半波和全波整流電路，故廣泛應(yīng)用于直流電源之中。 19 (a)電路圖 (b)波形圖 圖 36 單相全波整流電路圖 根據(jù)圖 36（ b）可知，全波整流電路的輸出電壓與橋式整流電路的輸出相同。 圖 34 單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線圖 (2) 單相半波整流電路 單相整流電路除橋式整流電路外還有單相半波和單相全波兩種形式。 2) 參數(shù)計(jì)算 根據(jù)圖 33（ b）可知，輸出電壓是單相脈動(dòng)電壓，通常用它的平均值與直流電壓等效。根據(jù)圖 33（ a）的電路圖可知： 當(dāng)正半周時(shí)，二極管 D D3 導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。差模電容用來短路差模噪聲電流，而接地的電容是用來短路共模噪聲電流。在開關(guān)變壓器中使用屏蔽繞組是降低共模 EMI電流最合效的方法，而且對(duì)電源總體成本的影響最小。因此，我們必須將注意力集中到如何降低 EMI電流上。 (4)PCB 布線。高頻變壓器的 EMI 來源集中體現(xiàn)在漏感對(duì)應(yīng)的 di/dt 快速循環(huán)變換，因此高頻變壓器是磁場 耦合的重要干擾源。 開關(guān)電源的 EMI 干擾源集少體現(xiàn)在功率開關(guān)管、整流二極管、高頻變壓器等，外部環(huán)境對(duì)開關(guān)電源的干擾主要來自電網(wǎng)的抖動(dòng)、雷擊、外界輻射等。 圖 31 電源電路圖 EMI 抑制電路 我們知道之所以會(huì)產(chǎn)生 EMI 干擾，是因?yàn)樵陂_關(guān)電源中，電壓和電流的突變。完成這一任務(wù)主要是靠二極管的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。 12 圖 23 開關(guān)電源的基本構(gòu)成方框圖 13 3 充電器的總體設(shè)計(jì) 充電器實(shí)現(xiàn)的功能及技術(shù)指標(biāo) (1) 充 電保護(hù)：在充電過程中，能夠自行調(diào)節(jié)輸出電流及電壓，保證充電電壓在44V 左右； (2) 充電顯示：通過 LED 燈的閃爍，能夠顯示當(dāng)前的充電狀態(tài)； (3) 技術(shù)指標(biāo)：輸入電壓是 90264V （ AC）；輸出電壓是 44V/；效率是 86%；輸出特性是恒壓、恒流輸出，近似于矩形輸出特性。 對(duì)于串聯(lián)性穩(wěn)壓源，輸出對(duì)輸入的瞬態(tài)響應(yīng)特性主要由調(diào)整管的頻率特性決定。 開關(guān)電源采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)器件，通過周期性間斷工作，控制開關(guān)器件的占空比來調(diào)整輸出電壓。 11 圖 22 理想的矩形充電電池特性 開關(guān)電源 開關(guān)電源被譽(yù)為高效節(jié)能電源，它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已以為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。 a b c 圖 21 充電電池的典型輸出特性曲線圖 （ a） 恒壓源；（ b）恒流源；（ c）恒功率源 充電電池最好的輸出特性似乎是結(jié)合了恒壓源和恒流源的特性。輸出特性關(guān)系如圖 21(a)所示。 10 2 充電器的概述 充電電池的特性 最近的十年、可充電式電池的性能在某些方面有所提高。 所以針對(duì)這些電池的特點(diǎn)，以單片機(jī)為控制芯片，結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)行的各種充電技術(shù)和充電器設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)控制的充電器，以達(dá)到最佳的充電效果，使充電器具有良好的性能指標(biāo)，電路簡單可靠。同時(shí)，對(duì)充電電池的性能和工作壽命的要求也不斷地提高。 近年來，國內(nèi)外人士正致力于充電器的智能化研究，智能化程度較高的充電器解決了動(dòng)態(tài)跟蹤電池可接受充電電流曲線的技術(shù)關(guān)鍵，使充電電流始終與可接受充電電流保持良好的匹配關(guān)系，使充電過程始終在最佳狀態(tài)下進(jìn)行，比常規(guī)充電模式可節(jié)約電能 30%50%左右，提高了充 電質(zhì)量和效率。充電系統(tǒng)由單片機(jī)控制，不斷檢測系統(tǒng)參數(shù)，按模糊推理算法不斷調(diào)整充電參數(shù)，同一充電器可適應(yīng)不同種類電池的充電，充電器自適應(yīng)調(diào)整自己的輸出電流，無需人工選擇，避免操作失誤。這種充電器充電電流總是低于電池的可接受能力，造成充電效率低，大大降低了電池的壽命。 充電器的發(fā)展趨勢 充電器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段 : （ 1）限流限壓式充電器 最原始的就是限壓式充電，然后過渡到限流限壓式充電，它使用的方式就是 8 淺充淺放，壽命較短。因此， 在設(shè)計(jì)恒壓充電電壓時(shí)，同時(shí)要考慮抑制失水和抑制硫酸鹽化兩個(gè)問題。 充電器模式選擇 恒流充電電流：要考慮電池的實(shí)際容量、內(nèi)阻、以及對(duì)充電時(shí)間的要求等多項(xiàng)因素，電流的大小決定著充電時(shí)間的長短，使用小電流充電的好處是：有利于電池在使用較長時(shí)間 后，保證充電質(zhì)量，以及夏天充電時(shí)，使單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量降低，減少熱失控，有利于降低輸出功率，減少充電器的制造成本。 然而電池是一種化學(xué)電源，是通過能量轉(zhuǎn)換而獲 得電能的器件。電池技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步也要求要實(shí)現(xiàn)快速安全的充電。 充電器的用途十分廣泛，許多數(shù)碼產(chǎn)品如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等都配有充電器，除了數(shù)碼產(chǎn)品以外，在我國普遍使用的 一些交通工具 也配有充電器。充電器在各個(gè)領(lǐng)域用途廣泛，特別是生活領(lǐng)域被廣泛用于手機(jī)，相機(jī)等常見電器。只有正確的維護(hù)好電池的特性，才 能充分發(fā)揮充電電池的優(yōu)勢。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 中文題目： 基于 UC3843 控制的充電器電路設(shè)計(jì) 英文題目： THE C