【正文】 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(wú)私幫助 ! 值此論文完成之際，謹(jǐn)向 張 老師 及其他曾關(guān)心 、教導(dǎo)過(guò)我的老師 致以最崇高的謝意 ! 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧兩年多來(lái)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對(duì)現(xiàn)在的收獲，我感到無(wú)限欣慰。比如說(shuō)電路圖工作原理不明確；撰寫論文時(shí)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(guān)懷和悉心 指導(dǎo) 下一一解決的 ， 從中 使我 獲益匪淺。 總體說(shuō)來(lái)，經(jīng)過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我學(xué)會(huì)了怎樣根據(jù)要求去設(shè)計(jì)電路和調(diào)試電路的方法。在線路的設(shè)計(jì)和論文的寫作過(guò)程中，我遇到的問(wèn)題很多，有些是在自己技術(shù)所在范圍之外，每當(dāng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自己的想法或者運(yùn)行不下去的時(shí)候，我就會(huì)出現(xiàn)浮躁的情緒，但是我沒(méi)有放棄，而是適時(shí)地調(diào)節(jié)自己的心態(tài)，在 同學(xué)老師的幫助下，完成了初次的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)課題過(guò)程中我查閱了大量的資料和進(jìn)行理論知識(shí)的復(fù)習(xí)，查找和畢業(yè)設(shè)計(jì)課題有關(guān)的內(nèi)容，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)指導(dǎo)老師的多次修改，最終把設(shè)計(jì)方案確定下來(lái)了 接下來(lái)，我開始對(duì)所搜集的資料進(jìn)行整理、分析研究。 34 第 五 章 總結(jié)與展望 在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間通過(guò)與別人設(shè)計(jì)的對(duì)比讓我學(xué)到了很多的東西和認(rèn)識(shí)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(fèi)不是很大 調(diào)試注意事項(xiàng) 在調(diào)試的過(guò)程中，結(jié)合我的全程制作的經(jīng)驗(yàn)，我覺(jué)得還要重點(diǎn)注意以下一些方面： （ 1）經(jīng)過(guò)初步的分析設(shè)計(jì)后，在制作硬件電路的同時(shí)，調(diào)試也在穿插進(jìn)行。此時(shí)的場(chǎng)效 應(yīng)管 Q14N90C 無(wú)電壓提供，處于斷開狀態(tài)，充電完畢。 對(duì)于左面的比較器 U2CLM324， VEE 和 5U = 經(jīng)兩個(gè)電阻 R1 R22 構(gòu)成分壓， VEE 的變化決定了 U2CLM324 正負(fù)兩 個(gè)輸入端的高低，其正輸入端一直處于 0V 電壓狀態(tài)，當(dāng) VEE 達(dá)到最大反向電壓時(shí)， U2CLM324 負(fù)端輸入大于 0，比較器輸出低電平， D15 處于截止?fàn)顟B(tài)，光耦合器 U1PC817 無(wú)輸入電壓，處于不工作狀態(tài)，因此 Q2 基極無(wú)電壓，無(wú)法導(dǎo)通， 300V 電壓經(jīng) R R7 供給場(chǎng)效應(yīng)管Q14N90C，場(chǎng)效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，二極管 D5 截止。當(dāng) VEE 達(dá)到負(fù)向最大電壓時(shí)， U2BLM324 負(fù)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(jīng)穩(wěn)壓二極管 Z2 穩(wěn)壓后形成 4U =15V 電壓，同時(shí)Z1 穩(wěn)壓后形成 5U = 電壓。 在充電過(guò)程中， 1U =220V 交流電經(jīng)整流橋整流和電容濾波后，形成約為2U =300V 的電壓，該電壓只有正向，無(wú)反向電壓，最大電壓為 12UURM ? 。 當(dāng)電池接近充滿時(shí) ,充電電流減小 ,R18 上的電壓也減低 ,當(dāng) U2B 反向輸入端 電位大于 正向輸入端 電位時(shí) ,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(yùn)放集成電路 ,這里接成兩個(gè)電壓比較器 。 U2C 為運(yùn)算放大器用于限制輸出電流，即起到過(guò)流保護(hù)的作用， U2D 運(yùn)算放大器用于穩(wěn)定輸出電壓。由輔助控制 回路用電壓經(jīng) Z2 穩(wěn)壓，進(jìn)一步由 Z1 進(jìn)行能隙電路 TL431 穩(wěn)壓，產(chǎn)生 的基準(zhǔn)，用于精確控制主回路輸出電壓。顯然 D14 負(fù)極的電壓為負(fù)值，用于檢測(cè)輸出電流。 圖 28 輸出回路的設(shè)計(jì) 輸出回路是向負(fù)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(zhǔn)電路中產(chǎn)生 的基準(zhǔn)電壓，為 U2D 提供電壓， U2D 通過(guò)比較運(yùn)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(guò)程是：若輸入 Ui 為上正下負(fù)，對(duì)于振蕩頻率，回路諧振的并聯(lián)阻抗為電阻性，所以輸出電壓 Uo 與 Ui反相，即 Uo 為上負(fù)下正，由于同名端決定了 Uf 為上正下負(fù)， Uf正好與 Ui同 相，只要 26 晶體管的β足夠大和變壓器的匝數(shù)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/M f≈ 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(jí)折算到初級(jí)的等效電阻， M 為互感系數(shù)。將 220V 的交流電經(jīng)過(guò)橋式整流，變換成 300V 左右的直流電，濾波后進(jìn)入變壓器后加到開關(guān)管的集電極進(jìn)行高頻振蕩，反饋繞組反饋到基極維持電路振蕩，負(fù)載繞組感應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng) 整流 、 濾波 、穩(wěn)壓得到的直流電壓給負(fù)載提供電能。由此可見這是一自激式電路。 振蕩電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中 與振蕩相關(guān)的電路見 所示，市電 220V 由 JP1 輸入，經(jīng)整流和濾波后，形成約 311V 的直流電壓。因橋式電路的對(duì)稱性和電感中電流的連續(xù)性，四個(gè)二極管 D D3； D D4 的導(dǎo)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 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(fù)載電流 IO的變化關(guān)系曲線如圖 所示。所以電容濾波適合輸出電流較小的場(chǎng)合。 圖 電容濾波電路波形 需要指出的是，當(dāng)放電時(shí)間常數(shù) RLC 增加時(shí)， t1 點(diǎn)要右移， t2 點(diǎn)要左移，二極管關(guān)斷時(shí)間加長(zhǎng)，導(dǎo)通角減??；反之， RLC 減少時(shí)，導(dǎo)通角增加。所以剛過(guò) 時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。 當(dāng) v2 到達(dá) 時(shí)，開始下降。 (1) 容濾波電路 1) 電路的組成 現(xiàn)以單相橋式整流電容濾波電路 為例來(lái)說(shuō)明。 濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。因此，設(shè)計(jì)中采用單向橋式整流電路對(duì) 220V 交流電壓進(jìn)行整流，從而得到 311V 左右的脈動(dòng)直流。輸出平均電壓為 流過(guò)負(fù)載的平均電流為 充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 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(dòng)系數(shù) 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(guò)負(fù)載的平均電流為 流過(guò)二極管的平均電流為 充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 19 二極管所承受的最大反向電壓 流過(guò)負(fù)載的脈動(dòng)電壓中包含有直流分量和交流分量，可將脈動(dòng)電壓做傅里葉分析，此時(shí)諧波分量中的二次諧波幅度最大。 當(dāng)負(fù)半周時(shí)，二極管 D D4 導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。 該電路是將市電 220V 由 JP1 輸入，經(jīng) D1D4 橋式整流變成脈動(dòng)直流，再經(jīng)E1 濾波將脈動(dòng)直流轉(zhuǎn)換成約 311V 的直流電壓。 整流電路的任務(wù)是將交流電變換成直流電。本次設(shè)計(jì)主要分為四個(gè)模塊，即電源電路、振蕩電路、電壓保護(hù)電路及燈光指示電路。 圖 (3) TL431 的主要參數(shù) 1) 最大輸入電壓為 37V 2) 最大工作電流 150mA 3) 內(nèi)基準(zhǔn)電壓為 16 4) 輸出電壓范圍為 ~30V 基準(zhǔn)穩(wěn)壓源主要用于產(chǎn)生 的基準(zhǔn)電壓，它作為相對(duì)穩(wěn)定的基 準(zhǔn)電壓通過(guò)電壓比較器的比較運(yùn)算獲得精確、穩(wěn)定的輸出電壓。如圖 所示的電路，當(dāng) R1和 R2的阻值確定時(shí)，兩者對(duì) 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(dǎo)致 Vo下降。由運(yùn)放的特性可知，只有當(dāng) REF端（同相端）的電壓非常接近 VI（ ）時(shí)，三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的非飽和電流通過(guò)，而且隨著 REF端電壓的微小變化，通過(guò)三極管 圖 1到 100mA變化。 圖 圖 是該器件的符號(hào)。在保護(hù)電路中起到保護(hù)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(shí)功能。靜態(tài)時(shí)，電容C1 充電完 畢，運(yùn)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(cè)、短路、斷路報(bào)警等。輸入電壓 U1 同時(shí)加到 A1 的正輸入端和 A2 的負(fù)輸入端之間，當(dāng) Ui U1 時(shí)，運(yùn)放 A1 輸出高電平；當(dāng) Ui 。 圖 5) 比較器 如圖 示， 當(dāng) 去掉運(yùn)放的反饋電阻時(shí) ,或者說(shuō)反饋電阻趨于無(wú)窮大時(shí) (即開環(huán)狀態(tài) ),理論上認(rèn)為運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)也為無(wú)窮大 (實(shí)際上是很大 ,如 LM324運(yùn)放開環(huán)放大倍 數(shù)為 100dB，既 10 萬(wàn)倍 )。 R1=Q/（ 2пfoAoC）， R2=Q /（（ 2Q2Ao）*2пfoC）， R3=2Q/（ 2пfoC）。 R R2 組成 1/2V+偏置，靜態(tài)時(shí) A1 輸出端電壓為 1/2V+，故運(yùn)放 A2A4 輸出端亦為 1/2V+，通過(guò)輸入輸出電容的隔直作用，取出交流信號(hào)。 圖 3) 交流信號(hào)三分配放大器 電路見圖 。同相交流放大器的特點(diǎn)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 R R2 組成 1/2V+偏置， C1 是消振電容。由于 LM324 四運(yùn)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(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng) 用在各種電路中。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú) 立。 6) 特殊場(chǎng)合的應(yīng)用 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(chǎng)合。 2) 作為固體開關(guān)應(yīng)用 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(lái)說(shuō)是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實(shí)現(xiàn)。 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(jié)構(gòu)，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(shí)現(xiàn)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(chǎng)效應(yīng)管和 PNP 三極管類似，工作條件是在柵極加負(fù)極性控制電壓，在漏極加負(fù)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。 系統(tǒng) 總體 的設(shè)計(jì) 7 場(chǎng)效應(yīng)晶體管可分為結(jié) 型 場(chǎng)效應(yīng)晶體管和 MOS 場(chǎng)效應(yīng)晶體管 ， 而 MOS 場(chǎng)效應(yīng)晶體管又分為 N 溝耗盡型和增強(qiáng)型 ， P 溝耗盡型和增強(qiáng)型四大類 。 (2) 場(chǎng)效應(yīng)管的 作用 場(chǎng)效應(yīng)管可應(yīng)用于放大 .由于場(chǎng)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 。 設(shè)計(jì)中所采用的變壓器由初線圈、上次級(jí)線圈、下次級(jí)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(shí)不得大于規(guī)定值。 按電源相數(shù)分類：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳌⑷嘧儔浩?、多相變壓器?如圖 所示。 由 上述內(nèi)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(nèi)變化，從而為負(fù)載電路提供穩(wěn)定的電壓。通常工作電流越大，動(dòng)態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓性能越好 。對(duì)于同一型號(hào)的穩(wěn)壓管來(lái)說(shuō)，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(diǎn)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(jiǎn)稱穩(wěn)壓管。 本次充電器的設(shè)計(jì) 包含四部分，即 電源電路、振蕩電路、 保護(hù)電路及 充電狀態(tài)指示 電路。 （ 2） 充電顯示：通過(guò) LED 燈的