【正文】 在此我向他們致以誠(chéng)摯的謝意！首先要感謝我的指導(dǎo)老師王工，在設(shè)計(jì)過(guò)程中他傾注了很大的心血，指導(dǎo)我查閱相關(guān)資料，認(rèn)真地審閱我的設(shè)計(jì)方案，指出了設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些不足之處并且提出了很多寶貴建議和意見(jiàn)。只有先嘗試過(guò)一般非隔離開(kāi)關(guān)電源制作過(guò)程，才能對(duì)反激式開(kāi)關(guān)電源有一個(gè)全面認(rèn)識(shí)。 圖63 充電指示電路總結(jié)總結(jié)在重慶力華公司實(shí)習(xí)期間，我在指導(dǎo)老師王工地指導(dǎo)下負(fù)責(zé)組裝了隆鑫TK06測(cè)試工裝。由圖22 UC3842內(nèi)部結(jié)構(gòu)可知：誤差放大器的輸出電減小，也即電流檢測(cè)比較器鉗位電壓減小， UC3842引腳6輸出驅(qū)動(dòng)的占空比減小，從而使輸出電壓減小，這樣就會(huì)使電流減小。則 （519） 反激式變換器的輸出濾波電容比起其它拓?fù)湫问降碾娐匪艿臎_擊更大,它的選擇好壞對(duì)整個(gè)電源的性能及壽命有舉足輕重的作用。然而，如果R值如果過(guò)大，MOS管就存在著被擊穿的危險(xiǎn)。如發(fā)現(xiàn)到達(dá)計(jì)算值，就應(yīng)當(dāng)立即斷電，待將R值減小后，重復(fù)以上試驗(yàn)。VDS是依MOS管VD的10%為最小值。設(shè)計(jì)時(shí)既要限制主MOS管最大反峰，又要RCD吸收回路功耗最小。然后確定線徑。f是開(kāi)關(guān)頻率 單位KHZ。當(dāng)取1即為電流斷續(xù)模式，當(dāng)01時(shí)即為電流連續(xù)續(xù)模式。移項(xiàng)可得： （56）此即是最大占空比。⑴首先明確已知參數(shù)和設(shè)定參數(shù)采用反激式開(kāi)關(guān)電源線路。當(dāng)電路等設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)，每次磁芯不能完全復(fù)位，一次次的積累，在若干周期內(nèi)磁芯飽和。初級(jí)的全部電流用于磁芯沿磁滯回線移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電能向磁能的轉(zhuǎn)換；這種情況極易使磁芯飽和。對(duì)一般變壓器而言，原邊繞組的電流由兩部分組成，一部分是負(fù)載電流分量，它的大小與副邊負(fù)載有關(guān)；當(dāng)副邊電流加大時(shí)，原邊負(fù)載電流分量也增加，以抵消副邊電流的作用。漏感大小與原繞組匝數(shù)的平方成正比。傳送功率決定于電感磁芯儲(chǔ)能，而儲(chǔ)能又決定于原繞組的電感。功率傳送有兩種方式。用陶瓷電容或聚脂薄膜電容效果更好。 濾除干擾信號(hào)為了減小差模干擾和共模干擾需要在電源進(jìn)線端和電源輸出線端分別加入濾波電路。用在這種環(huán)境中最通用的抑制干擾器件是金局氧化物壓敏電阻瞬態(tài)電壓抑制器。由于熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，隨著電阻的加熱，其電阻值開(kāi)始下降，如果熱敏電阻選擇得合適，在負(fù)載電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其阻值應(yīng)該是最小。電阻—雙向可控硅技術(shù)：采用此項(xiàng)浪涌電流限制技術(shù)時(shí)，將電阻與交流輸入線相串聯(lián)。脈沖電壓器設(shè)計(jì)的重要性不言而喻，設(shè)計(jì)的合理與否直接影響電路效率和帶載能力。最后本充電器電路的截止充電電壓是21V。反饋穩(wěn)壓電路采用上面介紹的線性光耦改變誤差放大器的輸入誤差電壓。包括輸入電路，濾波電路，脈沖變壓器制作，開(kāi)關(guān)管選擇，UC3842外圍電路設(shè)計(jì)、反饋穩(wěn)壓電路。該電路通過(guò)調(diào)節(jié)誤差放大器的增益而不是調(diào)節(jié)誤差放大器的輸入誤差來(lái)改變誤差放大器的輸出，從而改變開(kāi)關(guān)信號(hào)的占空比。 采用線性光耦改變誤差放大器的輸入誤差電壓為克服上述問(wèn)題，可以對(duì)上述反饋電路進(jìn)行改進(jìn)，采用光耦和電壓基準(zhǔn)進(jìn)行反饋控制，可以極大地提高開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)定性和精度。這種電路的優(yōu)點(diǎn)是采樣電路簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是輸入電壓和輸出電壓必須共地，不能做到電氣隔離。普通光電耦合器只能傳輸數(shù)字信號(hào)（開(kāi)關(guān)信號(hào)），不適合傳輸模擬信號(hào)。該器件符號(hào)如圖36所示。一個(gè)36V的齊納二極管作為一個(gè)并聯(lián)穩(wěn)壓管，從Vcc連接至地。在電流取樣輸入端增加一個(gè)RC濾波器，使它的時(shí)間常數(shù)接近尖脈沖的持續(xù)時(shí)間，通常將消除不穩(wěn)定性，如圖35所示。這樣在逐周基礎(chǔ)上誤差信號(hào)控制峰值電感電流。誤差放大器提供一個(gè)有可訪問(wèn)反相輸入和輸出的全補(bǔ)償誤差放大器。圖l顯示R，與振蕩器頻率關(guān)系曲線，圖2顯示輸出靜區(qū)時(shí)間與頻率關(guān)系曲線．它們都是在給定的CT值時(shí)得到的。；7腳是直流電源供電端，具有欠、過(guò)壓鎖定功能，芯片功耗為15mW；8腳為5V該電路主要特點(diǎn)有：●內(nèi)含欠電壓鎖定電路●低起動(dòng)電流（）●穩(wěn)定的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源●大電流推挽輸出（驅(qū)動(dòng)電流達(dá)1A）●工作頻率可到500kHz●自動(dòng)負(fù)反饋補(bǔ)償電路●雙脈沖抑制●較強(qiáng)的負(fù)載響應(yīng)特性UC3842i波形是反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源工作于臨界電流狀態(tài)時(shí)，變壓器初、次級(jí)線圈的電流波形。由于控制開(kāi)關(guān)突然關(guān)斷，流過(guò)變壓器初級(jí)線圈的勵(lì)磁電流突然為0，此時(shí)，流過(guò)變壓器次級(jí)線圈中的電流就正好接替原來(lái)變壓器初級(jí)線圈中勵(lì)磁電流的作用，使變壓器鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度由最大值Bm返回到剩磁所對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度Br位置，即流過(guò)次級(jí)繞組電流是由最大值逐步變化到0的。直流輸入電壓施加到高頻變壓器T的原邊繞組上，此時(shí)NP相當(dāng)于一個(gè)純電感，流過(guò)NP的電流線性上升，電源能量以磁能形式存儲(chǔ)在電感中：當(dāng)開(kāi)關(guān)管S1截止時(shí)，由于電感電流不能突變，原邊繞組兩端電壓極性反向，副邊繞組上的電壓極性顛倒使D1導(dǎo)通，原邊儲(chǔ)存的能量傳送到副邊，提供負(fù)載電流，同時(shí)給輸出電容充電。MOSFET管的最大節(jié)點(diǎn)溫度時(shí)150℃，節(jié)點(diǎn)溫度的理想值為105℃，最高不要超過(guò)125℃。開(kāi)關(guān)電源具備三個(gè)條件：⑴開(kāi)關(guān)：電力電子器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)而不是線性狀態(tài)。相對(duì)而言線性電源就沒(méi)有以上缺陷，它的紋波可以做到5mV以下。占空比：在高頻開(kāi)關(guān)電源中，開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通時(shí)間和變換器的工作周期之比。效率：電源的輸出功率與輸入功率的百分比。交流輸入線路電壓來(lái)自電網(wǎng)，首先要經(jīng)過(guò)整流、濾波電路變成含有一定脈動(dòng)電壓成分的直流電壓，然后進(jìn)入高頻變換部分。本設(shè)計(jì)詳細(xì)描述如下：。 設(shè)計(jì)目的和要求作為企業(yè)，為了贏得電動(dòng)車電器配套市場(chǎng)，組織設(shè)計(jì)電動(dòng)車用鋰電池充電器。近年來(lái)高反壓MOS大功率管的迅速發(fā)展，又將開(kāi)關(guān)電源的工作頻率從20kHz提高到150200kHz，其結(jié)果是使整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的體積更小，重量更輕，效率更高。取而代之的是小型化、重量輕、效率高的隔離式開(kāi)關(guān)電源。習(xí)慣上人們把鋰離子電池也稱為鋰電池，現(xiàn)在鋰離子電池已經(jīng)成為了主流。另外，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)，%。 UC3842。本設(shè)計(jì)通過(guò)認(rèn)真調(diào)查鋰電池充電注意事項(xiàng)，電動(dòng)車用鋰電池充電過(guò)程和充電曲線，綜合運(yùn)用了反激式開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，對(duì)電動(dòng)車用鋰電池充電器做了具體設(shè)計(jì)。電路主要包括整流濾波電路、功率變換電路、穩(wěn)壓電路、恒流電路，充電指示電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池分四個(gè)階段高效率安全充電。 constant current charging 目 錄 目 錄摘 要 IAbstract II1 緒論 1 電動(dòng)車的發(fā)展概況 1 鋰電池簡(jiǎn)述 1 2 設(shè)計(jì)目的和要求 3 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 32 開(kāi)關(guān)電源概述 4 隔離式高頻開(kāi)關(guān)電源 4 本設(shè)計(jì)所用術(shù)語(yǔ) 5 開(kāi)關(guān)電源與線性電源 5 開(kāi)關(guān)電源能量損耗和壽命 6 開(kāi)關(guān)電源分類 73 反激式開(kāi)關(guān)電源 8 反激式開(kāi)關(guān)電源原理 8 主要器件簡(jiǎn)介 11 UC3842芯片簡(jiǎn)介 11 TL431簡(jiǎn)介 15 PC817光耦簡(jiǎn)介 16 UC3842常用的電壓反饋電路 16 輸出電壓直接分壓作為誤差放大器的輸入 16 輔助電源輸出電壓分壓作為誤差放大器的輸入 18 采用線性光耦改變誤差放大器的輸入誤差電壓 194 總體設(shè)計(jì) 21 21 225 主電源部分設(shè)計(jì) 23 輸入電路 23 輸入浪涌電流保護(hù) 23 輸入尖峰電壓保護(hù) 24 輸入濾波電路 25 差模干擾和共模干擾概念 25 濾除干擾信號(hào) 25 變壓器設(shè)計(jì) 26 26 26 變壓器設(shè)計(jì)步驟 28 RCD箝位電路設(shè)計(jì) 32 RCD箝位電路意義 32 RCD箝位電路設(shè)計(jì)步驟 33 34 346控制電路設(shè)計(jì) 35 35 36 37總結(jié) 38致謝 39參考文獻(xiàn) 40附錄1 本設(shè)計(jì)電路原理圖 41附錄2 本設(shè)計(jì)PCB圖 42河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1 緒論 電動(dòng)車的發(fā)展概況電動(dòng)自行車是綠色節(jié)能的交通工具，在城市化發(fā)展的進(jìn)程中電動(dòng)自行車滿足了消費(fèi)者出行半徑增大的需求。兩個(gè)不同口徑的統(tǒng)計(jì)數(shù)字均說(shuō)明，電動(dòng)車的發(fā)展前景可期。鋰離子電池主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在： ⑴比能量高。隔離式開(kāi)關(guān)電源的核心是一種高頻電源變換電路。開(kāi)關(guān)電源的性能價(jià)格比達(dá)到了前所未有的水平，使它在與線性電源的競(jìng)爭(zhēng)中具有先導(dǎo)之勢(shì)。本充電器設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車用鋰電池高性能地充電。當(dāng)鋰電池兩端電壓的升高逐漸接近開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓，恒流電路被破壞，電壓反饋穩(wěn)壓階段開(kāi)始。高頻變換部分的核心是有一個(gè)高頻功率開(kāi)關(guān)元件，比如開(kāi)關(guān)晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管等元件，高頻變換部分產(chǎn)生高頻高壓方波，所得到的高壓方波送給高頻隔離降壓變壓器的初級(jí)，在變壓器的次級(jí)感應(yīng)出的電壓被整流、濾波后就產(chǎn)生了低壓直流。其測(cè)量條件是滿負(fù)載，輸入交流電壓為標(biāo)準(zhǔn)值。低電流調(diào)節(jié)充電：如果鋰電池電壓低于設(shè)定的電壓值,充電周期首先進(jìn)行低電流充電,當(dāng)電池電壓低于一定值時(shí)就要進(jìn)入低電流充電階段。對(duì)于電源效率和安裝體積有要求的地方用開(kāi)關(guān)電源為佳，對(duì)于電磁干擾和電源純凈性有要求的地方（例如電容漏電檢測(cè)）多選用線性電源。⑵高頻：電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻。Rds隨溫度的升高而增大。單端反激式開(kāi)關(guān)電源以主開(kāi)關(guān)管的周期性導(dǎo)通和關(guān)斷為主要特征。由此可知，反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源在輸出功率的同時(shí)，流過(guò)次級(jí)線圈回路中的電流也在對(duì)變壓器鐵心進(jìn)行退磁。其中，i1為流過(guò)變壓器初級(jí)線圈中的電流，i2為流過(guò)變壓器次級(jí)線圈中的電流（虛線所示），Io是流過(guò)負(fù)載的電流（虛線所示）。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖33所示，UC3842基準(zhǔn)電壓輸出端，有50mA注意盡管許多的Rt和Ct值都可以產(chǎn)生相同的振蕩器頻率，但只有一種組合可以得到在給定頻率下的特定輸出靜區(qū)時(shí)間。此放大器從有90dB的典刮自流電流增益和只有57度相位余量的1．OMHz的增益為1帶寬。所用的電流取樣比較器—脈寬調(diào)制鎖存配置確保在任何給定的振蕩器周期內(nèi)，僅有一個(gè)單脈沖出現(xiàn)在輸出端。圖35 電流波形尖脈沖抑制欠壓鎖定采用了兩個(gè)欠壓鎖定比較器來(lái)保證在輸出級(jí)被驅(qū)動(dòng)之前，集成電路已完全可用。它的作用是保護(hù)集成電路免受系統(tǒng)啟動(dòng)期間產(chǎn)生的過(guò)高電壓的破壞。3個(gè)引腳分別為：陰極（CATHODE）、陽(yáng)極（ANODE）和參考端（REF）。線性光電耦合器是一種新型的光電隔離器件，能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或電流信號(hào)，這樣隨著輸入信號(hào)的強(qiáng)弱變化會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的光信號(hào)，從而使光敏晶體管的導(dǎo)通程度也不同，輸出的電壓或電流也隨之不同。勢(shì)必引起電源布線的困難，而且電源工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，容易引起電磁干擾，必然帶來(lái)電路設(shè)計(jì)的困難，所以這種方法很少使用[4]。采用這種方法進(jìn)行反饋控制時(shí)需要從副邊繞組輸出端進(jìn)行取樣，電路如圖311所示。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不僅外接元器件較少，而且在電壓采樣電路中采用了三端可調(diào)穩(wěn)壓管，使得輸出電壓在負(fù)載發(fā)生較大的變化時(shí)，輸出電壓基本上沒(méi)有變化。本電路最大功率發(fā)生在恒流充電階段二結(jié)束恒壓充電開(kāi)始時(shí)?？刂齐娐凡糠职ǖ碗娏髡{(diào)節(jié)控制電路部分、恒流電路部分、充電指示電路部分。5 主電源部分設(shè)計(jì)主電源電路圖如圖51所示。UC3842外圍電路包括振蕩電路，誤差放大器輸入和補(bǔ)償電路，電源啟動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管電路，軟啟動(dòng)電路。當(dāng)輸入濾波電容充滿電后．由于雙向可控硅和電阻是并聯(lián)的，可以把電阻短路，對(duì)其進(jìn)行分流。這樣，就不會(huì)影響整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的效率。把壓敏電阻連在交流電壓的輸入端。在電源進(jìn)線端通常采用如圖52所示電路。～。第一種是變壓器功率的傳送方式，加在原繞組上的電壓，在磁芯中產(chǎn)生磁通變化，使副繞組感應(yīng)電壓，從而使電功率從原邊傳送到副邊。電感與磁芯磁導(dǎo)率有關(guān)，磁導(dǎo)率高，電感量大，儲(chǔ)能多。漏感值大，儲(chǔ)存的能量也大，在電源開(kāi)關(guān)過(guò)程中突然釋放，會(huì)產(chǎn)生尖峰電壓，增加開(kāi)關(guān)器件承受的電壓峰值，也對(duì)絕緣不利，產(chǎn)生附加損耗和電磁干擾。另一部分是勵(lì)磁電流分量，主要產(chǎn)生主磁通，在空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行時(shí)，該勵(lì)磁分量均不變化。 由上邊分析可知，反激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)，在保證輸出功率的前提下，必須注意磁芯飽和問(wèn)題。就像吹氣球一樣，一口氣吹破就相當(dāng)磁芯一次性飽和；每吹一次，就排氣，但每次排氣量都比進(jìn)氣量少一點(diǎn)，這樣循環(huán)幾次后，氣球就會(huì)被撐破的；若每次充排氣量相同，氣球就不會(huì)破的，磁