【正文】 ....................................37 致謝 ................................................................................................................................39 參考文獻 .........................................................................................................................40 6 1 緒論 課題背景及意義 充電器概念和國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 充電器通常指的是一種將交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電的設備。本人完全意識到本聲明的 法律后果由本人承擔。 本科畢業(yè)設計 (論文 ) 中文題目： 基于 UC3843 控制的充電器電路設計 英文題目： THE CHARGER CIRCUIT DESIGN BASED ON UC3843 CONTROL 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。充電器在各個領域用途廣泛，特別是生活領域被廣泛用于手機，相機等常見電器。電池技術的持續(xù)進步也要求要實現(xiàn)快速安全的充電。 充電器模式選擇 恒流充電電流：要考慮電池的實際容量、內(nèi)阻、以及對充電時間的要求等多項因素，電流的大小決定著充電時間的長短，使用小電流充電的好處是：有利于電池在使用較長時間 后，保證充電質(zhì)量，以及夏天充電時，使單位時間內(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。 充電器的發(fā)展趨勢 充電器的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段 : （ 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。充電系統(tǒng)由單片機控制，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)，同一充電器可適應不同種類電池的充電，充電器自適應調(diào)整自己的輸出電流，無需人工選擇，避免操作失誤。同時，對充電電池的性能和工作壽命的要求也不斷地提高。 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。 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合了恒壓源和恒流源的特性。 開關電源采用功率半導體器件作為開關器件，通過周期性間斷工作，控制開關器件的占空比來調(diào)整輸出電壓。 12 圖 23 開關電源的基本構成方框圖 13 3 充電器的總體設計 充電器實現(xiàn)的功能及技術指標 (1) 充 電保護：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，能夠顯示當前的充電狀態(tài)； (3) 技術指標：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。 圖 31 電源電路圖 EMI 抑制電路 我們知道之所以會產(chǎn)生 EMI 干擾，是因為在開關電源中，電壓和電流的突變。高頻變壓器的 EMI 來源集中體現(xiàn)在漏感對應的 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。因此，我們必須將注意力集中到如何降低 EMI電流上。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。 2) 參數(shù)計算 根據(jù)圖 33（ b）可知，輸出電壓是單相脈動電壓，通常用它的平均值與直流電壓等效。 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。為了獲得平滑的直流電壓，可采用濾波電路，濾除脈動直流 電流中 的交流部分，濾波電路常由電容和電感組成。在剛過 時，正弦曲線下降的速率很慢。反之，當 Ｒ L 很大，即 IL 很小時，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。 (2) 濾波電路 利用儲能元件電感器 Ｌ 的電流不能突變的性質(zhì)，把電感 Ｌ 與整流電路的負載Ｒ L 相串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。而本次設計恰是將整流橋送出的脈動直流經(jīng)電容濾波轉(zhuǎn)換成近似直流電壓，故選用電容濾波電路。 (1) 光電耦合器 把發(fā)光器件和光敏器件按適當方式組合，就可以實現(xiàn)以光信號為媒介的電信號變換。 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，并且小信號時性能較好，能以線性特性進行隔離控制。這些集成電路具有可微調(diào)的振蕩器、能進行精確的占空比控制、溫度補償?shù)膮⒖?、高增益誤差放大器。 在電路工作時， R13 這個電阻也有非常重要的功能?？蓱糜诜糯?.由于場效應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。故只要加上正向電壓 VDS，就有電流。這種抑制器的振幅有 50V，所以這個電壓會疊加在開關上。隨著充電的進行，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。選用 TDK 公司的 PC40 材質(zhì)的磁心，相當于 Philips3C85 材質(zhì)一次電感量的計算 : 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 二極管 )： ns=(Us+Ufwd)(1δ max)np/(δ min Uin(min)dc) =(44+)()48/( 127)=17T 式（ 326） 設計中所采用的變壓器由一次線圈、二次級線圈組成。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。 圖 318 穩(wěn)壓管伏安特性曲線 選用的穩(wěn)壓二極管，應滿足應用電路中主要參數(shù)的要求。取在 R15 的電壓降為 ，則輸出電流檢測電阻 R15按下式計算： R15=。 VD C1 C16 和 IC3（ 78L12）為 IC2 及充電狀態(tài)指示電路提供 +5V 電壓。 34 圖 319 電池電壓狀態(tài)顯示電路圖 總體電路的設計及工作原理 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 脈動直流電壓，由電容器 C2 將其濾波成 DC 電壓。二極管 VD電容器 C1 C1 C14 用來整流和平滑輸出電壓。因此 1 腳輸出高電平，由 R32 給 V2 提供基極驅(qū)動電流，因此 V2 導通， LED2(紅色 )被點亮，表示電池正處于充電狀態(tài)。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(nèi)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。 LED 組成顯示電路，能直觀的反映出電池的工作狀態(tài)，便于使用者操作。從預測的成本來看，預測成本與目標成本利潤基本一致，預算經(jīng)濟指標完全可以達到的，在經(jīng)濟和技術上是可行的。并在畢業(yè)設計過程中給我指出了不少缺點，提出了多條有益的建議。對本 文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。 40 參考文獻 １趙繼文，何玉彬 .傳感器與應用電路設計 . 北京 :科學出版社 .20xx 2丁鎮(zhèn)生 .傳感器及傳感技術應用 .北京 :電子工業(yè)出版社 .1997 3 陳鳴，謝希仁 .計算機網(wǎng)絡的硬件接口技術 .南京 :南京大學出版社 .1994 4趙雅君 .家用電器中的自動控制系統(tǒng) .北京 :中國輕工業(yè)出版社 .1996 5 顧瑞龍 .控制理論及電液控制系統(tǒng) . 北京 :機械工業(yè)出版社 .1987 6 楊恒 .開關電源典型設計實例精選 .北京 :中國電力出版社 .20xx 41 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下進行的研究工作所取得的成果。一路走來有我的母校陪我一起成長，感謝我的母校，祝我的母校越來越好?，F(xiàn)在市場上的電子產(chǎn)品繁多，從而致使可充電電池需要大量的充電器配用。這次的設計對以后的工作學習都有很大的幫助。 開始是搜集資料。當電池電壓未充滿時， R15 上的電壓高，該高電壓由 R33 送到 IC2A 的反相輸入端 3 腳，而同相輸人端則由 R2 R2 R24 組成的分壓電路提供比較電壓。 R5可以使 Ucc 更穩(wěn)定和抵抗噪聲。因此IC2 組成的比較電路可根據(jù)電池的充電電流與端電壓自動調(diào)整合適的電壓值。 式（ 329） R19+20= ????? KRU r efU o u t )(21)1)4 3 1(( 式（ 330） 為調(diào) 節(jié)方便， R1 R20 選用兩個電阻串聯(lián)， R19＝ 75K?0， R20＝ 3K?。因為擁有較低的寄生電感和較低的等效電阻，所以并聯(lián)較單個電容效果 好，能有效減小紋波電壓。因為這種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或 32 電壓基準元件使用。 穩(wěn)壓管也是一種晶體二極管，它是利用 PN 結的擊穿區(qū)具有穩(wěn)定電壓的特性來工作的。 因電源的外形尺寸較小，特別是高度較低。由電池的充電特性可知，在電池充電的初期，提供一 個較大的充電電流．使電池的極板能被快速的激化，之后用小電流慢充。振鈴由 RCD 網(wǎng)路來抑制。 29 本次設計選擇 N 溝道場耗盡型場效應管。 (3) 場效應管 場效應晶體管簡稱場效應管 .由多數(shù)載流子參與導電 ,也稱為單極型晶體管 .它屬于電壓控制型半導體器件。其管教功能說明如表 31 所示 表 31 UC3843 管腳功能說明 27 通過以上的理解，本設計采用 8腳的 UC3843。由于它具有隔離控制作用，故能夠有效的保護場效應管，控制充電過程中電壓的變化。 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。在輸出短路時，輔助繞組電壓將會跌落， UC3843 將會周期性進入啟動模式。 圖 311 電感濾波電路圖 23 圖 312 電感濾波電路波形圖 通過對比可知，電容濾波的特點為結構簡 單、輸出電壓高、脈動小。 此外，對 濾波電容器的選擇除電容量外，還有耐壓值。顯然。先假設二極管關斷，電容 C 就要以指數(shù)規(guī)律向負載 Ｒ L 放電。 20 濾波電路 濾波電路中整流 電路輸出的直流電壓脈動大，僅適用于對直流電壓要求不高的場合，如電鍍、電解等設備。 根據(jù)圖 35 可知，輸出電壓在一個工頻周期內(nèi)，只是正半周導電，在負載上得