【正文】 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。 LM324 是雙運(yùn)放集成電路 ,這里接成兩個(gè)電壓比較器 。 在充電過程中， 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，無反向電壓，最大電壓為 12UURM ? 。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。此時(shí)的場(chǎng)效 應(yīng)管 Q14N90C 無電壓提供，處于斷開狀態(tài)，充電完畢。 34 第 五 章 總結(jié)與展望 在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間通過與別人設(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。在線路的設(shè)計(jì)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(shù)所在范圍之外，每當(dāng)無法實(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)。比如說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。論文的設(shè)計(jì) 和實(shí)驗(yàn)成功的展現(xiàn)在我們面前，對(duì)自己而言有種收獲的感覺，心里很有成功感！這次的設(shè)計(jì)對(duì)以后的工作學(xué)習(xí)都有很大的幫助。老師將初稿修改后及時(shí)反饋給我，看了之后才發(fā)現(xiàn)論文中的論文漏洞很多，特別是論文的格式問題，有些段落間距設(shè)置不合格，標(biāo)題的字體和大小等，在寫的時(shí)候往往把這些給疏漏掉，還有就是頁眉頁腳不同標(biāo)題的設(shè)置問題。 整體調(diào)試 33 （ 2）由于最高充電電壓由 運(yùn)算放大器的反相基準(zhǔn)端電壓來決定的，而根據(jù)不同的充電電流，需要不同的充電電壓，因此在選取電阻時(shí)要經(jīng)過計(jì)算，選取適當(dāng)?shù)碾娮?，而?jīng)過計(jì)算出的電阻有的不好找，但因?qū)﹄姵氐某潆婋娏饕蟛皇呛車?yán)格，可以用阻值相近的電阻代替。 在充電完畢時(shí)，蓄電池電壓非常接近充電電壓，此時(shí)二極管 D8 處于截止?fàn)顟B(tài)，反向電壓 VEE 較大， U2BLM324 正極輸入電壓大于負(fù)極，一直處于輸出高電平狀態(tài)， U2ALM324 則相反，一直處于輸入低電平狀態(tài)，因此 LED2 一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，一直發(fā)出綠光。 5U = 電壓與 VEE 之間連接 2 個(gè)電阻，經(jīng)電阻分壓后送給 U2ALM324和 U2BLM324 兩個(gè)比較器的負(fù)端使用 ，而正端接地，電壓為 0。 30 圖 整體調(diào)試 31 第 四 章 整體調(diào)試 整體電路的連接 及工作原理 在連接完各部分電路后對(duì)整體電路進(jìn)行連接，整體電路如圖 所示 。 U2D 的工作原理為當(dāng)輸出電壓 44V 因負(fù)載或來電的原因逐漸減小時(shí)，經(jīng)R27/ R9 的分壓，將低于 ，送到 U2D 的同向輸入端，與反向輸入端的 比較（ R11 直接接到 TL431 的 ），使 D16 二極管趨于截止，經(jīng) R10 送到 PC817光電耦合器，其發(fā)光強(qiáng)度削弱，內(nèi)部三極管趨于截止， Q2 趨于截止， Q1 柵極電位升高，漏源之間更趨向接通，從而使輸出電壓升高，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用。 圖 基準(zhǔn)電路的設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓電源的輸出電壓（或輸出電流）需要精確控制，要想獲得精確、穩(wěn)定的輸出電壓（或輸出電流），必須有一個(gè)參數(shù)相對(duì)準(zhǔn)確、穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓（或電流）作參考，該部分電路見圖 所示。 充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 27 圖 過流保護(hù)電路 的 設(shè)計(jì) 過流保護(hù)電路由 R Q2 組成，見圖 。 由此可見，本次設(shè)計(jì)中的振蕩電路應(yīng)選擇自激式振蕩 。這樣， Q1 完成了充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 25 一個(gè)由關(guān)斷→微導(dǎo)通→導(dǎo)通→微導(dǎo)通→迅速關(guān)斷的過程，形成一個(gè)振蕩周期。當(dāng) v2 正半周時(shí)， D D3 導(dǎo)電，電感中的電流將滯后 v2。 電容濾波電路的計(jì)算比較麻煩，因?yàn)闆Q定輸出電壓的因素較多。所以在 t2 到 t3 時(shí)刻，二極管導(dǎo)電， Ｃ 充電， Vi=Vo 按正弦規(guī)律變化；t1 到 t2 時(shí)刻二極管關(guān)斷， Vi=Vo 按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為 RLC。 圖 電容濾波電路 2) 電容濾波電路工作 原理 22 若 v2 處于正半周，二極管 D D3 導(dǎo)通，變壓器次端電壓 v2 給電容器 C 充電。而在有些設(shè)備中，如 電子儀、自動(dòng)控制裝備等，則要求直流電壓非常穩(wěn)定。負(fù)載上輸出平均電壓為 流過負(fù)載和二極管的平均電流為 20 (a)電路圖 (b)波形圖 圖 單相半波整流電路 二極管所承受的最大反向電壓 (3) 單相全波整流電路 單相全波整流電路如圖 (a)所示，波形圖如圖 (b)所示。單相橋式整流電路的波形圖見圖 （ b）。在小功率整流電路中，常見的整流電路有單相半波、全波、橋式整流電路等。 充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 17 第 三 章 充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 電動(dòng) 自行車充電器的設(shè)計(jì)方案可謂是多種多樣，本次設(shè)計(jì)主要以模擬器件為核心器件設(shè)計(jì)并制作了充電電源及控制電路。但如果在設(shè)計(jì)、分析應(yīng)用 TL431系統(tǒng) 總體 的設(shè)計(jì) 15 的電路時(shí)，這個(gè)模塊圖對(duì)開啟思路，理解電路都是很有幫助的，本文的一些分析也將基于此模塊而展開。 它 的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意的設(shè)置到從 Verf（ ）到 36V 范圍內(nèi)的任何值。當(dāng)輸入電壓變高時(shí)，二極管 D1 截止，電源電壓 R3 給電容 C1 充電，當(dāng) C1 上充電電壓大于 U1時(shí)，既 U2U1， A1 輸出又變?yōu)楦唠娖?，從而結(jié)束了一次單穩(wěn)觸發(fā)。 若選擇 U1U2，則當(dāng)輸入電壓 Ui 越出 [U2， U1]區(qū)間范圍時(shí)， LED 點(diǎn)亮，這便是一個(gè)電壓雙限指示器。此電路亦可用于一般的選頻放大。而對(duì)信號(hào)源的影響極小。Co 和 Ci為耦合電容。此放大器可代替晶體管進(jìn)行交流放大，可用于擴(kuò)音機(jī)前置放大等。由于它具有 隔離控制作用，故能夠有效的保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管，控制充電過程中電壓的變化。如果使用非線性光耦，有可能使振蕩波形變壞，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)寄生振蕩，使數(shù)千赫的振蕩頻率被數(shù)十到數(shù)百赫的低頻振蕩依次為號(hào)調(diào)制。但光電耦合器的體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、開關(guān)速度比繼電器快，且無觸點(diǎn)、耗能少。 本次設(shè)計(jì)選擇 N 溝道場(chǎng)耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管。 場(chǎng)效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換 .常用于多級(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換 .場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻 .場(chǎng)效應(yīng)管可以方便地用作恒流源 。 5) 效率 指次級(jí)功率 P2 與初級(jí)功率 P1 比值的百分比。 按防潮方式分類：開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。 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。其伏安特性見穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用，通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓。穩(wěn)壓管在穩(wěn)壓設(shè)備和一些電子電路中獲得廣泛的應(yīng)用。 圖 根據(jù) 圖 ，顯然需要 運(yùn)算放大器、光電耦合器、場(chǎng)效應(yīng)管 等功能部件，其中的每一個(gè)功能部件又都有多種選擇的余地，當(dāng)我們對(duì)每一個(gè)功能部件進(jìn)行分析、比較、選擇和確定后，總體方案便確定下來了。 ③ 采用 LM324 四運(yùn)放器進(jìn)行電壓比較，可實(shí)現(xiàn)電路比較功能。該電路能夠?qū)崿F(xiàn) 電壓的自動(dòng)轉(zhuǎn)換、充電過程的自動(dòng)保護(hù)及充電狀態(tài)的指示，克服了種種充電時(shí)的隱患。 電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也極大的推進(jìn)了電力的利用。物美價(jià)廉使其得到廣泛應(yīng)用。主電路主要分為電源電路、振蕩電路、電壓保護(hù)電路、 充電狀態(tài) 指示電路四個(gè)單元電路。也就是說，充電器輸出最大達(dá)到 44V/3A/130W，已經(jīng)可滿足。其間用到了精密基準(zhǔn)穩(wěn)壓源及四運(yùn)放集成電路等重要元件。 （ 3） 電壓參數(shù)： 22V 交流轉(zhuǎn)換成 44V 直流。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具 有很高電阻的半導(dǎo)體器件。這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng)， 或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí)，負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。 系統(tǒng) 總體 的設(shè)計(jì) 5 2) 穩(wěn)定電流 Iz 穩(wěn)壓管工作時(shí)的參考電流值。故選擇穩(wěn)壓二極管維持電路的正常運(yùn)行。 按用途分類：電源變壓器、調(diào)壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器。通過變壓器振蕩頻率的改變，輸出電壓改變，經(jīng)負(fù)載電路的控制，輸出可供充電的電壓。下面將對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管的特性進(jìn)行比較，如表 所示。電路中場(chǎng)效應(yīng)管 通過導(dǎo)通與關(guān)斷控制變壓器的振蕩周期，達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。 非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的，這類光耦適合于開關(guān)信號(hào)的傳輸，不適合于傳輸模擬量。 3) 在觸發(fā)電路上的應(yīng)用 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。每一組運(yùn)算放大器可如圖所示的符號(hào)來表示，它有 5 個(gè)引出腳，其中 “+”、 “”為兩個(gè)信號(hào)輸入端， “V+”、 “V”為正、負(fù)電源端， “Vo”為輸出 端。 放大器電壓放大倍數(shù) Av 僅由外接電阻 Ri、 Rf 決定： Av=Rf/Ri。其中的 R R2 組成1/2V+分壓電路，通過 R3 對(duì)運(yùn)放進(jìn)行偏置。 12 圖 4) 有源帶通濾波器 許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作為帶通濾波器，以選出各個(gè)不同頻段的信號(hào)，在顯示上利用發(fā)光二極管點(diǎn)亮的多少來指示出信號(hào)幅度的大小。此時(shí)運(yùn)放便形成一個(gè)電壓比較器，其輸出如不是高電平（ V+），就是低電平（ V或接地）。 圖 6) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 見圖 。剛加電時(shí)， U1U2，運(yùn)放 A1 輸出低電平，隨著電容 C1 不斷充電， U2 不斷 升高，當(dāng) U2U1 時(shí)， A1輸出才變?yōu)楦唠娖健?3 個(gè)引腳分別為：陰極（ CATHODE）、陽極（ ANODE）和參考端（ REF）。顯見，這個(gè)深度的負(fù)反饋電路必然在 VI等于基準(zhǔn)電壓處穩(wěn)定，此時(shí) Vo=(1+R1/R2)Vref。通過這幾部分的整合，從而實(shí)現(xiàn)充電器的功能。 單相 整流電路 (1) 單相橋式整流電路 1) 工作原理 18 單相橋式整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，如圖 （ a）所示。脈動(dòng)系數(shù) S 定義為二次諧波的幅值與平均值的比值。 通過對(duì)比可知， 單相橋式整流電路的變壓器中只有交流電流流過，而半波和全波整流電路中均有直流分量流過。電容器 C 對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗小，所以 C 應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容 C 就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載 Ｒ L 放電。顯然。 此外，對(duì)濾波電容器的選擇除電容量外，還有耐壓值。 24 圖 電感濾波電路 圖 電感濾波電路波形圖 通過對(duì)比可知，電容濾波的特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出電壓高、脈動(dòng)小。 圖 振蕩電路 的 振蕩方式 振蕩電路一般可分為自激式和它激式兩種。 圖 (2) 三點(diǎn)式 振蕩電路 圖 （ a)為三點(diǎn)振蕩電路及其交流等效電路，從圖 （ b）看出，與發(fā)射極相接為電容，集極度與基極之間接電感，服從于共射三點(diǎn)振蕩電路對(duì)電抗性的要求，故能振蕩 圖 一般反饋系數(shù) F=C1/C2 取 之間，由于該電路的輸入端接電容，而容抗又隨頻率增加而減小，所以輸入電壓中的高次諧波分量將明顯地受到抑制，使輸出波形良好，該電路的缺點(diǎn)是：用調(diào)節(jié)電容來改變頻率時(shí)，會(huì)使反饋系數(shù)改變，所以通常用改進(jìn)型的電容三點(diǎn)振蕩電路 。由高頻開關(guān)變壓器 上 次級(jí) 線圈 感應(yīng)的電壓經(jīng)過 D8 二次整流 E2 高頻濾波得到的主輸出電壓可供各負(fù)載使用。 TL431 是精密穩(wěn)壓專用集成電路。 由充電電流取樣電阻 R12 取得的電壓變化信號(hào) ,經(jīng)R18 送入 U2B 的反向輸入端 。當(dāng) 1U =220V 電壓加至變壓器