【正文】 到的是半個正弦波。 在負載電阻上正、負半周經過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。所以在交流輸入端采用適當的濾波器，可以很有效的抑制干擾。 從 EMl 產生的機理來分析，僅僅是簡單地將電容從電路個移除或減小其數值一般情況不太可行，因為這樣做會顯著增加 EMI。功率開關管工作在 OnOff 快速循環(huán)轉換的狀態(tài)， dv/dt 和di/dt 都在急劇變換，因此，功率開關管既是電場耦合的主要干擾源，也是磁場耦合的主要干擾源。濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負載電阻兩端并聯電容器 C，或與負載串聯電感器 L，以及 由電感、電容組合而成的各種復式濾波電路。調高開關頻率的同時，由于反饋放大器的頻率特性得到改善，開關電源的瞬態(tài)響應問題也能得到改善。第一個方向是對開關電源的核心單元 —— 控制電路實現集成化；第二個方向則是對中、小功率開關電源實現單片集成化。輸出特性關系如圖 21(b)所示： 恒功率源往往沒有類似的缺點，它即可看作恒壓源的電流，又可看作恒流源的電壓。而智能充電器具有操作簡單、可靠性高和通用性強等優(yōu)點，是充電器家族中一個重要的組成部分，也是未來充電器發(fā)展的主要方向。電池技術的持續(xù)進步也要求要實現快速安全的充電。自適應充電器遵循各類電池的充、放電規(guī)律進行充、放電。因此從涓流充電開始定時，延時一定時間后停止涓流充電，以在保證電池充滿的前提下，從根本上杜絕電池熱失控的發(fā)生。當對充電電池充電時，電能轉變?yōu)榛瘜W能，實現向負荷供電，伴隨吸熱過程。根據調查研究，在我國的充電器市場上手機、數碼相機、筆記 本電腦、電動自行車這四種產品的充電器已經占據了整個充電器市場份額的 90%以上。 本課題是設計基于 UC3843 構成的 80W 充電器 ，主要由開關電源電路、 EMI抑制電路、反激式直流轉換電路、輸出整流濾波與隔離電路和電池電壓狀態(tài)顯示電路等組成，能達到的技術性能如下：輸入電壓為 90~264V，輸出電壓為44V/，具有恒壓恒流特性，同時具有體積小、轉換效率高等優(yōu)點。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標明。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。充電器是采用電力電子半導體器件，將電壓和頻率固定不變的交流電變換為直流電的一種靜止變流裝置。因此需要對充電過程進行更精確的監(jiān)控，以縮短充電時間，達到最大的電池容量，并且防止電池損耗。但是過小的電流又會影響到充電的時間。 （ 2）恒流 /限壓式充電器 這是充電器發(fā)展的第二階段，這種模式的充電器占據了充電器市場近半個世紀。 采用單片機技術的智能充電器在我國的研究發(fā)展比較晚，因其體積小、動態(tài) 響應 速度快、輸出紋波小、效率高等特點，近年來得到國內外的廣泛研究與關注，特別在通信、電 力等領域中，己經得到了普遍的研究與使用。 然而電池是一種化學電源，是通過能量轉換而獲得電能的器件。只有正確地維護好電池的特性，才能充分發(fā)揮充電電池的優(yōu)勢。在另一方面，許多適當的充電特性更趨于具有恒流源有電壓限制或恒壓源有電壓限制的 特性。開關電源的基本構成如圖 23所示，其中 DC/DC變換器進行功率轉換，它是開關電源的核心部分，此外還有啟動、過流與過壓保護、噪聲濾波等電路。 充電器控制電路設計 根據要求和技術指標， 本設計研究的充電器主要是為了實現對充電過程的保護，充電狀態(tài)顯示， 本充電器的設計包含五部分，即電源電路、輸出整流濾波與隔離電路、檢測控制電路及充電狀態(tài)指示電路。即高 dv/dt 和 di/dt、是其 EMI 產生的主要原因。 (3)整流二極管。 目前已有一些減小共模 EMI 電流的方法。 R1， R2是泄放電阻。 17 （ a） 橋式整流電路 （ b）波形圖 圖 33 單相橋式整流電路圖及波形圖 流過負載的平均電流為 : 式（ 31） 流過二極管的平均電流為 : 式（ 32） 二極管所承受的最大反向電壓 : 式（ 33） 流過負載的脈動電壓中包含有直流分量和交流分量，可將脈動電壓做傅里葉分析，此時諧波分量中的二次諧波幅度最大。輸出平均電壓為 : 式（ 38） 流過負載的平均電流為 : 式（ 39） 二極管所承受的最大反向電壓： 式（ 310） 單相全波整流電路的脈動系數 S 與單相橋式整流電路相同。 (1) 容濾波電路 1) 電路的組成 現以單相橋式整流電容濾波電路為例來說明。所以剛過 時二極管仍然導通。所以電容濾波適合輸出電流較小的場合。 橋式整流電感濾波電路如圖 311 所示。 所以在電源電路中采用了 單相橋式整流電路及濾波電路 如圖 312。采用這種組合方式制成的器件稱為光電耦合器。 常用的線性光耦是 PC817A— C系列。電流取 樣比較器，是驅動功率 MOSFET 的理想器件。如果不接，出于負載的增加引起輸出電壓的跌落，這個跌落的值 (幅度 )將會超出期望值。 場效應管可以用作電子開關。電路中場效應管通過導通與關斷控制變壓器的振蕩周期，達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)。另外再提供 50V 的裕量，以保證開關管的可靠性。 圖 317 輸出整流濾波與隔離電路圖 變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。通過變壓器振蕩頻率的改變，輸出電壓改變，經負載電路的控制，輸出可供充電的電壓。穩(wěn)壓二極管的特點就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值應與應用電路的基準電壓值相同，穩(wěn)壓二極管的最大穩(wěn)定電流應高于應用電路的最大負載電流 50%左右。 式（ 328） 所以 選用 56mΩ、 金屬膜電阻或錳銅絲。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。這個電壓供給變壓器 T1 的一次線圈。 PCl 通過光耦推動一次邊電路以保證輸出電壓的穩(wěn)定。同時 1腳輸出電平又送到 IC2B 的反相輸入 端．而同相輸入端 5腳則同樣由 R2 R2 R24 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。 在此次的設計中，我主要完成了： EMI 抑制電路的設計、輸出整流濾波與隔離電路的設計、輸出電壓電流檢測控制電路和電池電壓狀態(tài)顯示電路的設計。 (1)目標成本：見表 51 表 51 基于 UC383 組 成的 80W 充電器采用的主要元器件及價格表 序號 元器件名稱 型號 數量 金額 （ 元 ）1 電流控制器 UC3843 1 2 運算放大器 LM393 2 3 電阻 RES2 33 14 電容 CAP 17 65 二極管 DIODE 9 16 光耦 OPTIOISO1 2 7 LED 燈 LED 2 8 三極管 NPN 1 2 9 MOS 管 MOSFET N 1 10 穩(wěn)壓二極管 ZENER1 2 11 肖特基二極管 MBR30150CT 1 12 其它 13 人工費用等 3合計 20 （ 2）初步成本預算 根據本產品在制造過程中所需的原材料（ 14 元）、工人勞務費（ 2 元）、和其他不可預見費用（ 1 元）。本設計的各項功能很好的體現了現實的使用要求，并且該產品市場前景非常廣闊。李老師嚴謹的治學態(tài)度深深感染了我。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 最后要感謝我的家人給了鼓勵，是他們默默的支持和奉獻才讓我有今天才成就，當然也要感謝我的同學和朋友陪伴著我度過了美好的大學時光，是他們讓我的生活和學習變的豐富多彩。絢爛多彩的大學生活有喜也有悲，有成就也有失落。設計中采用的基于 UC3843 控制的充電器，性價比較理想。 總體說來，經過此次設計，使我學會了怎樣根據要求去設計電路，鍛煉了自己的細心和設計能力。 圖 320 充電器原理圖 36 4 總結 在畢業(yè)設計期間 通過與別人設計的對比讓我學到了很多的東西和認識了自身的不足。 IC2A、 V LED R2 R2 R2 B3 B3 B33 組成電池充電指示電路。從輔助繞組線圈，由電容器 C5，電阻 R5，二極管 VD6 組成的電路網絡提供電壓給 IC1。此電壓與原 R 端的取樣電壓疊加來控制輸出電壓。在開關電源的二次端，預設通過分壓電阻的電流為 ，就可以計算出另一個取樣電阻的阻值 ： 33 R21=Ursf(431)/Idiv=，取 。輸出濾波電解電容的方程式定義為： Cout=Iout(max)/fUrip(max)=(70103Hz)=260Uf 式（ 327） 所以 輸出電容可以用兩個 180uF 的電容并聯或者用一個 330uF 的電容。利用這一特性，穩(wěn)壓管在電路中能起穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓二極管是根據擊穿電壓來分檔的。二極管是一個具有單向導電的器件，可整流濾波。 30 因被充電電池在充滿電后端電壓不可能超過 63V，為了減小在隔離二極管上的功耗，可選用低功耗的肖特基二極管。阻尼振蕩的振幅被認為是存儲在漏感中的能量。 28 表 32 各種場效應管特性比較圖 結構種類 工作方式 符號 電壓極性 轉移特性 iD = f (vGS) 輸出特性 N 溝道 MOSFET 耗盡型 + 增 強 型 + + P 溝道 MOSFET 耗盡型 + 增強型 P 溝道 JFET 耗盡型 + 場效應管和三極管的功能、作用一樣，可以用于放大、振蕩、開關電路。陰極電流必須給足 ，通過 R13 陰值為 ： ?????? 9 3 3)3(^ 3 113 ItlV ledR 式（ 316） 所以 R13 選 1K 的電阻 。 S014封裝的圖騰式輸出級有單獨的電源和接地管腳。 本次設計選用的光耦即為 PC817A— C系列。與變壓器相比，工作頻率范圍寬，耦合電容小，輸入輸出之 間絕緣電阻高，并能實現信號的單方向傳遞。因為當輸入高電壓時，在啟動電阻上存在著較大的功耗，因此將其改接到交流端則功耗至少減少了 1／極少的幾個開關周期后，芯片將由輔助繞組供電。因橋式電路的對稱性和電感中電流的連續(xù)性，四個二極管 D D3； D D4 的導電角都是 180176。 式（ 314） 4) 電容濾波電路的 外特性 圖 310 電容濾波外特性曲線圖 整流 濾波電路中，輸出直流電壓 VO 隨負載電流 IO 的變化關系曲線如圖 310所示。 21 圖 38 電容 濾波電路波形圖 需要指出的是，當放電時間常數 RLC 增加時， t1 點要右移， t2 點要左移，二極管關斷時間加長，導通角減??；反之， RLC 減少時，導通角增加。 當 v2 到達 時，開始下降。因此，設計中采用單向橋式整流電路對交流電壓進行整流，從而得到脈動直流。單相半波整流電路如圖 35(a)所示，波形圖如圖 35(b)所示。 當負半周時，二極管 D D4 導通，在負載電阻上得到正弦波的負半周。 在這里我們采用交流輸入，而交流輸入分為低頻段差模騷擾和高頻段共模騷擾。準確的說， PCB 是上述干擾源的耦合通道， PCB 布線的優(yōu)劣直接對應著對上述 EMI 源抑制的好壞。 (1)功率開關管。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。但對于開關電源，輸入的瞬態(tài)變化比較多地表現在輸出端。近 20 多年來，集成開關電源沿著下