【正文】 說明 在調(diào)試過程中，將充電器的接 220V 電壓的兩條導(dǎo)線與插頭接好，注意用膠布將接口出包好，以防導(dǎo)線裸露出接觸造成短路，連接完后用萬用表測量插頭兩端是否短路，檢查完畢后將充電電池放入事先購買好的充電插槽中，接入 220V電源，發(fā)光二極管亮，電池兩端產(chǎn)生電壓，則充電開始，經(jīng)過一端時間后檢查電池兩端電壓是否發(fā)生變化，放電電路的檢查也和充電電路的檢查差不多。當(dāng) 1U =220V 電壓加至變壓器后，變壓器的工作出現(xiàn)兩種狀態(tài)，即 MOS 場效應(yīng)管Q14N90C 的導(dǎo)通與閉合。 TL431 是精密穩(wěn)壓專用集成電路。 圖 (2) 三點式 振蕩電路 圖 （ a)為三點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，服從于共射三點振蕩電路對電抗性的要求，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，該電路的缺點是：用調(diào)節(jié)電容來改變頻率時，會使反饋系數(shù)改變，所以通常用改進型的電容三點振蕩電路 。 24 圖 電感濾波電路 圖 電感濾波電路波形圖 通過對比可知，電容濾波的特點為結(jié)構(gòu)簡單、輸出電壓高、脈動小。顯然。電容器 C 對直流開路，對交流阻抗小，所以 C 應(yīng)該并聯(lián)在負載兩端。脈動系數(shù) S 定義為二次諧波的幅值與平均值的比值。通過這幾部分的整合，從而實現(xiàn)充電器的功能。 3 個引腳分別為：陰極（ CATHODE）、陽極（ ANODE）和參考端（ REF）。 圖 6) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 見圖 。 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，以選出各個不同頻段的信號，在顯示上利用發(fā)光二極管點亮的多少來指示出信號幅度的大小。 放大器電壓放大倍數(shù) Av 僅由外接電阻 Ri、 Rf 決定： Av=Rf/Ri。 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載隔離地問題。電路中場效應(yīng)管 通過導(dǎo)通與關(guān)斷控制變壓器的振蕩周期，達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)。通過變壓器振蕩頻率的改變，輸出電壓改變，經(jīng)負載電路的控制，輸出可供充電的電壓。故選擇穩(wěn)壓二極管維持電路的正常運行。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， 或其它原因造成電路中各點電壓變動時，負載兩端的電壓將基本保持不變。 （ 3） 電壓參數(shù)： 22V 交流轉(zhuǎn)換成 44V 直流。也就是說，充電器輸出最大達到 44V/3A/130W，已經(jīng)可滿足。物美價廉使其得到廣泛應(yīng)用。該電路能夠?qū)崿F(xiàn) 電壓的自動轉(zhuǎn)換、充電過程的自動保護及充電狀態(tài)的指示，克服了種種充電時的隱患。 圖 根據(jù) 圖 ，顯然需要 運算放大器、光電耦合器、場效應(yīng)管 等功能部件，其中的每一個功能部件又都有多種選擇的余地，當(dāng)我們對每一個功能部件進行分析、比較、選擇和確定后，總體方案便確定下來了。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。 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。 場效應(yīng)管很高的輸入阻抗非常適合作阻抗變換 .常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換 .場效應(yīng)管可以用作可變電阻 .場效應(yīng)管可以方便地用作恒流源 。但光電耦合器的體積小、重量輕、壽命長、開關(guān)速度比繼電器快，且無觸點、耗能少。由于它具有 隔離控制作用，故能夠有效的保護場效應(yīng)管，控制充電過程中電壓的變化。Co 和 Ci為耦合電容。此電路亦可用于一般的選頻放大。當(dāng)輸入電壓變高時，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，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)。但如果在設(shè)計、分析應(yīng)用 TL431系統(tǒng) 總體 的設(shè)計 15 的電路時，這個模塊圖對開啟思路，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。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。負載上輸出平均電壓為 流過負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。 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。 電容濾波電路的計算比較麻煩，因為決定輸出電壓的因素較多。這樣， Q1 完成了充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 25 一個由關(guān)斷→微導(dǎo)通→導(dǎo)通→微導(dǎo)通→迅速關(guān)斷的過程，形成一個振蕩周期。 充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 27 圖 過流保護電路 的 設(shè)計 過流保護電路由 R Q2 組成，見圖 。 U2D 的工作原理為當(dāng)輸出電壓 44V 因負載或來電的原因逐漸減小時，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，實現(xiàn)穩(wěn)壓作用。 5U = 電壓與 VEE 之間連接 2 個電阻，經(jīng)電阻分壓后送給 U2ALM324和 U2BLM324 兩個比較器的負端使用 ，而正端接地，電壓為 0。 整體調(diào)試 33 （ 2）由于最高充電電壓由 運算放大器的反相基準端電壓來決定的，而根據(jù)不同的充電電流，需要不同的充電電壓，因此在選取電阻時要經(jīng)過計算，選取適當(dāng)?shù)碾娮?，而?jīng)過計算出的電阻有的不好找，但因?qū)﹄姵氐某潆婋娏饕蟛皇呛車栏?，可以用阻值相近的電阻代替。論文的設(shè)計 和實驗成功的展現(xiàn)在我們面前，對自己而言有種收獲的感覺，心里很有成功感！這次的設(shè)計對以后的工作學(xué)習(xí)都有很大的幫助。在線路的設(shè)計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)無法實現(xiàn)自己的想法或者運行不下去的時候，我就會出現(xiàn)浮躁的情緒，但是我沒有放棄，而是適時地調(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。此時的場效 應(yīng)管 Q14N90C 無電壓提供，處于斷開狀態(tài)，充電完畢。 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 ? 。由輔助控制 回路用電壓經(jīng) Z2 穩(wěn)壓，進一步由 Z1 進行能隙電路 TL431 穩(wěn)壓，產(chǎn)生 的基準，用于精確控制主回路輸出電壓。 (1) 反 饋式振蕩電路 圖 （ a)為變壓器反饋振蕩電路，其正反饋過程是：若輸入 Ui 為上正下負，對于振蕩頻率，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 為上負下正，由于同名端決定了 Uf 為上正下負， 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 為次級折算到初級的等效電阻， M 為互感系數(shù)。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(dǎo)電角都是 180176。 圖 電容濾波電路波形 需要指出的是，當(dāng)放電時間常數(shù) RLC 增加時， t1 點要右移， t2 點要左移，二極管關(guān)斷時間加長，導(dǎo)通角減?。环粗?， RLC 減少時，導(dǎo)通角增加。 濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波。 （ a）橋式整流電路 （ b）波形圖 圖 單相橋式整流電路 流過負載的平均電流為 流過二極管的平均電流為 充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 19 二極管所承受的最大反向電壓 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。本次設(shè)計主要分為四個模塊，即電源電路、振蕩電路、電壓保護電路及燈光指示電路。 圖 圖 是該器件的符號。 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、短路、斷路報警等。 R R2 組成 1/2V+偏置，靜態(tài)時 A1 輸出端電壓為 1/2V+，故運放 A2A4 輸出端亦為 1/2V+，通過輸入輸出電容的隔直作用，取出交流信號。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。 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，對于一般的電子開關(guān)來說是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實現(xiàn)。 故 只要加上正向電壓 vDS，就有電流 iD。 設(shè)計中所采用的變壓器由初線圈、上次級線圈、下次級線圈組成，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，從而為負載電路提供穩(wěn)定的電壓。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。 （ 2） 充電顯示：通過 LED 燈的閃爍，能夠顯示當(dāng)前的充電狀態(tài)。根據(jù)電動自行車鉛酸蓄電池的特點，當(dāng)其為 36V/12AH 時，采用限壓恒流充電方式，初始充電電流最大不宜超過 3A。本設(shè)計是基于對電動車充電，采用普通的電子元件、不用昂貴的專用集成電路，既便于制作又降低制作費用。 設(shè)計中主要以模擬器件為核心設(shè)計并制作了充電電路。 下面將講述設(shè)計中一些重要器件的應(yīng)用特性及其選擇原因。 圖 (2) 穩(wěn)壓管的主要參數(shù) 1) 穩(wěn)定電壓 Uz Uz就是 PN 結(jié)的擊穿電壓，它隨工作電流和溫度的不同而略有變化。 按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)分類：芯式變壓器（插片鐵芯、 C 型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、殼式變壓器（插片鐵芯、 C 型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、環(huán)型變壓器、 金屬箔變壓器。 (3) 場效應(yīng)管的分類 場效應(yīng)管分結(jié)型、 絕緣柵型 (MOS)兩大類 ； 按溝道材料 ： 結(jié)型和絕緣柵型各分 N 溝道和 P 溝道兩種 ； 按導(dǎo)電方式 ： 耗盡型與增強型 ,結(jié)型場效應(yīng)管均為耗盡型 ， 絕緣柵型場效應(yīng)管既有耗盡型的 ， 也有增強型的。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(xiàn)信號的單方向傳遞。 四運放集成電路 LM324 (1) LM324 的基本結(jié)構(gòu) LM324 是四運放集成電路，它采用 14 腳雙 列直插塑料封裝，外形如圖 。 系統(tǒng) 總體 的設(shè)計 11 圖 2) 同相交流放大器 電路見圖 。 此電路亦可使用單電源，只需將運放正輸入端偏置在 1/2V+并將電阻 R2 下端接到運放正輸入端既可。顯然，提高U1 或增大 R C1 的數(shù)值，都會使單穩(wěn)延時時間增長，反之則縮 短。 圖 (2)恒壓電路應(yīng)用 前面提到 TL431的內(nèi)部含有一個 ，所以當(dāng)在 REF端引入輸出反饋時，器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。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(lián)電容