【文章內(nèi)容簡介】 硬件電路設(shè)計 電路總體設(shè)計 充電器采用的典型構(gòu)成主要由市電濾波電路，市電變換電路，啟動電路，振蕩器， PWM電路，激勵電路，開關(guān)管，誤差取樣放大電路，保護電路等。由市電送來的 220V的交流雙向 濾波抑制干擾進行整流濾波，得到太約 300V的直流電送入給高頻脈沖 開關(guān) 變壓器，變壓器的次級繞組輸出電壓為 48V 給蓄電池充電。在蓄電池的出口處分別 對其電壓和電流進行采樣，然后通過誤差取樣放大電路影響光電耦合器的導(dǎo)通情況，從而控制開 關(guān)管的導(dǎo)通起到對電流和電壓的輸出控制 。以 UC3842 驅(qū)動場效應(yīng)管的單管開關(guān)電源，然后再輸出的 PWM波形的頻率和占空比，配合 LM324 來實現(xiàn)階段充電方式。 如圖 所示。 使用芯片介紹 之所以電動車的充電器隨著時代的發(fā)展，體積越來越小，重量越來越輕，效率越來越高，安全度也逐步提升的主要原因在于集成芯片的發(fā)展和使用。將更多的功能集成于一塊芯片上，這將是未來電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，我相信隨著集成芯片的不斷發(fā)展，充電器的發(fā)展也會步入一個嶄新的時代。 UC3842 單管開關(guān)電 源 UC3842屬于單端輸出脈寬控制芯片，它是一種高性能的固定頻率電流型控制電路，廣泛應(yīng)用在隔離式單端開關(guān)電源設(shè)計以及直流 — 直流電源變換器中。它主要的優(yōu)點是外界元件少，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。它的內(nèi)部電路包括如下性能：一是可調(diào)整的充放電振蕩器，可精確的控制占空比；二是采用電流型控制，并可在 500KHz高頻狀態(tài)下工作；三是誤差放大器具有自動補償功能；四是帶鎖定的 PWM 控制電路，可進行逐個脈沖的電流控制；五是具有內(nèi)部可調(diào)整參考電壓，具有欠壓保護鎖定功能；六是采用圖騰柱輸出電路，提供大電流輸出，輸出電流可達到 ? 1A；七是可直接驅(qū)動場效應(yīng)管或雙晶體管。 UC3842 的內(nèi)部由啟動電路，振蕩電路，基準電壓發(fā)生器， PWM 特制電路，驅(qū)動電路等構(gòu)成。其各引腳功能如下： 1 腳 COMP 是內(nèi)部誤差放大器的輸出端，通常此腳與 2 腳之間接有反饋網(wǎng)絡(luò)，以確定圖 充電器采用的開關(guān)電源構(gòu)成方框圖 電動車電瓶充電器畢業(yè)論文 7 誤差放大器的增益和頻響。 2 腳 VFB 是反饋電壓輸入端 （內(nèi)部誤差放大器反相輸入端） ，此腳與內(nèi)部誤差放大器同向輸入端的基準電壓 (一般為 +)進行比較，產(chǎn)生控制電壓，控制脈沖的寬度。 3 腳 ISENSE是電流傳感端 又可定義為充電電流控制端 。在外圍電路中 ，在功率開關(guān)管(如 VMos 管 )的源極串接一個小阻值的取樣電阻，將脈沖變壓器的電流轉(zhuǎn)換成電壓，此電壓送入 3 腳，控制脈寬。此外，當電源電壓異常時，功率開關(guān)管的電流增大，當取樣電阻上的電壓超過 1V時， UC3842 就停止輸出，有效地保護了功率開關(guān)管。 4腳 RT/CT 是 外接振蕩器 定時端。鋸齒波振蕩器外接定時電容 C 和定時電阻 R 的公共端。 5 腳 GND 是接地。 6腳 OUT 是 驅(qū)動脈沖 輸出端，此腳為圖滕柱式輸出，驅(qū)動能力是 177。lA。這種圖騰柱結(jié)構(gòu)對被驅(qū)動的功率管的關(guān)斷有利，因為當三極管 VTl截止時， VT2導(dǎo)通，為功率管關(guān)斷時提 供了低阻抗的反向抽取電流回路，加速功率管的關(guān)斷。 7腳 Vcc 是電源。當供電電壓低于 ＋ 16V時， UC3824不工作，此時耗電在 1mA以下。輸入電壓可以通過一個大阻值電阻從高壓降壓獲得。芯片工作后，輸入電壓可在 +10～ +30V之間波動，低于 +10V停止工作。工作時耗電約為 15mA，此電流可通過反饋電阻提供。 8腳 VREF 是 5V基準電壓輸出，可輸出精確的 +5V基準電壓，電流可達 50mA。 LM324四運算放大器 LM324內(nèi)設(shè) 4個完全相同的運輸放大器及運算補償電路，采用差分 輸入方式。該芯片工作電壓范圍為 3— 32V，靜態(tài)電流為 MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。 LM324本身具有許多特點，比如：一是具有短跑保護輸出；二是真差動輸入級；三是可單電源工作；四是低偏置電流，最大為 100nA；五是每個封裝含有四個運算放大器；六是具有內(nèi)部補償?shù)墓δ?；七是共模范圍擴展到負電源；八是行業(yè)標準的引腳排列；九是輸入端具有靜電保護功能。 1腳 OUT1是運算放大器 1輸出，其空載電壓為 18V。 圖 UC3842引腳圖 圖 UC3842內(nèi)部構(gòu)成方框圖 電動車電瓶充電器畢業(yè)論文 8 2腳 Inputs1()是運算放大 器 1反相輸入端，其空載電壓為 0V。 3腳 Inputs1(+)是運算放大器 1同相輸入端，其空載電壓為 。 4腳 Vcc 是供電，其空載電壓為 19V。 5腳 Inputs2(+)是運算放大器 2同相輸入端，其空載電壓為 。 6腳 Inputs2()是運算放大器 2反相輸入端，其空載電壓為 。 7腳 OUT2是運算放大器 2輸出，其空載電壓為 0V。 8腳 OUT3是運算放大器 3輸出，其空載電壓為 。 9腳 Inputs3()是運算放大器 3反相輸入端，其空載電壓為 5V。 10腳 Inputs3(+)是運算放 大器 3同相輸入端，其空載電壓為 。 11腳 GND 是接地或負電源供電，其空載電壓為 0V。 12腳 Inputs4(+)是運算放大器 4同相輸入端，其空載電壓為 0V。 13腳 Inputs4()是運算放大器 4反相輸入端，其空載電壓為 。 14腳 OUT4是運算放大器 4輸出，其空載電壓為 0V。 TL431集成電路誤差放大器 TL431是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準源。 它 的輸出電壓用兩個電阻就可以任意的設(shè)置到從 Verf（ ） 到 36V范圍內(nèi)的任何值。該器件 的典型動態(tài)阻抗為 ，在很多應(yīng)用中用它代替齊納二極管，例如數(shù)字電壓表，運放電路，可調(diào)壓電源 ， 開關(guān)電源等 。如圖 ，其 3個引腳分別為：陰極，陽極和參考端。 TL431是一種并聯(lián)穩(wěn)壓集成電路，因其性能好，價格低，因此廣泛應(yīng)用在各種電源電路中。其主要參數(shù)為：最大輸入電壓為 37V；最大工作電流 150mA；內(nèi)基準電壓為 ；輸出電壓范圍為 —30V。 而 TL431的具體功能可以用圖 。由圖可以看到 VI 是一個內(nèi)部的 的基準源，接在運放的反向輸入端。由運放的特性 可知，只有當 REF 端（同向端）的電壓非常接近 VI（ ） 時，三極管中才會有一個穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著 REF 端電壓的微小變化，通過三極管的電流將從 1到 100mA變化。在此次的設(shè)計中如果 TL431異常時，將不能控制輸出電流，從而會產(chǎn)生開關(guān)電源輸出電壓升高圖 LM324內(nèi)部構(gòu)成方框圖 電動車電瓶充電器畢業(yè)論文 9 的故障；而如果其產(chǎn)生漏電的時候，會產(chǎn)生開關(guān)電源輸出電壓低的故障，所以其對電路的影響非常大。 EL817光電耦合器 光電耦合器由一只發(fā)光管和一只光敏管構(gòu)成，主要應(yīng)用在組成開關(guān)電路，邏輯電路，隔離耦合電路，高 壓穩(wěn)壓電路等。當光電耦合器輸入端的發(fā)光管流過導(dǎo)通電流后開始發(fā)光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了電 — 光 — 電的轉(zhuǎn)換。光電耦合器包含如下工作特性： 1. 共模抑制比很高：在光電耦合器內(nèi)部，但由于發(fā)光管和受光管之間的耦合電容很 小的（ 2pF 以內(nèi)）所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。 2. 輸出特性：光電耦合器的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流 IF 下，光敏管所加偏置 電壓 VCE 與 輸出電流 IC 之間的關(guān)系，當 IF=0時，發(fā)光二極管不發(fā)光，此時的光敏晶體管集電極輸出電流稱為 暗電流 ，一般很小。當 IF0時，在一定的 IF 作用下，所對應(yīng)的 IC 基本上與 VCE 無關(guān)。 IC 與 IF 之間的變化成線性關(guān)系，用半導(dǎo)體管特性圖示儀測出的光電耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。 3. 光電耦合器可作為線性耦合器使用 ： 在發(fā)光二極管上提供一個偏置電流，再 把信號電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號，其輸出電流將隨輸入的信號電壓作線性變化。光電耦合器也可工作于開關(guān)狀態(tài)，傳輸脈沖信號。在傳輸脈 沖信號時，輸入信號和輸出信號之間存在一定的延遲時間，不同結(jié)構(gòu)的光電耦合器輸入 和 輸出延遲時間相差很大 ，所以要對每個不同的光電耦合器區(qū)別對待。 圖 TL431的封裝和電路符號以及引腳圖 圖 TL431內(nèi)部電路簡圖 圖 電動車電瓶充電器畢業(yè)論文