【文章內容簡介】 性關系，用半導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，不同結構的光電耦 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內部電路簡圖 圖 10 電動車充電器原理及各元器件作用 充電器原理圖 充電器 PCB 圖 圖 光電耦合器電路符號 圖 電動車充電器原理圖 圖 充電器 PCB圖 11 各元器件作用概述 220v 交流電經 T1雙向濾波抑制干擾， D1— D4的四個整流二極管 整流為脈動直流，再經 C3濾波形成約 300V左右的直流電 。 IC1為 UC3842脈寬調制集成電路。其 5腳為 接地端 ， 7腳為電源正極 ； 6腳為脈沖輸出直接驅動場效應管 VT1； 3腳為最大電流限制，調整 R6的阻值可以調整充電器的最大電流 ； 2腳為電壓反饋，可以調節(jié)充電器的輸出電壓 ； 4腳 為 外接振蕩電阻 R9和振蕩電 容 C6。 T2為高頻脈沖變 壓器，其作用有三個 ： 第一是把高壓脈沖將壓為低壓脈沖 ； 第二是起到隔離高壓的作用，以防觸電 ； 第三是 為 UC3842提供工作電源。 其中的 D7—D8為高頻整流管 ， C16為低壓濾波電容， D10為 穩(wěn)壓二極管 ， IC2(TL431)為精密基準電壓源，配合 PC1(光耦合器 ) 起到自動調節(jié)充電器電壓的作用。 LED2是電源指示燈 。 功能模塊電路設計 將一個充電器的設計分解成不同的功能模塊的單獨設計，不僅能清晰地看清每個電路的構造，而且可以將設計的難度降低，減少錯誤的發(fā)生，更加便于錯誤的查找。 市電濾波電路 市電 電壓通過一個 2A 保險管 F1 對電路起到一個保護作用，隨后為了抑制市電中的對稱性和高頻干擾脈沖需在電路中接入互感線圈 L1，同時并聯(lián)兩個差模電容 C1 和 C2?；ジ芯€圈 L1 由一個磁芯和兩個匝數(shù)相同，但繞向相反的繞組組成的，當出現(xiàn)共模干擾時，由于兩個線圈的磁通方向相同，經過耦合后總電感量迅速增大，因此對共模信號呈現(xiàn)很大感抗，從而有效抑制干擾信號，感抗的大小與噪聲的頻率成正比，可通過流過共模濾波電感的電流值，查閱有關手冊獲取共模電感值。而 C1 和 C2 的 電容量越大，濾波效果愈好， 也就是說和電容容量成正比，但同時容量也不能過大 ，否則不僅會浪費電能，而且容易導致市電過流，所以要根據(jù) 差模信號頻率的大小 來選取 ， 一般選取 C1=C2=100nF。 市電電壓整流濾波和限流電路 經過市電濾波電路濾波后的市電電壓通過整流二極管 D1—D4 全橋整流后，以及濾波電容 C3 濾波后獲得 300V 左右的直流電壓為后面的開關電源供電。通過查找二極管的參數(shù)可以了解到 IN5399 的最高反向峰值電壓為 1000V，平均整流電流為 5A，最大峰值浪涌電流一般為 ，最大反向漏電流為 5A，通過比較后發(fā)現(xiàn)較符合作為開關電源的高速整流用。而濾波 電容的容值大小的選取運算如下：對于整流濾波電路，假設在電路圖的輸出端 C3并聯(lián)電阻 R，并且 I 為流過電阻 R的電流，大小為 200mA， U為電阻 R兩端的電壓為 300V，則計算結果為： 圖 市電濾波電路 12 負載電阻： ? ?????? 為了得到平滑的負載電壓： ? ?50122243 ??????? TTRC? 由此得到濾波電容： ? ?F27 ???? 若考慮電網電壓波動 %10? ，則電容器承受的最高電壓為： ? ? cm ??? 根據(jù)上面的計算過程應選用標稱為 47 F? /400V 啟動和供電電路 開關電源分為自激式開關電源和他激式開關電源兩種，其主要區(qū)別在于自激式開關電源是由電阻和電容限流組成的，而他激式開關電源是通過電源 IC 來啟動。這里選取他激式開關電源，這樣更便于對充電過程進行智能控制。 由市電電壓變換電路產生的 300V 電壓經 R5 限流，降壓后，對電源控制芯片或電源厚膜電路 IC1 供電端 Vcc 外接的濾波電容 C10 充電，當 C10 兩端電壓達到 IC1 內啟動電路的啟動閥值后， IC1內的啟動電路開始工作并使基準電壓發(fā)生器輸出電壓，為振蕩器等電路供電，實現(xiàn)開關電源的啟動。由于本次設計中的電源 IC 選用的是 UC3842，所以其啟動電壓為 16V，耗電量為 1mA以下，所以由此可以得到： 限流，降壓電阻 R5： ? ????? ??? KR 1421012 16300 35 電阻 R5 所消耗的功率： ? ? ? ? 52 ??? 所以電阻 R5 可以選取的規(guī)格為 150 ?K /1W。 濾波電容的選取需根據(jù)其 ESR 值來計算， 首先紋波電流一般選取輸出電流的 25%： 圖 整流濾波電路 13 ? ? 43 ?? ????? 紋波電壓一般為輸出電壓的 %左右： ? ? 23 ?? ????? 濾波電容： ? ?FC ?26 i 2410 ???? ????? ?? ? ? cm ??? 所以電容 C10 可以選取的規(guī)格為 47 F? /50V。 振蕩電路 當 UC3842 啟動后， UC3842 的 8 腳會輸出 ，但同時會夾帶著高頻脈沖信號，這些脈沖信號會影響振蕩電路的正常工作，必須濾除，而容值越低對于高頻信號的濾除效果越好，所以接入一個低容值的濾波電容 C5=10nF 就可以很好的達到濾除效果。隨后濾除了高頻信號的 5V 電壓通過定時元件 R9 對 C6 進行充電隨著充電的不斷的進行，使得 C6 兩端電壓逐漸升高達到一定值 Vt(約 )時，使 UC3842 中的內部 OSC 振蕩器中的比較器翻轉，同時為 C6 提供放電回路，使 C6兩端電壓迅速下降，當 C6 兩端電壓低于一定值 Vd（約 ）時，比較器再次觸發(fā)翻轉， C6 又通過 R9 進行充電， 于是在 C6 兩端就形成了 Vd 到 Vt 變化的鋸齒波脈沖，而重復以上過程就能使得 UC3842 內部 OSC振蕩器輸出矩形振蕩脈沖信號。通過查取 UC3842 的 Data Sheet（芯片的數(shù)據(jù)手冊）可以得到，一般選取 R9=10 ?K ， C6=，因為盡管許多的 R 和 C 值都可以產生相同的振蕩器頻率，但只有一組可以得 到在給定頻率下的特定輸出靜區(qū)時間，從而對輸出信號進行穩(wěn)定的控制。而在實際電路的電路中，如圖 中還添加了一個電容 C8 和電阻 R8， C8 主要的作用是完全的濾除高頻干擾，防止 對振蕩信號的影響，而容量越小，濾除高頻干擾的效果也就越好，一圖 他激式開關電源啟動電路 14 般取為 1nF。而 R8 主要是起到一個泄放電荷的作用，防止電容的損壞，一般取為 ? 。所以可以得到： UC3842 工作頻率： ? ? 9469 KCRF ?????? ? 開關管激勵電路 首先 參見圖 的 UC3842 內部方框圖， 再 根據(jù)圖 外部 電路連線 ， 這樣就可以了解到 UC3842 構成的開關管激勵電路的整 個過程。 他激式開關電源典型的激勵電路多以RS 觸發(fā)器為核心構成。 當芯片 UC3842 內的振蕩器工作后，在圖 的電路中產生的矩形振蕩脈沖送到觸發(fā)器的 S 端。當 S端輸入的脈沖信號為 低 電平，觸發(fā)器的 Q 端為 高 電平， Q端為 低 電平時，推挽放大器的 Q2 截止， Q1 導通，經 Q1 放大后的高電平激勵脈沖由 6腳輸出，通過 R4 使開關管 VT1 導通。 VT1 導通后， 300V電壓通過開關變壓器 T1的初級繞組，VT1 的 D/S級， R6 到地構成導通回路，回路中的電流不僅使 T1 存儲能量，而且在 R6兩端建立取 樣電壓。該電壓經 R7 對 C7 充電， C7 兩端電壓經 3 腳送到電流比較器的同相輸入端。同時當 C7兩端電壓使電流比較器的同相輸入端電壓超過其反相輸入端電壓后，電流比較器輸出高電平，使觸發(fā)器 R 端為 低 電平，于是觸發(fā)器輸出端 Q端為 高 電平， Q 端為 低 電平。 Q端為 低 電平后 致使 C7 兩端的電壓泄放。而 Q 端為 低 電平后使 Q1 截止， Q2 導通，致使開關管 VT1 截止，以免 VT1 因存儲效應不能及時截止，因功耗大而損 壞。開關管截止期間， T1次級繞組產生的脈沖電壓通過整流濾波電路獲得直流電壓，為相應的負載供電。當振蕩脈沖為低電平時該狀態(tài)不變，直至下一個振蕩周期振蕩脈沖再次為高電平， RS觸發(fā)器再次翻轉，重復以上過程， RS 觸發(fā)器輸出 PWM 矩形脈沖。該脈沖從芯片 6腳輸出后，驅動開關管 VT1工作在開關狀態(tài)。 當開關電源輸出電壓升高后，由誤差取樣，放大電路產生的誤差信號升高，該電壓加到電源控制芯片 UC3842 的 2 腳后與 基準電壓比較，使 UC3842 內的誤差放大器輸出電壓降低，通過 二極管使電流比較器的反向輸入端電壓降低 ，同時在輸出電壓升高期間開關管圖 他激式開關電源振蕩電路 15 的 D 極電流增大，經積分后使 UC3842 的 3 腳輸入的鋸齒波脈沖提前達到 1V。該電壓加到電流比較器同相輸入端后，電流比較器提前輸出低電平脈沖，致使觸發(fā)器 R 端提前變?yōu)楦唠娖?，觸發(fā)器輸出端 Q 端輸出高電平時間變短，觸發(fā)器輸出地 PWM脈沖的占空比減小，通過驅動電路放大后從 UC3842 的 6 腳輸出，使開關管導通時間縮短，開關電源輸出電壓下降到正常值。 其中的驅動電阻 R4 為了減慢開關管的導通，加快開關管的截止 。同時防止 當 6 腳輸出過高時 開關管燒毀， 還要保 證開關管能正常啟動。 6 腳輸出地最高電壓為 ，開關管的門限電壓一般為 1V，輸出電流約為 ， 則： ? ?????? VVR thm4 R3 主要起到的作用是防止開關管電壓翻轉，對電路起到保護作用，所以需使用一個阻值較大的電阻。 根據(jù)經驗一般取 ??10KR3 就能很好的保護電路，又不至于消耗過多的能量。 當 開關管 VT1導通時， 300V電壓經 T1的 N1繞組， VT1 的 D/S極和 R6到地構成回路，回路中的電流在繞組 N1 上產生上正，下負的電動勢，此時 T1的能量被儲存在 T1內部，同時導通電流在 R6 兩端產生取樣電壓，而且 R6 可以防止靜電造成損壞，降低輸入阻抗，提供泄荷通路。 作為采樣電阻一般阻值選在 1 歐姆以下而且是精密電阻，所以選擇 ??1R6 。 從取樣電阻 R6 獲得的取樣電壓通過 R7 和 C7 積分后加到 IC1 的 3 腳。當 IC1 的 3 腳輸入的電壓達到 1V，被 IC1 內部的 PWM 電路處理后， IC1 的 6 腳輸出 的 激勵脈沖變?yōu)榈碗娖剑?使 VT1 迅速截止。 ? ? 7t77 ??????? ? ??????? 300II UR DS7 所以可以選取 C7 為 ， R7 為 560? 。 電壓輸出電路 圖 開關管過流保護電路 16 具體圖形可以查看圖 的充電器原理圖。當 VT1截止后 T1 的次級繞組產生反相的脈沖電壓，經整流濾波后產生直流電壓為相應的負載供電。 N3 繞組輸出地脈沖電壓通過 D6 整流， C10 濾波產生 12— 20V 電壓，不僅取代啟動電路為 IC1供電而且為光電耦合器 PC1內的光敏管供電。 N2 繞組輸出地脈沖電壓經 D7,D8 整流和 C16 濾波后產生 42— 58V 直流電壓，不僅為 48V 蓄電池充電，而且 通過 R15— R18 取樣后加到誤差放大器 IC2 的取樣端 。 N4繞組輸出的脈沖電壓通過 D10整流， C12濾波后，第一路通過 R13加到光電耦合器 PC1的 1 腳，為它內部的發(fā)光管供電；第二路為芯片 LM324供電；第三路經 R23 限流，通過穩(wěn)壓管產生 5V 基準電壓。 R2 在電路中起到了上拉電阻的作用，其阻值只需要 ? 就可以達到工程上的要求。 濾波電容 C16： 假設負載電阻 ? ????? 為了充電器對蓄電池的充電過程平穩(wěn)： ? ? ??????? TTRC? 由此得到濾波電 容 ： ? ?F? 4C ?? ? ? cm ??? 所以 C16 可以標稱為 470uF/63V。 穩(wěn)壓控制以及充電顯示控制電路 穩(wěn)壓控制電路由誤差取樣，放大電路和調寬或調頻調寬電路 （ PWM電路） 兩部分組成。而其中的誤差取樣，放大電路又可分為間接誤差取樣，放大和