【正文】 張老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、求實的工作作風和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘。鍛煉了自己的細心和設計思路，動手能力得到很大的提高。越是不懂的東西才要去學，在學習的過程中你會收獲很多，其中一點就是互相學習是最好的學習途徑，在學習之后你會感覺到很有成就感，這也是我在完成設計之后體會到的。根據(jù)取其精華，去其糟粕的原則，我撰寫了初稿，并加入了自己新穎的見解，在此期間，我多次與指導老師通過電話或短信以及利用 Email 進行溝通，聽取老師好的建議，積極采納。在論文寫作以及電路設計的過程中，有時感覺很辛苦，有時還會產(chǎn)生放棄的念頭，但是最終堅持了下來，出色的完成了我的畢業(yè)設計，為了自己的目標，更為了自己的選擇。這樣有利于問題的分析和解決，不會造成問題的積累，而且不會因為一個小問題而進行整體電路的檢查，從而可以節(jié)約大量的調試時間。 調試及說明在調試過程中，將充電器的接 220V 電壓的兩條導線與插頭接好，注意用膠布將接口出包好，以防導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。而當VEE 未達到最大反向電壓時，U2CLM324 負端輸入小于 0，比較器輸出高電平， D15 處于導通狀態(tài)，光耦合器 U1PC817 有輸入電壓，處于工作狀態(tài)，因此 Q2 基極有電壓，處于導通狀態(tài)，300V 電壓經(jīng) R3 流入地，場效應管無電壓供給，處于斷開狀態(tài)。二極管 D12 負端高，正端低，處于截止狀態(tài)，同時， U2ALM324 狀態(tài)相反，輸出低電平，二極管 D11 導通，因此電流流向發(fā)光二極管 LED2，二極管發(fā)出綠光。 =15V 電壓供給右半部分的指示燈控制5U4部分，而 = 電壓則供給右半部分 U2ALM324 和 U2BLM324 兩個比較器使用。2U 12URM?當 =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1管 Q14N90C 的導通與閉合。電路設計如圖 。由充電電流取樣電阻 R12 取得的電壓變化信號,經(jīng)R18 送入 U2B 的反向輸入端。U2C 的工作原理為：當輸出電流達到 ，VEE * Ω=，經(jīng)過 R1R22 的分壓，使得分壓點電位為低于 0V（R22 的另一端電位為） ，送到 U2C 的反向輸入端，與其同相輸入端的 0V 比較，使得 U2C 輸出為趨向于增大，經(jīng) D1R10 送到 PC817 光電耦合器，其發(fā)光強度增強內部三極管易于導通，Q2 趨于飽和，Q1 柵極電位降低，漏源之間趨向斷開，從而使輸出電壓降低，輸出的電流負載下降，實現(xiàn)過流保護的作用。TL431 是精密穩(wěn)壓專用集成電路。另外，DE7 整流濾波后的電壓用于系統(tǒng)中各相關元件的供電，稱輔助控制回路用電壓。由高頻開關變壓器上次級線圈感應的電壓經(jīng)過 D8 二次整流 E2 高頻濾波得到的主輸出電壓可供各負載使用。保護電路設計如圖 所示，主要包括過流保護電路、輸出回路、基準電路及電壓比較電路。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 充電器系統(tǒng)硬件電路的設計27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。 負 載繞 組 在 提 供 電 能 的 同 時 ， 也 肩 負 起 穩(wěn) 定 電 壓 的 能 力 ， 其 原 理 是 在 電 壓 輸 出 電路 接 一 個 電 壓 取 樣 裝 置 ， 監(jiān) 測 輸 出 電 壓 的 變 化 情 況 ， 及 時 反 饋 給 振 蕩 電 路 調整 振 蕩 頻 率 ， 從 而 達 到 穩(wěn) 定 電 壓 的 目 的 。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。該 311V 直流電壓加到開關變壓器的初級線圈的上端，經(jīng)下端接到場效應管Q1 的漏極，同時 311V 還經(jīng) RR4 兩個 電阻串聯(lián)接到場效應管柵極，設初始時 Q1 處于關斷狀態(tài)，由于 RR4 阻值較大， 300V 經(jīng)過 RR4 到 Q1 柵極只能使得場效應管處于由關斷到微導通的過度過程，則初級產(chǎn)生上正下負的電勢，并感應到下次級線圈，下次級線圈產(chǎn)生下正上負的電勢，經(jīng) C5 使 Q1 進一步導通，到一定程度后，初級電勢不再升高,下次級原感應的電勢也消失，Q1退出導通狀態(tài)復又進入微導通狀態(tài)，此時初級產(chǎn)生下正上負的電勢，下次級感應出上正下負的電勢，則負電壓通過 C5 加到柵極，使 Q1 迅速關斷。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構簡單、輸出電壓高、脈動小。電感濾波的波形圖如圖 所示。 此外，對濾波電容器的選擇除電容量外，還有耐壓值。充電器系統(tǒng)硬件電路的設計23圖 電容濾波的效果3) 電容濾波電路參數(shù)的計算濾波電容 C 的大小取決于放電回路的時間常數(shù)，R LC 愈大，輸出電壓脈動就愈小，通常取 RLC 為脈動電壓中最低次諧波周期的 35 倍，即式中 T 為交流電源電壓的周期。顯然。在超過?t=?/2 后的某個點，正弦曲線下降的速率越來越快，當剛超過指數(shù)曲線起始放電速率時，二極管關斷。先假設二極管關斷，電容 C 就要以指數(shù)規(guī)律向負載Ｒ L 放電。電容濾波電路如圖 所示，在負載電阻上并聯(lián)了一個濾波電容 C。電容器 C 對直流開路，對交流阻抗小，所以 C 應該并聯(lián)在負載兩端。 濾波電路整流電路輸出的直流電壓脈動大，僅適用于對直流電壓要求不高的場合，如電鍍、電解等設備。 通過對比可知，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。 根據(jù)圖 可知，輸出電壓在一個工頻周期內，只是正半周導電，在負載上得到的是半個正弦波。脈動系數(shù) S 定義為二次諧波的幅值與平均值的比值。在負載電阻上正、負半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。 單相整流電路(1) 單相橋式整流電路181) 工作原理單相橋式整流電路是最基本的將交流轉換為直流的電路，如圖 （a）所示。完成這一任務主要是靠二極管的單向導電作用，因此二極管是構成整流電路的關鍵元件。通過這幾部分的整合，從而實現(xiàn)充電器的功能。因此，在設計中它起到控制主回路的輸出電壓的作用。顯見，這個深度的負反饋電路必然在VI等于基準電壓處穩(wěn)定，此時 Vo=(1+R1/R2)Vref。當然，該圖絕不是TL431 的實際內部結構，所以不能簡單地用這種組合來代替它。3 個引腳分別為：陰極（CATHODE） 、陽極（ANODE）和參考端（REF） 。 精密基準穩(wěn)壓源 TL431(1) TL431 的簡介TL431 是 德 州 儀 器 公 司 （ TI ） 生 產(chǎn) 的 一 個 有 良 好 的 熱 穩(wěn) 定 性 能 的 三 端 可調 分 流 基 準 源 。剛加電時， U1U2，運放 A1 輸出低電平，隨著電容 C1 不斷充電，U2 不斷升高，當 U2U1 時，A1輸出才變?yōu)楦唠娖?。當輸入電?Ui 變?yōu)榈碗娖綍r，二極管 D1 導通，電容 C1 通過 D1 迅速放電，使U2 突然 降至地電平，此時因為 U1U2，故運放 A1 輸出低電平。圖 6) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 見圖 。運放 AA2 只要有一個輸出高電平，晶體管 BG1 就會導通，發(fā)光二極管 LED 就會點亮。此時運放便形成一個電壓比較器，其輸出如不是高電平（V+），就是低電平（ V或接地）。上式中，當 fo=1KHz 時，C 取 。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。此電路可將輸入交流信號分成三路輸出，三路信號可分別用作指示、控制、分析等用途。其中的 RR2 組成 1/2V+分壓電路，通過 R3 對運放進行偏置。一般情況下先取 Ri 與信號源內阻相等，然后根據(jù)要求的放大倍數(shù)在選定Rf。 放大器電壓放大倍數(shù) Av 僅由外接電阻 Ri、Rf 決定：Av=Rf/Ri。圖 圖 (2) LM324 的應用 1) 反相交流放大器 電路見圖 。每一組運算放大器可如圖所示的符號來表示，它有 5 個引出腳，其中“+” 、“” 為兩個信號輸入端，“V+” 、“V”為正、負電源端， “Vo”為輸出 端。本次設計選用的光耦即為 PC817A—C 系列。3) 在觸發(fā)電路上的應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。開關電源中常用的光耦是線性光耦。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信號的傳輸，不適合于傳輸模擬量。光電耦合器既可用來傳遞模擬信號，也可作為開關器件使用，也就是它具有變壓器和繼電器的功能。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)。目前應用比較廣泛的是 N 溝道場效應管，就像三極管 NPN 型應用比較多一樣。下面將對場效應管的特性進行比較，如表 所示。場效應管可以用作電子開關。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。 4) 電壓比 指變壓器初級電壓和次級電壓的比值，有空載電壓比和負載電壓比的區(qū)別。 按用途分類：電源變壓器、調壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器。圖 (1) 變壓器的分類 按冷卻方式分類：干式（自冷）變壓器、油浸（自冷）變壓器、氟化物（蒸發(fā)冷卻）變壓器。故選擇穩(wěn)壓二極管維持電路的正常運行。(3) 穩(wěn)壓二極管的選用穩(wěn)壓二極管一般用在穩(wěn)壓電源中作為基準電壓源或用在過電壓保護電路中作為保護二極管。2) 穩(wěn)定電流 Iz 穩(wěn)壓管工作時的參考電流值。因為這種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準元件使用。這樣，當把穩(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。圖 (1) 穩(wěn)壓管工作原理穩(wěn)壓管也是一種晶體二極管，它是利用 PN 結的擊穿區(qū)具有穩(wěn)定電壓的特性來工作的。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體電源電路振蕩電路電壓保護保護電路充電狀態(tài)指示電路4器件。結構圖如圖 所示。（3） 電壓參數(shù)：22V 交流轉換成 44V 直流。 ②采用整流穩(wěn)壓電路，以實現(xiàn)安全充電，其常用的器件在實現(xiàn)快速充電的同時又加以保護電路，以保證元器件的性能。其間用到了精密基準穩(wěn)壓源及四運放集成電路等重要元件。本文通過四部分電路的設計來實現(xiàn)充電器的功能，即電源電路、振蕩電路、保護電路和充電狀態(tài)指示電路。也就是說，充電器輸出最大達到44V/3A/130W，已經(jīng)可滿足。小到可以隨身攜帶的電子產(chǎn)品，如 MP3，USB 存儲器，大到電瓶車、電視、巨型計算機，在我們日常生