【正文】 學(xué) 校 有權(quán)保留送交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的 原文或 復(fù)印件，允許畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨籍厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 本人完全了解西安工業(yè)大學(xué)有關(guān)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，即：本科學(xué)生在校攻讀學(xué)士學(xué)位期間畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于西安工業(yè)大學(xué)。王老師淵博的學(xué)識(shí)、敏銳的思維、民主而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，使學(xué)生受益匪淺，終生難忘。 作者在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間的工作自始至終都是在王老師全面、具體的指導(dǎo)下進(jìn)行的。通信電源技術(shù) .期 :25~26 [9] 王鴻麟 . 智能快速充電器設(shè)計(jì)與制作 [M].北京 : 科學(xué)出版社 , ~27 [10] 沙占友 . 新型單片開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 , ~75 [11] 曲學(xué)基，王增福，曲敬鎧編著 .新編高頻開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源 . 電子工業(yè)出版社 ,. [12] 朱貴芳 .開(kāi)關(guān)電源干擾特性以及抑制措施，《電聲技術(shù)》， 1994， 12 [13]孫成偉 .蓄電池恒流充電法，黑龍江模棱林業(yè)局， 157531 [14] Billings,K,Switchmode Power Supply Handbook,McGrawHill,New York,1989 [15] ,“ OutputVoltage Ripple in Switching Power Converters,”P(pán)ower Electronics Conference Proceedings,Boxborough,Massp3544,April 1987 [16] Design Handbook,~48 致謝 感謝導(dǎo)師王青岳的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨。這些都在老師的指導(dǎo)和嚴(yán)格要求之下有所改正，在今后的工作和學(xué)習(xí)中，我會(huì)更加嚴(yán)格的要求自己，努力做的更好。只有將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，才能將設(shè)計(jì)做的更好。本設(shè)計(jì)課題為基于 PWM 的自行車(chē)智能充電器，設(shè)計(jì)中涉及到單片機(jī)，微控，自控的許多方面的知識(shí)。在整個(gè)課題中，我主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的硬件部分的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在也比較順利的完成了任務(wù)。芯片內(nèi)部設(shè)有 過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)及調(diào)整管安全保護(hù)電路 ,其所需外接元件少 ,使用方便、可靠。 (1).控制器接口時(shí)序說(shuō)明： 讀操作時(shí)序： 寫(xiě)操作時(shí)序： 圖 時(shí)序圖 (2) 1602A 與 CPU 連線圖 圖 1602A 與 CPU連接圖 電源供電單元設(shè)計(jì) 在本模塊中， +10V 輸入電壓由隔離降壓?jiǎn)卧械母哳l變壓器提供，輸出 +5V由集成穩(wěn)壓器芯片 提供，其電路連線如下： 圖 供電電路設(shè)計(jì) 集成穩(wěn)壓器是將非穩(wěn)定直流電壓變換成穩(wěn)定直流電壓的 IC 芯片。 圖 鍵盤(pán)設(shè)計(jì)圖 b LCD 顯示單元 設(shè)計(jì)中要求對(duì)電池的伏值和容量進(jìn)行顯示，故采用 LCD1602A 以滿足要求。 設(shè)計(jì)采用行掃描法 ,對(duì) P20,P21,P23,P24 進(jìn)行掃描。 輸入即顯示單元設(shè)計(jì) a 鍵盤(pán)輸入單元 此充電器是對(duì) 24V,36V,48V 三檔電池進(jìn)行充電，對(duì)不同規(guī)格，不同容量的電池進(jìn)行鍵盤(pán)輸入，本設(shè)計(jì)的解決方法是采用一個(gè) 4鍵盤(pán)進(jìn)行電池種類(lèi)選擇。如果作為由 IN+與 IN的輸入時(shí)，可是將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大的范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。最后將 CS 置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。也正是從此位開(kāi)始輸出下一個(gè)相反字 節(jié)的數(shù)據(jù)，即從 11個(gè)字節(jié)的下沉輸出 8位數(shù)據(jù)。從第四個(gè)脈沖下沉開(kāi)始由 DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位 DATA7,隨后每一個(gè)脈沖下沉 DO 端輸出下一位數(shù)據(jù)。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“ 0”，“ 1”時(shí)，將 CHO 作為負(fù)輸入端 IN， CHI 作為正輸入端 IN+進(jìn)行輸入。當(dāng) 2位數(shù)據(jù)為“ 1”“ 1”時(shí)，只對(duì) CHI進(jìn) 行單通道轉(zhuǎn)換。在第 2， 3個(gè)脈沖下沉之前 DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項(xiàng)見(jiàn)表 。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI 端則使用 DI 輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。 ADC0832 未工作時(shí)其 CS 輸入端應(yīng)為高電平 ，此時(shí)芯片禁用， CLK 和 DO/DI的電平可任意。通過(guò) DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。芯片轉(zhuǎn) 換時(shí)間僅為 32uS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性強(qiáng)。 圖 ADC0832 與 AT89S52 原理圖 ADC0832 為 8位分辨率轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨率高達(dá) 256 級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。 CLK 芯片時(shí)鐘輸入。 DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 圖 芯片封裝圖 (1) ADC0832 具有的特點(diǎn)： 8位分辨率； 雙通道 A/D轉(zhuǎn)換 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容 5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V 之間 工作頻率在 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32uS 一般功耗僅為 15mW； 8P,14P— DIP(雙列直插 )， PICC 多種封裝； 商用級(jí)芯片溫寬為 0℃ +70℃，工業(yè)級(jí)芯片溫度為 40℃ +85℃； (2)芯片接口說(shuō)明： CS_ 片選使能，低電平芯片使能； CHO 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。溫度測(cè)量電路如下： 圖 溫度測(cè)量電路 18b20 通過(guò)門(mén)開(kāi)通時(shí)間內(nèi)低溫度系數(shù)振蕩器經(jīng)歷的時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)技術(shù)來(lái)測(cè)量，而門(mén)開(kāi)通期由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定。因?yàn)?18b20 的工作電流高達(dá) 1mA， 5K的上拉電阻將 I/O 沒(méi)有足夠的驅(qū)動(dòng)能力。讀，寫(xiě)和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要外部電源。 圖 芯片封裝圖 18b20 數(shù)字溫度計(jì)提供 9位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。 ISP 下載接口，改下載接口在實(shí)際制作時(shí)可以用雙排的 5*2 的排針代替，電路是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的 ISP下載線來(lái)設(shè)計(jì)的，與常用的并口下載線，串口下載線和筆記本用的 USBASP 下載線兼容，只需將下載線接口插到本接口上就可以直接向單片機(jī)燒寫(xiě)程序 。典型值為 C0 C03 30pF， Y1 12M。功能強(qiáng)大故選用該芯片。 例如：密度為 1127 g / cm3 閥控式密封鉛酸電池 , 在浮充電壓為 V/ 只時(shí) ,浮充電流為 45 mA / 100 Ah，由于目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的電動(dòng)自行車(chē)蓄電池均在100Ah 容量以內(nèi)，故以 I=45mA 來(lái)作為電流值的估算；又由于要求的電池電壓在2448V 之間，故浮充電壓約為 U=2754V。為了提高電路的抗干擾性，可在此種驅(qū)動(dòng)電路的基礎(chǔ)上增加 Q Q2以及 R23組成的 負(fù)壓 從而 避免受到干擾產(chǎn)生誤導(dǎo)通 。由于 MOSFET存在結(jié)電容，關(guān)斷時(shí)其漏源兩端電壓的突然上升將會(huì)通過(guò)結(jié)電容在柵源兩端產(chǎn)生干擾電壓常用的互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)電路的關(guān)斷回路阻抗小，關(guān)斷速度較快 。 MOSFET為開(kāi)關(guān)控制器形成正輸入正輸出的 buck電路 ,因?yàn)?MOSFET的啟動(dòng)電壓為 4~8V，單片機(jī)不能驅(qū)動(dòng)，于是搭建一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路 。 IN1 正比于充電電流，根據(jù) R32阻值可將電流轉(zhuǎn)換成電壓參數(shù)提供給CPU進(jìn)行 A/D 采樣。 分壓比例為 9:1。 主充電電路設(shè)計(jì) a 電路設(shè)計(jì)理念： 如圖 所示， IN0正比于電池的電壓， IN1通道將 采集 分壓電阻兩端的電壓差值，該電壓可以通過(guò)一個(gè) 分壓器得到。 圖 MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路 j. 參考電壓 帶隙參考電壓在 25 攝氏度時(shí)調(diào)整誤差至 ? %它首要的目的是為了保 證為振蕩器定時(shí)電容提供充電電流。 i. 輸出 這些器件有一個(gè)單圖騰柱輸出級(jí)，是專(zhuān)門(mén)用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)功率 MOSFET 的，在 負(fù)載下，它能夠提供高達(dá) ? 的峰值驅(qū)動(dòng)電流和典型值為 50ns 的上升，下降時(shí)間。每個(gè)都具有內(nèi)部的滯后，以防止 在通過(guò)的它們各自的門(mén)限時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出動(dòng)作。因此最大的峰值開(kāi)關(guān) 電流為： )m ax RVIPK ?（ h. 欠壓鎖定 采用了兩個(gè)欠壓鎖定比較器來(lái)保證在輸出級(jí)被驅(qū)動(dòng)之前，集成電路已完全有 用。在正常的工作條件下，峰 值電 感電流有管腳 1上的電壓控制，其中： s3 )P in(pk R VVI ?? 當(dāng)電源輸出過(guò)載或者如果輸出電壓取樣丟失時(shí)，異常工作工作條件將出現(xiàn)。電感電流通過(guò)插入一個(gè)與輸 出開(kāi)關(guān) Q1 的原極串聯(lián)的以地位參考的取樣電阻 Rs 轉(zhuǎn)換為電壓。這樣在逐周基礎(chǔ)上誤差 信號(hào)控制峰值電感電流。最大輸入偏置電流為 ，它將引起輸 出電壓誤差，后者等于輸入偏置電流和 等效輸入分壓器電阻的乘積。同相 輸入在內(nèi)部偏置于 而不經(jīng)管腳引出。此放大器具有 90dB 的典型直流電壓增益和具有 57176。在 Ct放電期間，振 蕩器產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部消隱脈沖保持“或非”門(mén)中間輸入為高電平，這導(dǎo)致輸出位低 狀態(tài)，從而產(chǎn)生了一個(gè)數(shù)量可以控制的輸出靜區(qū)時(shí)間。代表性框圖如下： 圖 芯片內(nèi)部圖 e. 振蕩器 振蕩器頻率由定時(shí)元件 Rt 和 Ct 選擇值決定。 管腳 8 為參考輸出，它通過(guò)電阻 Rt和電容 Ct提供充電電流。 管腳 5 控制電路和電源接地 管腳 6 該輸出直接驅(qū)動(dòng) MOSFET 的柵極。 管腳 3 一個(gè)正比于電感器的電壓接此輸入，脈寬調(diào)制器使用此信息種植輸出開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通。 b. 管腳功能說(shuō)明 圖 芯片封裝 管腳 1 誤差放大器輸出，并可用于環(huán)路補(bǔ)償。在脈寬比較器的輸入端直接用流過(guò)輸出電感線圈電流的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。 a. 芯片介紹 UC3842 是由 Unitrode 公司開(kāi)發(fā)的新型控制器件，是國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的一種電流控制型脈寬調(diào)制器。這些集成電路具有 微調(diào)的振蕩器，能進(jìn)行精確的占空比控制，溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖?，高增益的誤差放大器。 Ton= * * ?????Ts 對(duì)于 36V 直流輸出，考慮繞阻和二極管壓降 1V后為 37V VF=37/= 匝 （取 7 匝） 對(duì)于 60V 直流輸出，考慮繞阻和二極管壓降 1V后為 61V NS1=61/= 匝 （ 取 11 匝） g. 副邊繞阻的線徑 按電流密度值為 ，通過(guò) 4A電流需要 *4A=（圓密爾） 考慮集膚效應(yīng)及繞制方便選 5 股并繞，每股為 1600/5=320 圓密爾，參考表選取AWG25導(dǎo)線。 則副