【正文】 學(xué)位論文作者（本人簽名）： 年 月 日 學(xué)位論文出版授權(quán)書(shū) 本 人及導(dǎo)師完全同意《中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程》、《中國(guó)優(yōu)秀 碩士學(xué)位論文全文數(shù)。對(duì)本 文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。 40 參考文獻(xiàn) １趙繼文，何玉彬 .傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計(jì) . 北京 :科學(xué)出版社 .20xx 2丁鎮(zhèn)生 .傳感器及傳感技術(shù)應(yīng)用 .北京 :電子工業(yè)出版社 .1997 3 陳鳴，謝希仁 .計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件接口技術(shù) .南京 :南京大學(xué)出版社 .1994 4趙雅君 .家用電器中的自動(dòng)控制系統(tǒng) .北京 :中國(guó)輕工業(yè)出版社 .1996 5 顧瑞龍 .控制理論及電液控制系統(tǒng) . 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 .1987 6 楊恒 .開(kāi)關(guān)電源典型設(shè)計(jì)實(shí)例精選 .北京 :中國(guó)電力出版社 .20xx 41 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作所取得的成果。為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了一定的基礎(chǔ)，為今后從事本專業(yè)相關(guān)的事業(yè)墊定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。使我更為深刻的感受到大學(xué)本科階段的學(xué)習(xí) 積累與實(shí)際應(yīng)用之間的聯(lián)系。并在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給我指出了不少缺點(diǎn)，提出了多條有益的建議。一路走來(lái)有我的母校陪我一起成長(zhǎng)，感謝我的母校，祝我的母校越來(lái)越好。大學(xué)生活和學(xué)習(xí)讓我不斷的成長(zhǎng)，變的成熟。 39 致謝 時(shí)光冉冉，大學(xué)時(shí)光即將結(jié)束。從預(yù)測(cè)的成本來(lái)看，預(yù)測(cè)成本與目標(biāo)成本利潤(rùn)基本一致，預(yù)算經(jīng)濟(jì)指標(biāo)完全可以達(dá)到的，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上是可行的。現(xiàn)在市場(chǎng)上的電子產(chǎn)品繁多，從而致使可充電電池需要大量的充電器配用。 （ 4）產(chǎn)品前景預(yù)測(cè) 本設(shè)計(jì)的成本主要來(lái)源于原材料的購(gòu)買以及必要的資料 獲取費(fèi)用。初步預(yù)算成本大概需要 20 元。 LED 組成顯示電路，能直觀的反映出電池的工作狀態(tài)，便于使用者操作。這次的設(shè)計(jì)對(duì)以后的工作學(xué)習(xí)都有很大的幫助。通過(guò)對(duì)電壓的比 較來(lái)控制電路中 LED 燈的閃爍顯示出電池充電狀態(tài)。 （ 1） EMI 抑制電路在電路中的 作用是濾除由電網(wǎng) 進(jìn)來(lái)的各種干擾信號(hào)，防止電源開(kāi)關(guān)電路形成的高頻擾竄電網(wǎng)，或?qū)υO(shè)備和應(yīng)用環(huán)境造成干擾。在設(shè)計(jì)課題過(guò)程中我查閱了大量的資料和進(jìn)行理論知識(shí)的復(fù)習(xí)，查找和畢業(yè)設(shè)計(jì)課題有關(guān)的內(nèi)容，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)指導(dǎo)老師的多次修改，最終把設(shè)計(jì)方案確定下來(lái)了。 開(kāi)始是搜集資料。而當(dāng)電池電壓充滿時(shí)，則在 R15 上的電壓降低 (或?yàn)榱?)，因此 IC2A 的 1腳輸出高電平． Ic2B 7 腳輸出低電平，因此 V3 導(dǎo)通， LED2(綠色 )被點(diǎn)亮，表示電池電壓被充滿。此電壓與原 R端的取樣電壓疊加來(lái)控制輸出電壓。因此 1 腳輸出高電平，由 R32 給 V2 提供基極驅(qū)動(dòng)電流，因此 V2 導(dǎo)通， LED2(紅色 )被點(diǎn)亮，表示電池正處于充電狀態(tài)。當(dāng)電池電壓未充滿時(shí)， R15 上的電壓高，該高電壓由 R33 送到 IC2A 的反相輸入端 3 腳，而同相輸人端則由 R2 R2 R24 組成的分壓電路提供比較電壓。 R17 用來(lái)保證當(dāng)電源滿載時(shí) (光耦 LED 電流為 35 零時(shí) )TLl 的工作穩(wěn)定。輸出電壓的信息通過(guò)電阻 R1 R R21 提供結(jié) TL C1 R18 為反饋回路提供頻率補(bǔ)償。二極管 VD電容器 C1 C1 C14 用來(lái)整流和平滑輸出電壓。 R5可以使 Ucc 更穩(wěn)定和抵抗噪聲。電阻 R二極管 VD5 和電容 C3 組成鉗位電路，用來(lái)保護(hù) V1，以防止一次線圈的尖峰電壓擊穿 V1。 IC1 的 7 腳啟動(dòng)電壓由電阻 R R4 從交流側(cè)供給 IC1內(nèi)部啟動(dòng)塊。 34 圖 319 電池電壓狀態(tài)顯示電路圖 總體電路的設(shè)計(jì)及工作原理 圖 320 是基于 UC3843 組成的 80w 充電器原理圖，電路工作原理如下： 50Hz交流電壓通過(guò) C L1 組成的 EMI 抑制電路到 VDl— VD4 組成的橋式整流器，將交流電壓變成 100Hz 脈動(dòng)直流電壓，由電容器 C2 將其濾波成 DC 電壓。因此IC2 組成的比較電路可根據(jù)電池的充電電流與端電壓自動(dòng)調(diào)整合適的電壓值。而同相輸入端 5腳則同樣由 R2 R2R24 組成的分壓電路提供電壓，因此 7腳輸出高電平，通過(guò) VDl2 與 R2 R30 加到 TL431 的控制端 R 上。此時(shí) 2腳電壓大于 3 腳．因此 1 腳輸出高電平，由 R32給 v2 提供基極驅(qū)動(dòng)電流，因此 V2 導(dǎo)通， LED1(紅色 )被點(diǎn)亮，表示電池正處于充電狀態(tài)。 VD C1 C16 和 IC3（ 78L12）為 IC2 及充電狀態(tài)指示電路提供 +5V 電壓。 式（ 329） R19+20= ????? KRU r efU o u t )(21)1)4 3 1(( 式（ 330） 為調(diào) 節(jié)方便， R1 R20 選用兩個(gè)電阻串聯(lián)， R19＝ 75K?0， R20＝ 3K?。為防止誤差放大可能存在的干擾直接將誤差放大器反相輸入端 2 腳接地。 因?yàn)?芯片誤差運(yùn)算放大器的功能 是 由二次的 TL431 經(jīng)過(guò)光耦 (PC817C)來(lái)實(shí)現(xiàn) (控制調(diào)節(jié)）光耦集電結(jié)的電壓來(lái)控制每個(gè)周期通過(guò)開(kāi)關(guān)電源 (MOSFET)的峰值電 流 。取在 R15 的電壓降為 ，則輸出電流檢測(cè)電阻 R15按下式計(jì)算： R15=。因?yàn)閾碛休^低的寄生電感和較低的等效電阻，所以并聯(lián)較單個(gè)電容效果 好，能有效減小紋波電壓。 因?yàn)?整個(gè)電容系統(tǒng)的頻率是固定的，所以輸出濾波電解電容的容量的考慮 應(yīng)在紋波電壓最。 因?yàn)榉€(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(fù)載電路提供穩(wěn)定的電壓。 圖 318 穩(wěn)壓管伏安特性曲線 選用的穩(wěn)壓二極管，應(yīng)滿足應(yīng)用電路中主要參數(shù)的要求。因?yàn)檫@種特性，穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或 32 電壓基準(zhǔn)元件使用。穩(wěn)壓管反向擊穿后，電流雖然在很大范圍內(nèi)變化，但穩(wěn)壓管兩端的電壓變化很小。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(dòng)，或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí)，負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變 。把這種類型的二極管稱為穩(wěn)壓管，以區(qū)別用在整流、檢波和其他單向?qū)щ妶?chǎng)合的二極管。 穩(wěn)壓管也是一種晶體二極管，它是利用 PN 結(jié)的擊穿區(qū)具有穩(wěn)定電壓的特性來(lái)工作的。穩(wěn)壓管在反向擊穿時(shí)，在一定的電流范圍內(nèi) （或者說(shuō)在一定功率損耗范圍內(nèi)），端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，因而廣泛應(yīng)用于穩(wěn)壓電源與限幅電路之中。 穩(wěn)壓二極管是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡(jiǎn)稱穩(wěn)壓管。選用 TDK 公司的 PC40 材質(zhì)的磁心，相當(dāng)于 Philips3C85 材質(zhì)一次電感量的計(jì)算 : Ip=δ max Uin(min)dc/(Ippk fmin)= 127/( 70 10^3)=310μ H 式（ 322） 31 廠商推薦磁心工作的最大磁通密度 : Bmax= CUT3019 磁心的有效面積 : Ae=132 m ㎡ 由磁通密度定義的公式中得到一次圈數(shù)的公式 : np=Lp Ippk/(Bmax Ae) 式（ 323） AL的值由以下公式?jīng)Q定（決定一次的圈數(shù) ): AL=Lp/np^2=(Bmax Ae)^2/(Lp Ippk^2) =()(132 10^6)^2/( 10^3 ^2)=131 nH 式（ 324） 從廠商推薦的磁心信息（產(chǎn)品信息目錄），選用 AL為 100nH 可以得到一次線圈的圈數(shù) : np= TALLp 489^101313^ ?????? 式（ 325） 二次 44V 的圈數(shù)可以給出 (假定用超快恢復(fù) 二極管 )： ns=(Us+Ufwd)(1δ max)np/(δ min Uin(min)dc) =(44+)()48/( 127)=17T 式（ 326） 設(shè)計(jì)中所采用的變壓器由一次線圈、二次級(jí)線圈組成。 因電源的外形尺寸較小，特別是高度較低。在電器設(shè)備和無(wú)線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈。隨著充電的進(jìn)行，電流使其阻值逐漸加大，減小了充電電流，基本符合充電特性的要求。由電池的充電特性可知，在電池充電的初期，提供一 個(gè)較大的充電電流．使電池的極板能被快速的激化，之后用小電流慢充。 VD8 是輸出整流快恢復(fù)二極管； Cl C1 C1 L2是輸出π型濾波電路； VD9 是輸出隔離二極管，防止當(dāng)電池充滿電后電壓倒灌回電路。根據(jù)上面的敘述，我們可以得到一個(gè)適當(dāng)?shù)姆醇る妷?： Uflbk=UmosUin(max)100V=600V373V100V=127V 式（ 319） 因?yàn)檫@個(gè)值非常接近最小輸入電壓，考慮電路計(jì)算的方便，這里令它們相等 ： Uflbk=Uin(min)=127V 反激電壓值的占空比約為： Dmax=Uflbk/(Uflbk+Uin(min))=127V/(127V+127V)= 式（ 320） 最大輸入峰值電流： Ippk=2Iinav(max)/Dmax=（ 321） 所以 為 EMI 考慮最大工作頻率為 70KHz。這種抑制器的振幅有 50V，所以這個(gè)電壓會(huì)疊加在開(kāi)關(guān)上。振鈴由 RCD 網(wǎng)路來(lái)抑制。反激電壓上升沿的振鈴是出變壓器的漏感引起的，振鈴可以認(rèn)為是阻尼振蕩。 根據(jù)輸入條件，我們可以計(jì)算： DC 輸入電壓： Uin(min)=Uin(min)AC=90=127VDC Uin(max)=Uin(max)AC=264=374VDC 式（ 317） 輸入最大平均電流： Iinav(max)=Pout/(ηUin(min))=80W/(127V)= 式（ 318） 所以 開(kāi)關(guān)管 V1 用雪崩電壓為 600V 的 MOSFET。故只要加上正向電壓 VDS，就有電流。 29 本次設(shè)計(jì)選擇 N 溝道場(chǎng)耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管。下面將對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管的特性進(jìn)行比較，如表 32 所示。場(chǎng)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(jí)放大器的輸入級(jí)作阻抗變換 .場(chǎng)效應(yīng)管可以用作可變電阻 .場(chǎng)效應(yīng)管可以方便地用作恒流源。可應(yīng)用于放大 .由于場(chǎng)效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高 ,因此耦合電容可以容量較小 ,不必使用電解電容器。 (3) 場(chǎng)效應(yīng)管 場(chǎng)效應(yīng)晶體管簡(jiǎn)稱場(chǎng)效應(yīng)管 .由多數(shù)載流子參與導(dǎo)電 ,也稱為單極型晶體管 .它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件。陰極電流的減少會(huì)導(dǎo)致基準(zhǔn)電壓的減少，使輸出電壓也跟著減少使得輸出特征不符合設(shè)計(jì)指標(biāo)。理由如下：當(dāng)電源滿載 (額定負(fù)載 .最低輸入電壓 )，二極管的電流為零 (光耦的晶體管部分也為零）。 在電路工作時(shí)， R13 這個(gè)電阻也有非常重要的功能。其管教功能說(shuō)明如表 31 所示 表 31 UC3843 管腳功能說(shuō)明 27 通過(guò)以上的理解，本設(shè)計(jì)采用 8腳的 UC3843。 26 圖 315 UC3843 方框圖 圖 316 管腳連接圖 這些器件可提供 8腳雙列直插塑料封裝和 14腳塑料表面貼裝（ S014）。其它的保護(hù)特性包括輸入和參考欠壓鎖定，各有滯后、可編程輸出靜區(qū)時(shí)間和單個(gè)脈沖測(cè)量鎖存。這些集成電路具有可微調(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?、高增益誤差放大器。由于它具有隔離控制作用，故能夠有效的保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管，控制充電過(guò)程中電壓的變化。 由于光耦種類 繁多，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，優(yōu)點(diǎn)突出，因而其應(yīng)用十分廣泛，主要應(yīng)用以下場(chǎng)合： 1) 光電耦合器可以構(gòu)成各種邏輯電路，由于光電耦合器的抗干擾性能和隔離性能比晶體管好，因此，由它構(gòu)成的邏輯電路更可靠； 2）在開(kāi)關(guān)電路中，往往要求控制電路和開(kāi)關(guān)之間要有很好的電隔離，對(duì)于一般的電子開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)是很難做到的，但用光電耦合器卻很容易實(shí)現(xiàn)； 3) 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(fù)載隔離地問(wèn)題； 4) 光電耦合器應(yīng)用于數(shù)字電路，可以將脈沖信號(hào)進(jìn)行放大；5) 線性光電耦合器應(yīng)用于線性 電路中，具有較高地線性度以及優(yōu)良地電隔離性能；6)光電耦合器還可應(yīng)用于高壓控制，取代變壓器，代替觸點(diǎn)繼電器以及用于 A/D電路等多種場(chǎng)合。開(kāi)關(guān)電源中常用的光耦是線性光耦。