【正文】 再一次向她 表示衷心的感謝，感謝 她 為學(xué)生營(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助 ! 值此論文完成之際，謹(jǐn)向 張 老師 及其他曾關(guān)心 、教導(dǎo)過我的老師 致以最崇高的謝意 ! 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧兩年多來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對(duì)現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。比如說電路圖工作原理不明確；撰寫論文時(shí)條理不清晰及論文格式不正確等，這些都是在張 老 師的親切關(guān)懷和悉心 指導(dǎo) 下一一解決的 ， 從中 使我 獲益匪淺。論文的設(shè)計(jì) 和實(shí)驗(yàn)成功的展現(xiàn)在我們面前，對(duì)自己而言有種收獲的感覺，心里很有成功感！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。 總體說來，經(jīng)過此次設(shè)計(jì)，使我學(xué)會(huì)了怎樣根據(jù)要求去設(shè)計(jì)電路和調(diào)試電路的方法。 在整個(gè)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)的過程中我學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學(xué)問要一絲不茍，對(duì)于出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解決問題的。在線路的設(shè)計(jì)和論文的寫作過程中，我遇到的問題很多，有些是在自己技術(shù)所在范圍之外，每當(dāng)無法實(shí)現(xiàn)自己的想法或者運(yùn)行不下去的時(shí)候，我就會(huì)出現(xiàn)浮躁的情緒，但是我沒有放棄，而是適時(shí)地調(diào)節(jié)自己的心態(tài)，在 同學(xué)老師的幫助下，完成了初次的設(shè)計(jì)。老師將初稿修改后及時(shí)反饋給我，看了之后才發(fā)現(xiàn)論文中的論文漏洞很多，特別是論文的格式問題，有些段落間距設(shè)置不合格，標(biāo)題的字體和大小等，在寫的時(shí)候往往把這些給疏漏掉，還有就是頁眉頁腳不同標(biāo)題的設(shè)置問題。在設(shè)計(jì)課題過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，通過指導(dǎo)老師的多次修改，最終把設(shè)計(jì)方案確定下來了 接下來，我開始對(duì)所搜集的資料進(jìn)行整理、分析研究。 開始是搜集資料。 34 第 五 章 總結(jié)與展望 在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間通過與別人設(shè)計(jì)的對(duì)比讓我學(xué)到了很多的東西和認(rèn)識(shí)了自身的不足。 整體調(diào)試 33 （ 2）由于最高充電電壓由 運(yùn)算放大器的反相基準(zhǔn)端電壓來決定的，而根據(jù)不同的充電電流，需要不同的充電電壓，因此在選取電阻時(shí)要經(jīng)過計(jì)算，選取適當(dāng)?shù)碾娮?，而?jīng)過計(jì)算出的電阻有的不好找，但因?qū)﹄姵氐某潆婋娏饕蟛皇呛車?yán)格，可以用阻值相近的電阻代替。 雖然充電器的使用元件比較多，但大多比較便宜，花費(fèi)不是很大 調(diào)試注意事項(xiàng) 在調(diào)試的過程中，結(jié)合我的全程制作的經(jīng)驗(yàn)，我覺得還要重點(diǎn)注意以下一些方面： （ 1）經(jīng)過初步的分析設(shè)計(jì)后，在制作硬件電路的同時(shí)，調(diào)試也在穿插進(jìn)行。對(duì)于直流輸出，用萬用表測(cè)量直流輸出兩端接出導(dǎo)線之間的電壓，用一發(fā)光二極管和電阻串聯(lián)，接入導(dǎo)線兩 端，發(fā)光二極管發(fā)光，則電源可使用。此時(shí)的場(chǎng)效 應(yīng)管 Q14N90C 無電壓提供，處于斷開狀態(tài)，充電完畢。 在充電完畢時(shí)，蓄電池電壓非常接近充電電壓，此時(shí)二極管 D8 處于截止?fàn)顟B(tài)，反向電壓 VEE 較大， U2BLM324 正極輸入電壓大于負(fù)極，一直處于輸出高電平狀態(tài)， U2ALM324 則相反，一直處于輸入低電平狀態(tài)，因此 LED2 一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，一直發(fā)出綠光。 對(duì)于左面的比較器 U2CLM324， VEE 和 5U = 經(jīng)兩個(gè)電阻 R1 R22 構(gòu)成分壓， VEE 的變化決定了 U2CLM324 正負(fù)兩 個(gè)輸入端的高低，其正輸入端一直處于 0V 電壓狀態(tài)，當(dāng) VEE 達(dá)到最大反向電壓時(shí)， U2CLM324 負(fù)端輸入大于 0，比較器輸出低電平， D15 處于截止?fàn)顟B(tài)，光耦合器 U1PC817 無輸入電壓，處于不工作狀態(tài)，因此 Q2 基極無電壓，無法導(dǎo)通， 300V 電壓經(jīng) R R7 供給場(chǎng)效應(yīng)管Q14N90C，場(chǎng)效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，二極管 D5 截止。當(dāng) VEE 未達(dá)到負(fù)向最大電壓時(shí)， U2BLM324 輸出低電平， U2ALM324 輸出高電平，二極管 D12 導(dǎo)通， D11 截止，此時(shí)發(fā)光二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，不發(fā)綠光。當(dāng) VEE 達(dá)到負(fù)向最大電壓時(shí)， U2BLM324 負(fù)端電壓小于 0V，比正端電壓低， U2BLM324 輸出高電平。 5U = 電壓與 VEE 之間連接 2 個(gè)電阻，經(jīng)電阻分壓后送給 U2ALM324和 U2BLM324 兩個(gè)比較器的負(fù)端使用 ，而正端接地，電壓為 0。上半部分電流經(jīng)穩(wěn)壓二極管 Z2 穩(wěn)壓后形成 4U =15V 電壓，同時(shí)Z1 穩(wěn)壓后形成 5U = 電壓。變壓器變壓后輸出兩個(gè)電壓 3U =44V和反向電壓 VEE，由于充電時(shí)，蓄電池電壓約為 36V，低于 3U =44V，因此二極管 D8 導(dǎo)通，電流分為兩部分，一部分供給蓄電池充電，另一部分供給圖上半部分。 在充電過程中， 1U =220V 交流電經(jīng)整流橋整流和電容濾波后，形成約為2U =300V 的電壓，該電壓只有正向，無反向電壓，最大電壓為 12UURM ? 。 30 圖 整體調(diào)試 31 第 四 章 整體調(diào)試 整體電路的連接 及工作原理 在連接完各部分電路后對(duì)整體電路進(jìn)行連接，整體電路如圖 所示 。 當(dāng)電池接近充滿時(shí) ,充電電流減小 ,R18 上的電壓也減低 ,當(dāng) U2B 反向輸入端 電位大于 正向輸入端 電位時(shí) ,U2A 輸入端 變?yōu)榈碗娖?,輸出端 輸出高電平 ,充滿指示燈 LED2 熄滅。 充電初期 ,充電電流較大 ,R18 上 壓降 增大 (注意 :R18上的電壓對(duì)地為負(fù)電壓 )。 LM324 是雙運(yùn)放集成電路 ,這里接成兩個(gè)電壓比較器 。 U2D 的工作原理為當(dāng)輸出電壓 44V 因負(fù)載或來電的原因逐漸減小時(shí)，經(jīng)R27/ R9 的分壓，將低于 ，送到 U2D 的同向輸入端，與反向輸入端的 比較（ R11 直接接到 TL431 的 ），使 D16 二極管趨于截止，經(jīng) R10 送到 PC817光電耦合器，其發(fā)光強(qiáng)度削弱，內(nèi)部三極管趨于截止， Q2 趨于截止， Q1 柵極電位升高，漏源之間更趨向接通，從而使輸出電壓升高，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用。 U2C 為運(yùn)算放大器用于限制輸出電流，即起到過流保護(hù)的作用， U2D 運(yùn)算放大器用于穩(wěn)定輸出電壓。 圖 充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 29 電壓比較電路 的 設(shè)計(jì) 由圖 所示， Z2 為 15V 穩(wěn)壓二極管，提供給運(yùn)算放大器做供電電壓。由輔助控制 回路用電壓經(jīng) Z2 穩(wěn)壓，進(jìn)一步由 Z1 進(jìn)行能隙電路 TL431 穩(wěn)壓，產(chǎn)生 的基準(zhǔn)，用于精確控制主回路輸出電壓。 圖 基準(zhǔn)電路的設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓電源的輸出電壓（或輸出電流）需要精確控制，要想獲得精確、穩(wěn)定的輸出電壓（或輸出電流），必須有一個(gè)參數(shù)相對(duì)準(zhǔn)確、穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓（或電流）作參考，該部分電路見圖 所示。顯然 D14 負(fù)極的電壓為負(fù)值，用于檢測(cè)輸出電流。電路中 R12 的作用在與檢測(cè)負(fù)載中電流的大小以便后續(xù)電路進(jìn)行對(duì)輸出電流的 控制。 圖 28 輸出回路的設(shè)計(jì) 輸出回路是向負(fù)載供電的回路和電路中控制部分需要供電的供電回路，見圖 所示。 充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 27 圖 過流保護(hù)電路 的 設(shè)計(jì) 過流保護(hù)電路由 R Q2 組成，見圖 。 TL431 為精密穩(wěn)壓專用集成電路，用于基準(zhǔn)電路中產(chǎn)生 的基準(zhǔn)電壓，為 U2D 提供電壓， U2D 通過比較運(yùn)算穩(wěn)定輸出電壓。 本設(shè)計(jì)選用的是變壓器反饋式振蕩電路，它能夠 將電路工作時(shí)所產(chǎn)生的電流電壓通過相關(guān)器件自行反饋，從而改變振蕩頻率維持充電狀態(tài)的穩(wěn)定性。 (1) 反 饋式振蕩電路 圖 （ a)為變壓器反饋振蕩電路，其正反饋過程是：若輸入 Ui 為上正下負(fù)，對(duì)于振蕩頻率，回路諧振的并聯(lián)阻抗為電阻性，所以輸出電壓 Uo 與 Ui反相，即 Uo 為上負(fù)下正，由于同名端決定了 Uf 為上正下負(fù)， Uf正好與 Ui同 相，只要 26 晶體管的β足夠大和變壓器的匝數(shù)比合適，電路一定能夠振蕩，還可以證明電路的起振條件和振蕩頻率分別為： β≥ rbeRC/M f≈ 1/2π 式中： rbe 為基極與射極度之間的交流等效電阻， R 為次級(jí)折算到初級(jí)的等效電阻， M 為互感系數(shù)。 由此可見，本次設(shè)計(jì)中的振蕩電路應(yīng)選擇自激式振蕩 。將 220V 的交流電經(jīng)過橋式整流，變換成 300V 左右的直流電，濾波后進(jìn)入變壓器后加到開關(guān)管的集電極進(jìn)行高頻振蕩，反饋繞組反饋到基極維持電路振蕩，負(fù)載繞組感應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng) 整流 、 濾波 、穩(wěn)壓得到的直流電壓給負(fù)載提供電能。自 激式是無須外加信號(hào)源能自行振蕩，自激式完全可以把它看作是一個(gè)變壓器反饋式振蕩電路，而它激式則完全依賴于外部維持振蕩，在實(shí)際應(yīng)用中自激式應(yīng)用比較廣泛。由此可見這是一自激式電路。這樣， Q1 完成了充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 25 一個(gè)由關(guān)斷→微導(dǎo)通→導(dǎo)通→微導(dǎo)通→迅速關(guān)斷的過程，形成一個(gè)振蕩周期。 振蕩電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中 與振蕩相關(guān)的電路見 所示，市電 220V 由 JP1 輸入，經(jīng)整流和濾波后，形成約 311V 的直流電壓。在接通電源的瞬間，將產(chǎn)生強(qiáng)大的充電電流，這種電流稱為“浪涌電流”；同時(shí)，因負(fù)載電流太大，電容器放電的速度加快，回事負(fù)載電壓變得不夠平穩(wěn)，所以電容濾波電路適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。因橋式電路的對(duì)稱性和電感中電流的連續(xù)性，四個(gè)二極管 D D3； D D4 的導(dǎo)電角都是 180176。當(dāng) v2 正半周時(shí)， D D3 導(dǎo)電，電感中的電流將滯后 v2。 橋式整流電感濾波電路如圖 所示。一般耐壓值?。?）V2.。 4) 電容濾波電路的 外特性 圖 電容濾波外特性曲線 整流 濾波電路中，輸出直流電壓 VO隨負(fù)載電流 IO的變化關(guān)系曲線如圖 所示。 電容濾波電路的計(jì)算比較麻煩，因?yàn)闆Q定輸出電壓的因素較多。所以電容濾波適合輸出電流較小的場(chǎng)合。當(dāng) ＲL 很小，即 IL 很大時(shí)，電容濾波的效果不好，見圖 濾波曲線中的 2。 圖 電容濾波電路波形 需要指出的是，當(dāng)放電時(shí)間常數(shù) RLC 增加時(shí)， t1 點(diǎn)要右移， t2 點(diǎn)要左移，二極管關(guān)斷時(shí)間加長(zhǎng)，導(dǎo)通角減??；反之， RLC 減少時(shí)，導(dǎo)通角增加。所以在 t2 到 t3 時(shí)刻，二極管導(dǎo)電， Ｃ 充電， Vi=Vo 按正弦規(guī)律變化；t1 到 t2 時(shí)刻二極管關(guān)斷， Vi=Vo 按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為 RLC。所以剛過 時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。 當(dāng) v2 到達(dá) 時(shí)，開始下降。 圖 電容濾波電路 2) 電容濾波電路工作 原理 22 若 v2 處于正半周，二極管 D D3 導(dǎo)通，變壓器次端電壓 v2 給電容器 C 充電。 (1) 容濾波電路 1) 電路的組成 現(xiàn)以單相橋式整流電容濾波電路 為例來說明。電感器 L 對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此 L 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。 濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。而在有些設(shè)備中，如 電子儀、自動(dòng)控制裝備等，則要求直流電壓非常穩(wěn)定。因此，設(shè)計(jì)中采用單向橋式整流電路對(duì) 220V 交流電壓進(jìn)行整流，從而得到 311V 左右的脈動(dòng)直流。所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高，在同樣功率容量條件下，體積可以小一些。輸出平均電壓為 流過負(fù)載的平均電流為 充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 21 二極管所承受的最大反向電壓 單相全波整流電路的脈動(dòng)系數(shù) S 與單相橋式整流電路相同。負(fù)載上輸出平均電壓為 流過負(fù)載和二極管的平均電流為 20 (a)電路圖 (b)波形圖 圖 單相半波整流電路 二極管所承受的最大反向電壓 (3) 單相全波整流電路 單相全波整流電路如圖 (a)所示，波形圖如