【正文】 主電源電路低電流調節(jié)電路恒流電路指示燈電路圖41 電路框圖主電源控制電路市面上一些鋰電池充電器充電過程分為預充電,恒流充電,恒壓充電,溫度監(jiān)控?？刂齐娐凡糠职ǖ碗娏髡{節(jié)控制電路部分、恒流電路部分、充電指示電路部分。UC3842外圍電路包括振蕩電路，誤差放大器輸入和補償電路，電源啟動電路，驅動開關管電路，軟啟動電路。為減小電源尖峰干擾需要在電源進線端和電源輸出線端分別加入濾波電路。設計主電源時就是要找到最苛刻的條件，即輸入最低，輸出功率最大的條件下來設計脈沖變壓器的。本電路最大功率發(fā)生在恒流充電階段二結束恒壓充電開始時。本設計難點在于主電源設計部分?？刂齐娐凡糠职ǖ碗娏髡{節(jié)控制電路部分、恒流電路部分、充電指示電路部分。4 總體設計本設計共分為兩部分：主電源部分、控制電路部分。這種拓撲結構不僅外接元器件較少，而且在電壓采樣電路中采用了三端可調穩(wěn)壓管，使得輸出電壓在負載發(fā)生較大的變化時，輸出電壓基本上沒有變化。另外還有一種連接，UC3842的電壓反饋輸入端腳2接地，所以，誤差放大器的輸入誤差總是固定的，可將線性光耦中的光電三極管視為一可變電阻，改變的是誤差放大器的增益。由UC3842內部示意圖可知：誤差放大器的輸出電壓Ue減小，亦即電流檢測比較器鉗位電壓減小，UC3842引腳6輸出驅動的占空比減小，從而使輸出電壓減小，這樣就完成了反饋穩(wěn)壓的過程。通過調節(jié)由R24，R31，R32組成的分壓網(wǎng)絡后得到采樣電壓， V基準電壓進行比較，當輸出電壓正常時， V電壓基準相等，則TL431的K極電位保持不變，從而流過光耦二極管的電流不變，進而流過光耦CE的電流也不變，UC3842引腳2的反饋電位Uf保持不變，則引腳6輸出驅動的占空比不變，輸出電壓穩(wěn)定在設定值不變。采用這種方法進行反饋控制時需要從副邊繞組輸出端進行取樣，電路如圖311所示。該電路適用于針對某種固定負載的情況。 這種電路的優(yōu)點是采樣電路簡單，副邊繞組、原邊繞組和輔助繞組之間沒有任何的電氣通路，容易布線。同時該電壓經(jīng)R16及R17分壓后作為采樣電壓，送入UC3842的腳2，在與基準電壓比較后，經(jīng)誤差放大器放大，使腳6輸出脈沖的占空比變小，輸出電壓下降，達到穩(wěn)壓的目的。勢必引起電源布線的困難，而且電源工作在高頻開關狀態(tài)，容易引起電磁干擾，必然帶來電路設計的困難，所以這種方法很少使用[4]。設計內回路反饋時，需要在開關管上串聯(lián)一個以地為參考的取樣電阻R14，R16，R18將初級線圈的電流轉換為電壓信號，此電壓由電流檢測比較器監(jiān)視并與來自誤差放大器的輸出電平比較。圖39 輸出電壓直接分壓該電路的工作原理是：直流電壓加在R5上，降壓后加在UC3842的引腳7上，為芯片提供大于16 V的啟動電壓，當芯片啟動后由反饋繞組提供維持芯片正常工作需要的電壓。三極管Vce隨輸入二極管電流If的變化曲線（Ic為參量）如圖38所示。線性光電耦合器是一種新型的光電隔離器件，能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或電流信號，這樣隨著輸入信號的強弱變化會產(chǎn)生相應的光信號，從而使光敏晶體管的導通程度也不同，輸出的電壓或電流也隨之不同。　當輸入端加電信號時，發(fā)光器發(fā)出光線，照射在受光器上，受光器接受光線后導通，產(chǎn)生光電流從輸出端輸出，從而實現(xiàn)了“電光電”的轉換。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。可以看到，接在運放的反相輸入端。3個引腳分別為：陰極（CATHODE）、陽極（ANODE）和參考端（REF）。在很多應用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運放電路、可調壓電源，開關電源等等。 TL431簡介德州儀器公司（TI）生產(chǎn)的TL431是一是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調分流基準源。輸出這些器件有一個單圖騰柱輸出級，是專門設計用來自接驅動功率MOSFET的，它能提供高達177。它的作用是保護集成電路免受系統(tǒng)啟動期間產(chǎn)生的過高電壓的破壞。UCX843A準備應用于更低電壓直流到直流變換器中。／。每個都具有內部的滯后，以防止在通過它們各自的門限時產(chǎn)生錯誤輸出動作。圖35 電流波形尖脈沖抑制欠壓鎖定采用了兩個欠壓鎖定比較器來保證在輸出級被驅動之前，集成電路已完全可用。這個尖脈沖的產(chǎn)生是由于電源變壓器匝間電容和輸出整流管恢復時間造成的。在這些條件下，電流取樣比較器門限將被內部箝位至1．0V。此電壓由電流取洋輸入(管腳3)監(jiān)視并與來自誤差放大器的輸出電平相比較。所用的電流取樣比較器—脈寬調制鎖存配置確保在任何給定的振蕩器周期內，僅有一個單脈沖出現(xiàn)在輸出端。最小誤差放大器反饋電阻受限于放大器的拉電流(O．5mA)(VoH)： (31)UC3842作為電流模式控制器工作，輸出開關導通山振蕩器起始，當峰值電感電流到達誤差放大器輸出補償(管腳1)建立的門限電平時中止。輸出電壓因兩個二極管壓降而失調(≈)并在連接至電流取樣比較器的反相輸入之前被三分，這將在管腳l處于其最低狀態(tài)時(Vol)，保證在輸出(管腳6)不出現(xiàn)驅動脈沖。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源電阻的乘積。此放大器從有90dB的典刮自流電流增益和只有57度相位余量的1．OMHz的增益為1帶寬。R一般不要大于1M歐，C一般不要小于22PF。不要將UC3842的重要元件的參數(shù)選得接近分布參數(shù)；具體來說，電阻不要太大，電容器和電感器不要太小。1 0％之內，這些內部電路的優(yōu)點使振蕩器頻率及晨大輸出占空比的變化最小。注意盡管許多的Rt和Ct值都可以產(chǎn)生相同的振蕩器頻率，但只有一種組合可以得到在給定頻率下的特定輸出靜區(qū)時間。在CT放電期間，振蕩器產(chǎn)生一個內部消隱脈沖保持“或非”門的中間輸入為高電子，這導致輸出為低狀態(tài)，從而產(chǎn)生丁一個數(shù)量可控的輸出靜區(qū)時間。圖34 UC3842外圍代表性方框圖圖34 UC3842代表性方框圖振蕩器頻率由定時元件RT和CT選擇值決定。圖33 UC3842內部結構UC3842是專門設汁用于出線和直流—直流變換器應用的高性能、固定頻率、電流模式控制器，為設計者提供使用最少外部元件的高性能價格比的解決方案。基準電壓輸出端，有50mA1A當檢測電壓超過1V時縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)；4腳為定時端，內部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定，f=(RTCT)；5腳為公共地端；6腳為推挽輸出端，內部為圖騰柱式，上升、下降時間僅為50ns個引腳，各腳功能如下：1腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性；2腳是反饋電壓輸入端，內部結構如圖33所示，UC3842與電壓控制方式相比在負載響應和線性調整度等方面有很多優(yōu)越之處。并且，變壓器初級線圈電流的最大值正好等于變壓器次級線圈電流最大值的n倍（n為變壓器次級電壓與初級電壓比）。還可以看出，流過變壓器初、次級線圈中的電流是可以突跳的。其中，i1為流過變壓器初級線圈中的電流，i2為流過變壓器次級線圈中的電流（虛線所示），Io是流過負載的電流（虛線所示）。因此，在Ton期間，變壓器鐵芯中的磁通量是由剩磁SBr向最大磁通SBm方向變化；而在Toff期間，變壓器鐵芯中的磁通量是由最大磁通SBm向剩磁SBr方向變化。因此，整流二極管的輸入電壓Uo的幅值Up與整流輸出電壓基本相等。變壓器次級線圈輸出電壓Uo是一個帶正負極性的脈沖波形，一般負半周是一個很規(guī)整的矩形波；而正半周，由于輸出脈沖被整流二極管限幅，當開關電源工作于連續(xù)電流或臨界連續(xù)電流狀態(tài)時，輸出波形基本也是矩形波。由此可知，反激式變壓器開關電源在輸出功率的同時，流過次級線圈回路中的電流也在對變壓器鐵心進行退磁。VOUTVdc Is次級電流波形Ip初級電流波形TonToff圖31 反激式開關電源原理圖在開關管S1關斷的Toff期間，變壓器鐵心中的磁通主要由變壓器次級線圈回路中的電流來決定，這就相當于流過變壓器次級線圈中的電流所產(chǎn)生的磁場可以使變壓器的鐵心退磁，使變壓器鐵心中的磁場強度恢復到初始狀態(tài)。二是可以實現(xiàn)變壓器功能，通過脈沖變壓器的初級繞組和多個次級繞組可以輸出多路不同的直流電壓值，為不同的電路單元提供直流電量。而開關管關斷時，變壓器將一次側線圈內儲存的電感能量通過整流二極管給負載供電，直到下一個脈沖到來，開始新的周期[3]。單端反激式開關電源以主開關管的周期性導通和關斷為主要特征。3 反激式開關電源 反激式開關電源原理單端反激式變換器又稱電感儲能式變換器，工作原理如圖3l所示，當開關管S1被PWM脈沖激勵而導通時，次級整流二極管D1截止，輸出電容C給負載供電。按調制方式分可分脈沖寬度調制式和脈沖頻率調制式開關穩(wěn)壓電源和PWM和PFM的混合方式。 開關電源分類按開關管與負載的連接方式分類，開關電源可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和變壓器耦合型3種類型。Rds隨溫度的升高而增大。在此設計時，最好保證銅耗接近于磁耗，初級繞組的銅耗接近于次級繞組的銅耗以達到最優(yōu)化的設計防止磁芯過渡溫升；⑷MOSFET管，每升高25℃，柵極閥值電壓下降5％。下面列舉的是溫度對器件的影響：⑴溫度每升高10℃，電解電容的壽命就會減半；⑵在高溫和反向電壓接近額定值時，肖特基二極管的漏電很嚴重，就像陰陽極通路一樣；⑶通用磁性材料，從25℃到100℃飽和磁感應強度下降30％左右；在這里，磁性材料的損耗雖然說占比例很小但是它對整個開關電源的影響非常大。 開關電源能量損耗和壽命降低損耗，遏制溫升，提高效率，延長壽命開關電源內部的損耗主要分四個方面：⑴開關損耗 如功率開關，驅動；⑵導通損耗 如輸出整流器，電解電容中電阻損耗；⑶附加損耗 如控制IC，反饋電路，啟動電路，驅動電路；⑷電阻損耗 如預加負載等；在反激式開關電源中，功率開關和驅動以及輸出整流部分占損耗的90％多，磁性元件占5％，其它占5％； 損耗直接影響效率，更影響電源的穩(wěn)定性和工作壽命。⑵高頻：電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻。另外開關電源的發(fā)展與應用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義[2]。隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣闊的發(fā)展空間。開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。對于電源效率和安裝體積有要求的地方用開關電源為佳，對于電磁干擾和電源純凈性有要求的地方（例如電容漏電檢測）多選用線性電源。但開關電源輸出的直流上面會疊加較大的紋波，在輸出端并接穩(wěn)壓二極管可以改善，另外由于開關管工作是會產(chǎn)生很大的尖峰脈沖干擾，也需要在電路中串連磁珠加以改善。 開關電源與線性電源 線性電源穩(wěn)壓器的調整管工作在放大狀態(tài)，因而發(fā)熱量大，效率低（35%左右），需要加體積龐大的散熱片，而且還需要同樣也是大體積的工頻變壓器，當要制作多組電壓輸出時變壓器會更龐大。恒壓充電：當電池在充電過程中,電池電壓達到設定值時,充電周期進入恒壓充電。低電流調節(jié)充電：如果鋰電池電壓低于設定的電壓值,充電周期首先進行低電流充電,當電池電壓低于一定值時就要進入低電流充電階段。軟啟動：在系統(tǒng)啟動時，一種驅動波形從零到正常占空比的方法。隔離式開關電源：一般指高頻開關電源。它表示電解電容呈現(xiàn)的電阻值的總合。其測量條件是滿負載，輸入交流電壓為標準值。輸出輸入濾波整流濾波高頻變換開關元件脈沖變壓器輸出濾波PWM控制輔助電路圖2l 隔離式開關電源方框圖輸入 本設計所用術語下面列出一些常用的開關電源術語，并給出解釋，以備參考。因此，在交流輸入端，必須要設置濾波器，把高頻干擾減少到可接收的范圍。在方波的上升沿和下降沿。高頻變換部分的核心是有一個高頻功率開關元件，比如開關晶體管、場效應管等元件，高頻變換部分產(chǎn)生高頻高壓方波，所得到的高壓方波送給高頻隔離降壓變壓器的初級，在變壓器的次級感應出的電壓被整流、濾波后就產(chǎn)生了低壓直流。開關電源的基本方框如圖21所示。各種形式的電源電路的基本功能塊是相同的，只