【正文】 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。單相橋式整流電路的總體性能優(yōu)于單相半波和全波整流電路，故廣泛應(yīng)用于直流電源之中。 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(shè)備。為了獲得平滑的直流電壓，可采用濾波電路，濾除脈動直流典雅中的交流部分，濾波電路常由電容和電感組成。電容器 C 對直流開路，對交流阻抗小，所以 C 應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量，又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。電容濾波電路如圖 所示，在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個濾波電容 C。此時 C 相當(dāng)于并聯(lián)在 v2 上，所以輸出波形同 v2 ，是正弦波。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容 C 就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載Ｒ L 放電。在剛過?t=?/2 時，正弦曲線下降的速率很慢。在超過?t=?/2 后的某個點，正弦曲線下降的速率越來越快，當(dāng)剛超過指數(shù)曲線起始放電速率時，二極管關(guān)斷。電容濾波過程見圖 。顯然。反之，當(dāng)Ｒ L 很大，即 IL 很小時，盡管 C 較小, R LC 仍很大,電容濾波的效果也很好，見濾波曲線中的 3。充電器系統(tǒng)硬件電路的設(shè)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。工程上有詳細(xì)的曲線可供查閱，一般常采用以下近似估算法：一種是用鋸齒波近似表示，即另一種是在 RLC=（3?5 ）的條件下，近似認(rèn)為 VO=。 此外，對濾波電容器的選擇除電容量外，還有耐壓值。 (2) 濾波電路利用儲能元件電感器Ｌ的電流不能突變的性質(zhì)，把電感Ｌ與整流電路的負(fù)載Ｒ L 相串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。電感濾波的波形圖如圖 所示。當(dāng)負(fù)半周時，電感中的電流將更換經(jīng)由 DD 4 提供。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(jié)構(gòu)簡單、輸出電壓高、脈動小。而本次設(shè)計恰是將整流橋送出的脈動直流 311V 經(jīng)電容濾波轉(zhuǎn)換成近似直流 311V，故選用電容濾波電路。該 311V 直流電壓加到開關(guān)變壓器的初級線圈的上端，經(jīng)下端接到場效應(yīng)管Q1 的漏極，同時 311V 還經(jīng) RR4 兩個 電阻串聯(lián)接到場效應(yīng)管柵極，設(shè)初始時 Q1 處于關(guān)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(yīng)管處于由關(guān)斷到微導(dǎo)通的過度過程，則初級產(chǎn)生上正下負(fù)的電勢，并感應(yīng)到下次級線圈，下次級線圈產(chǎn)生下正上負(fù)的電勢，經(jīng) C5 使 Q1 進一步導(dǎo)通，到一定程度后，初級電勢不再升高,下次級原感應(yīng)的電勢也消失，Q1退出導(dǎo)通狀態(tài)復(fù)又進入微導(dǎo)通狀態(tài)，此時初級產(chǎn)生下正上負(fù)的電勢，下次級感應(yīng)出上正下負(fù)的電勢，則負(fù)電壓通過 C5 加到柵極，使 Q1 迅速關(guān)斷。以后，將周而復(fù)始的這樣繼續(xù)運行第二個、第三個………相同的振蕩周期。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。26本設(shè)計所選用的變壓器的繞組方式分為三種類型，一 組 是 參 與 振 蕩 的 初 級繞 組 ， 一 組 是 維 持 振 蕩 的 反 饋 繞 組 ， 還 有 一 組 是 負(fù) 載 繞 組 。 負(fù) 載繞 組 在 提 供 電 能 的 同 時 ， 也 肩 負(fù) 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(diào)整 振 蕩 頻 率 ， 從 而 達 到 穩(wěn) 定 電 壓 的 目 的 。 振蕩電路的分類常見的振蕩電路為變壓器反饋式振蕩電路和三點式振蕩電路。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(shè)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(diào)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。 保護電路的設(shè)計本次設(shè)計保護電路部分輸出回路用于監(jiān)測輸出電流，并為 U2C 提供供電電壓，U2C 通過比較運算控制光電耦合器 PC817 的導(dǎo)通與截止，從而起到過流保護的作用。保護電路設(shè)計如圖 所示，主要包括過流保護電路、輸出回路、基準(zhǔn)電路及電壓比較電路。當(dāng)因某種原因使場效應(yīng)管 Q1 的漏極電流增大并即將達到極限時，其源極電流勢必也增大（漏、源電流是相等的） ，則 R1 上的電壓增大，如果到達 時，則三極管 Q2 飽和導(dǎo)通，實現(xiàn)限制了 Q1 柵極電位，使 Q1 進入關(guān)斷狀態(tài)，從而有效保護了相關(guān)元件的安全，提高了整機電路得可靠性。由高頻開關(guān)變壓器上次級線圈感應(yīng)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(fù)載使用。如果電流過大，R12 上的電壓超過 D14 的正向?qū)妷簳r,D14 導(dǎo)通，從而保護 R12 不被燒壞。另外，DE7 整流濾波后的電壓用于系統(tǒng)中各相關(guān)元件的供電，稱輔助控制回路用電壓。由于需要穩(wěn)定的輸出電壓，所以該穩(wěn)壓源提供的是一基準(zhǔn)電壓。TL431 是精密穩(wěn)壓專用集成電路。U2C 和 U2D 為 LM324 內(nèi)含兩個完全獨立的運算放大器，僅供用電源。U2C 的工作原理為：當(dāng)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(nèi)部三極管易于導(dǎo)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(fù)載下降，實現(xiàn)過流保護的作用。 充電狀態(tài)指示電路的設(shè)計該電路主要是由 LM324 和雙色發(fā)光管 LED2 構(gòu)成。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。反向輸入端電位低于正向輸入端電位,輸出端輸出高電平,充電指示燈 LED2 點亮。電路設(shè)計如圖 。圖 整體電路圖如圖 的左半部所示，當(dāng)插座 JP1 接上 220V 交流電，且 JP2 與電瓶蓄電池相連接時，有兩種狀態(tài)，一是充電過程，二是充電結(jié)束。2U 12URM?當(dāng) =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(yīng)1管 Q14N90C 的導(dǎo)通與閉合。LED1 導(dǎo)通，一直發(fā)出紅光。 =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。由于VEE 電壓在不斷變化，因此輸入比較器負(fù)端的電壓也發(fā)生變化。二極管 D12 負(fù)端高，正端低，處于截止?fàn)顟B(tài)，同時， U2ALM324 狀態(tài)相反，輸出低電平，二極管 D11 導(dǎo)通，因此電流流向發(fā)光二極管 LED2，二極管發(fā)出綠光。在整個充電過程，發(fā)光二極管 LED2 處于閃爍狀態(tài)。而當(dāng)VEE 未達到最大反向電壓時，U2CLM324 負(fù)端輸入小于 0，比較器輸出高電平， D15 處于導(dǎo)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(dǎo)通狀態(tài)，300V 電壓經(jīng) R3 流入地，場效應(yīng)管無電壓供給，處于斷開狀態(tài)。對于比較器 U2DLM324，正極輸入電壓此時一直大于負(fù)極輸入電壓輸出為高，而 U2CLM324 也輸出高電平，光耦合器 U1PC817一直有輸入電壓，因此 Q2 一直處于工作狀態(tài)，300V 電壓直接經(jīng)過 R3 流入地。 調(diào)試及說明在調(diào)試過程中，將充電器的接 220V 電壓的兩條導(dǎo)線與插頭接好，注意用膠布將接口出包好，以防導(dǎo)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。由于變壓器不能直接購買到與電路符合要求的，需自己改繞，所以變壓器有可能造成輸出電壓和電流與理論設(shè)計上的不符合。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(diào)試時間。（3）對于變壓器來說，由于是自己纏繞，可能造成與理論上設(shè)計的變壓器產(chǎn)生誤差，影響了充電電流和對外直流輸出電壓。在論文寫作以及電路設(shè)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(shè)計，為了自己的目標(biāo)，更為了自己的選擇。在指導(dǎo)老師的指點下，通過各種渠道開始準(zhǔn)備工作，通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館搜集相關(guān)學(xué)術(shù)論文、核心期刊、書籍等。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(dǎo)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。一篇優(yōu)秀的論文不是寫出來的，而是修改出來的，這需要的是耐心，還要用心。越是不懂的東西才要去學(xué)，在學(xué)習(xí)的過程中你會收獲很多，其中一點就是互相學(xué)習(xí)是最好的學(xué)習(xí)途徑，在學(xué)習(xí)之后你會感覺到很有成就感，這也是我在完成設(shè)計之后體會到的。在工作中要學(xué)會與人合作的態(tài)度，認(rèn)真聽取別人的意見，這樣做起事情來就可以事倍功半。鍛煉了自己的細(xì)心和設(shè)計思路，動手能力得到很大的提高。36總結(jié)與展望37致 謝在論文完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的指導(dǎo)老師張金美老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！在論文工作中，遇到了許多麻煩。張老師以其淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘。為此，我向熱心幫助過我的所有老師和同學(xué)表示由衷的感謝!特別感謝我的同事郭磊和張元松實習(xí)期間給予我的幫助，以及同學(xué)對我的學(xué)習(xí)和生活所提供的大力支持和關(guān)心!在我即將完成學(xué)業(yè)之際，我深深地感謝我的家人給予我的全力支持！最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授!附 錄38參考文獻.《中國集成電路大全》[M].國防工業(yè)出版社,.《青少年數(shù)字電路制作指南》[M].福建:科學(xué)技術(shù)出版社,1995.《電子元器件應(yīng)用手冊》[M].人民郵電出版社,.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》[M].機械工業(yè)出版社,2022 .8.《全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽系列叢書》[M]. 北京:航空航天大學(xué)出版社, 2022227.《模擬集成電路設(shè)計精粹》[M]. 清華大學(xué)出版社, 2022 年 3 月,唐軍,曲健.《模擬電路分析與設(shè)計基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)》[M].科學(xué)出版社, 2022年 5 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