电动车充电器_毕业论文设计(编辑修改稿)

电动车充电器_毕业论文设计(编辑修改稿)内容摘要：

耦即为 PC817A— C 系列。 由于它具有 隔离控制作用，故能够有效的保护场效应管，控制充电过程中电压的变化。 四运放集成电路 LM324 (1) LM324 的基本结构 LM324 是四运放集成电路，它采用 14 脚双 列直插塑料封装，外形如图。 它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独 立。 每一组运算放大器可如图所示的符号来表示，它有 5 个引出脚，其中 “+”、 “”为两个信号输入端， “V+”、 “V”为正、负电源端， “Vo”为输出 端。 两个信号输入端中， Vi（ ）为反相输入端，表示运放输出端 Vo 的信号与该输入端的位相反； 10 Vi+（ +）为同相输入端，表示运放输出端 Vo 的信号与 该输入端的相位相同。 LM324 的引脚排列见图。 由于 LM324 四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小， 可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应 用在各种电路中。 图 图 (2) LM324 的应用 1) 反相交流放大器 电路见 图。 此放大器可代替晶体管进行交流放大，可用于扩音机前置放大等。 电路无需调试。 放大器采用单电源供电，由 R R2 组成 1/2V+偏置， C1 是消振电容。 放大器电压放大倍数 Av 仅由外接电阻 Ri、 Rf 决定： Av=Rf/Ri。 负号表示输出信号与输入信号相位相反。 按图中所给数值， Av=10。 此电路输入电阻为Ri。 一般情况下先取 Ri 与信号源内阻相等，然后根据要求的放大倍数在选定 Rf。 Co 和 Ci为耦合电容。 系统 总体 的设计 11 图 2) 同相交流放大器 电路见图。 同相交流放大器的特点是输入阻抗高。 其中的 R R2 组成1/2V+分压电路，通过 R3 对运放进行偏置。 电路的电压放大倍数 Av也仅由外接电阻决定： Av=1+Rf/R4，电路输入电阻为 R3。 R4 的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆。 图 3) 交流信号三分配放大器 电路见图。 此电路可将输入交流信号分成三路输出，三路信号可分别用作指示、控制、分析等用途。 而对信号源的影响极小。 因运放 Ai 输入电阻高，运放 A1A4 均把输出端直接接到负输入端，信号输入至正输入端，相当于同相放大状态时 Rf=0 的情况，故各放大器电 压放大倍数均为 1 ，与分立元件组成的射极跟随器作用相同。 R R2 组成 1/2V+偏置，静态时 A1 输出端电压为 1/2V+，故运放 A2A4 输出端亦为 1/2V+，通过输入输出电容的隔直作用，取出交流信号。 12 图 4) 有源带通滤波器 许多音响装置的频谱分析器均使用此电路作为带通滤波器，以选出各个不同频段的信号，在显示上利用发光二极管点亮的多少来指示出信号幅度的大小。 如图。 这种有源带通 滤波器的中心频率 ，在中心频率 fo 处的电压增益Ao=B3/2B1，品质因数 ， 3dB 带宽 B=1/（ п*R3*C）也可根据设计确定的 Q、 fo、Ao 值，去求出带通滤波器的各元件参数值。 R1=Q/（ 2пfoAoC）， R2=Q /（（ 2Q2Ao）*2пfoC）， R3=2Q/（ 2пfoC）。 上式中，当 fo=1KHz 时， C 取。 此电路亦可用于一般的选频放大。 此电路亦可使用单电源，只需将运放正输入端偏置在 1/2V+并将电阻 R2 下端接到运放正输入端既可。 图 5) 比较器 如图 示， 当 去掉运放的反馈电阻时 ,或者说反馈电阻趋于无穷大时 (即开环状态 ),理论上认为运放的开环放大倍数也为无穷大 (实际上是很大 ,如 LM324运放开环放大倍 数为 100dB，既 10 万倍 )。 此时运放便形成一个电压比较器，其输出如不是高电平（ V+），就是低电平（ V或接地）。 当正输入端电压高于负输入端电压 时，运放输出低电平。 附图中使用两个运放组成一个电压上下限比较器，电阻 R R1ˊ 组成分压电路，为运放 A1 设定比较电平 U1；电阻 R R2ˊ 组成分压电路，为运放 A2系统 总体 的设计 13 设定比较电平 U2。 输入电压 U1 同时加到 A1 的正输入端和 A2 的负输入端之间，当 Ui U1 时，运放 A1 输出高电平；当 Ui。 运放 A A2 只要有一个输出高电平，晶体管 BG1 就会导通，发光二极管 LED 就会点亮。 若选择 U1U2，则当输入电压 Ui 越出 [U2， U1]区间范围时， LED 点亮，这便是一个电压双限指示器。 若选择 U2 U1，则当输入电压在 [U2， U1]区间范围时， LED 点亮，这是一个 “窗口 ”电压指示器。 此电路与 各类传感器配合使用，稍加变通，便可用于各种物理量的双限检测、短路、断路报警等。 图 6) 单稳态触发器 见图。 此电路可用在一些自动控制系统中。 电阻 R R2 组成分压电路，为运放 A1 负输入端提供偏置电压 U1，作为比较电压基准。 静态时，电容C1 充电完 毕，运放 A1 正输入端电压 U2 等于电源电压 V+，故 A1 输出高电平。 当输入电压 Ui 变为低电平时，二极管 D1 导通，电容 C1 通过 D1 迅速放电，使U2 突然 降至地电平，此时因为 U1U2，故运放 A1 输出低电平。 当输入电压变高时，二极管 D1 截止，电源电压 R3 给电容 C1 充电，当 C1 上充电电压大于 U1时，既 U2U1， A1 输出又变为高电平，从而结束了一次单稳触发。 显然，提高U1 或增大 R C1 的数值，都会使单稳延时时间增长，反之则缩 短。 如果将二极管 D1 去掉，则此电路具有加电延时功能。 刚加电时， U1U2，运放 A1 输出低电平，随着电容 C1 不断充电， U2 不断 升高，当 U2U1 时， A1输出才变为高电平。 参考图。 14 图 图 本次 电路设计中，该集成电路主要用于电压比较器。 在保护电路中起到保护电流和电压的作用；在灯光指示电路中控制发光二极管的亮灭，以显示充电状态。 精密基准稳压源 TL431 (1) TL431 的简介 TL431 是德州仪器公司（ TI ）生产的一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。 它 的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从 Verf（ ）到 36V 范围内的任何值。 该器件的典型动态阻抗为 ，在很多应用中用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路，可调压电源，开关电源等。 图 图 是该器件的符号。 3 个引脚分别为：阴极（ CATHODE）、阳极（ ANODE）和参考端（ REF）。 TL431 的具体功能可以用如图 的功能模块示意。 由图 ， VI是一个内部的 ，接在运放的反相输入端。 由运放的特性可知，只有当 REF端（同相端）的电压非常接近 VI（ ）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着 REF端电压的微小变化，通过三极管 图 1到 100mA变化。 当然，该图绝不是 TL431的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。 但如果在设计、分析应用 TL431系统 总体 的设计 15 的电路时，这个模块图对开启思路，理解电路都是很有帮助的，本文的一些分析也将基于此模块而展开。 图 (2)恒压电路应用 前面提到 TL431的内部含有一个 ，所以当在 REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。 如图 所示的电路，当 R1和 R2的阻值确定时，两者对 Vo的分压引入反馈，若 V o增大，反馈量增大， TL431的分流也就增加，从而又导致 Vo下降。 显见，这个深度的负反馈电路必然在 VI等于基准电压处稳定，此时 Vo=(1+R1/R2)Vref。 选择不同的 R1和 R2的值可以得到从 36V范围内的任意电压输出，特别地，当 R1=R2时，Vo=5V。 需要注意的是，在选择电阻时必须保证 TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于 1 mA。 图 (3) TL431 的主要参数 1) 最大输入电压为 37V 2) 最大工作电流 150mA 3) 内基准电压为 16 4) 输出电压范围为 ~30V 基准稳压源主要用于产生 的基准电压，它作为相对稳定的基 准电压通过电压比较器的比较运算获得精确、稳定的输出电压。 因此，在设计中它起到控制主回路的输出电压的作用。 充电器系统硬件电路的设计 17 第 三 章 充电器系统硬件电路的设计 电动 自行车充电器的设计方案可谓是多种多样，本次设计主要以模拟器件为核心器件设计并制作了充电电源及控制电路。 本章将讲述该设计的具体实现方案。 本次设计主要分为四个模块，即电源电路、振荡电路、电压保护电路及灯光指示电路。 通过这几部分的整合，从而实现充电器的功能。 下面将具体介绍这四大模块的电路设计。 电源电路的设计 图 电源电路 由图 可知， 电源电路是由桥式整流及滤波电路组成。 整流电路的任务是将交流电变换成直流电。 完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。 在小功率整流电路中，常见的整流电路有单相半波、全波、桥式整流电路等。 滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器 C，或与负载串联电感器 L，以及由电感、电容组合而成的各种复式滤波电路。 该电路是将市电 220V 由 JP1 输入，经 D1D4 桥式整流变成脉动直流，再经E1 滤波将脉动直流转换成约 311V 的直流电压。 单相 整流电路 (1) 单相桥式整流电路 1) 工作原理 18 单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，如图 （ a）所示。 在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。 根据图 （ a）的电路图可知： 当正半周时，二极管 D D3 导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时，二极管 D D4 导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。 在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。 单相桥式整流电路的波形图见图 （ b）。 2) 参数计算 根据图 （ b）可知，输出电压是单相脉动电压，通常用它的平均值与直流电压等效。 （ a）桥式整流电路 （ b）波形图 图 单相桥式整流电路 流过负载的平均电流为 流过二极管的平均电流为 充电器系统硬件电路的设计 19 二极管所承受的最大反向电压 流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析，此时谐波分量中的二次谐波幅度最大。 脉动系数 S 定义为二次谐波的幅值与平均值的比值。 3) 单相桥式整流电路的负载特性曲线 单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输出电压与负载电流之间的关系 该曲线如图 所示，曲线的斜率代表了整流电路的内阻。 图 单相桥式整流电路的 负载特性曲线 (2) 单相半波整流电路 单相整流电路除桥式整流电路外还有有单相半波和单相全波两种形式。 单相半波整流电路如图 (a)所示，波形图如图 (b)所示。 根据图 可知，输出电压在一个工频周期内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个正弦波。 负。