电动自行车充电器设计本科毕业论文

电动自行车充电器设计本科毕业论文内容摘要：

实现控制高频变压器输出电压和电流的大小。 这种方法 是目前市场充电器流行使用的方法，也是一种很技术非常成熟的方法。 而且 技术简单、成熟、有多年的实用经验、所需的元器件少、成本低 ，安全可靠，适应市电输入范围宽都是其主要的优点。 功能元器件概述 稳压二极管 稳压二极管 (又叫齐纳二极管 )是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，简称稳压管。 此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。 稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内（或者说在一定功率损耗范围内），端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广泛应用于稳压电源与限幅电路之中。 稳压二极管是根据击穿电压来分档 的。 图 31 即为稳压管等效电路。 (1) 工作原理 稳压管也是一种晶体二极管，它是利用 PN 结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。 稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。 这样，当把稳压管接 电动 车 充电器的设计 5 入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。 如图 32 画出了稳压管的伏安特性及其符号。 稳压管反向击穿后，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小。 利用这一特性，稳压管在电路中能起稳压作用。 因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。 其伏安特性见稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压。 图 31 稳压二极管符号及福安特性 (2) 稳压管的主要参数 1) 稳定电压 Uz Uz 就是 PN 结的击穿电压，它随工作电流和温度的不同而略有变化。 对于同一型号的稳压管来说，稳压值有一定的离 散性。 2) 稳定电流 Iz 稳压管工作时的参考电流值。 它通常有一定的范围，即 Izmin——Izmax。 3) 动态电阻 rz 它是稳压管两端电压变化与电流变化的比值，如上图所示，即这个数值随工作电流的不同而改变。 通常工作电流越大，动态电阻越小，稳压性能越好。 (3) 稳压二极管的选用 稳压二极管一般用在稳压电源中作为基准电压源或用在过电压保护电路中作为保护二极管。 选用的稳压二极管，应满足应用电路中主要参数的要求。 稳压二极管的稳定电压值应与应用电路的基准电压值相同，稳压二极管的最大稳定电流应高于应用电路的最大 负载电流 50%左右。 由上述内容可知，稳压管具有稳定电压的作用，它能使输出电压在一定范围内变化，从而为负载电路提供稳定的电压。 故选择稳压二极管维持电路的正常运行。 电动 车 充电器的设计 6 变压器 变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。 变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。 如图 32所示。 图 32 变压器符号 (1) 变压器的分类 按冷却方式分类：干式（自冷 ）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。 按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。 按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、 C 型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、 C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。 按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。 按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。 (2) 电源变压器的特性参数 1) 工作频率 变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计 和使用，这种频率称工作频率。 2) 额定功率 在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。 3) 额定电压 指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。 4) 电压比 电动 车 充电器的设计 7 指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。 5) 效率 指次级功率 P2 与初级功率 P1 比值的百分比。 通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。 设计中所采用的变压器由初线圈、上次级线圈、下次级线圈组成。 通过变压器振荡频率的改变，输出电压改变，经负载电路的控制，输出可 供充电的电压。 场效应管 场效应晶体管（ Field Effect Transistor 缩写 (FET)）简称场效应管 .由多数载流子参与导电 ,也称为单极型晶体管 .它属于电压控制型半导体器件。 场效应管的特点：具有输入电阻高（ 100MΩ～ 1 000MΩ）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽、热稳定性好等优点 ,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。 场效应管的作用：场效应管可应用于放大 .由于场效应管放大器的输入阻抗很高 ,因此耦合电容可以容量较小 ,不必使用电解电容器。 场效应 管可以用作电子开关。 场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换 .常用于多级放大器的输入级作阻抗变换 .场效应管可以用作可变电阻 .场效应管可以方便地用作恒流源。 场效应管的分类：场效应管分结型、绝缘栅型 (MOS)两大类； 按沟道材料：结型和绝缘栅型各分 N沟道和 P沟道两种； 按导电方式：耗尽型与增强型 ,结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。 场效应管工作条件：场效应管和三极管的功能、作用一样，可以用于放大、振荡、开关电路。 光电耦合器 光电耦合器由一只发光管和一只光敏管构成，主要应用 在组成开关电路，逻辑电路，隔离耦合电路，高压稳压电路等。 当光电耦合器输入端的发光管流过导通电流后开始发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电 — 光 — 电的转换。 光电耦合器包含如下工作特性： ：在光电耦合器内部，但由于发光管和受光管之间的耦合电容很小的（ 2pF 以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共 电动 车 充电器的设计 8 模抑制比很高。 ：光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流 IF 下，光敏管 所加偏置电压 VCE与 输出电流 IC 之间的关系，当 IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为 暗电流 ，一般很小。 当 IF0时，在一定的 IF作用下，所对应的 IC基本上与 VCE 无关。 IC 与 IF之间的变化成线性关系，用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。 ： 在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。 光电 耦合器也可工作于开关状态，传输脉冲信号。 在传输脉冲信号时，输入信号和输出信号之间存在一定的延迟时间，不同结构的光电耦合器输入 和 输出延迟时间相差很大 ，所以要对每个不同的光电耦合器区别对待。 图 33 即为光电耦合器符号 图 33 光电耦合器符号 LM324 四运算放大器 LM324 是四运放集成电路，它采用 14 脚双列直插塑料封装，外形如图所示。 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用图 34 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相位相反； 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。 1 脚 OUT1 是运算放大器 1输出，其空载电压为 18V。 2 脚 Inputs1()是运算放大器 1 反相输入端，其空载电压为 0V。 3 脚 Inputs1(+)是运算放大器 1 同相输入端，其空载电压为。 4 脚 Vcc 是供电，其空载电压为 19V。 电动 车 充电器的设计 9 5 脚 Inputs2(+)是运算放大器 2 同相输入端，其空载电压为。 6 脚 Inputs2()是运算放大器 2 反相输入端，其空载电压为。 7 脚 OUT2 是运算放大器 2输出，其空载电压为 0V。 8 脚 OUT3 是运算放大器 3输出，其空载电压为。 9 脚 Inputs3()是运算放大器 3 反相输入端，其空。