迎賓器課程設(shè)計--直流穩(wěn)壓電源充電器

1、<p>　　《模擬電子技術(shù)》課程設(shè)計</p><p>　　題 目 直流穩(wěn)壓電源充電器 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　專業(yè)班級 自動化（五）班 </p><p>　　學(xué) 號 </p>

2、;<p>　　院 （系） 電氣工程院 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　完成時間 2012年 11 月 1 日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 課程設(shè)計的目的1</

3、p><p>　　2 課程設(shè)計的任務(wù)與要求1</p><p>　　2.1 設(shè)計的基本任務(wù)1</p><p>　　2.2 設(shè)計的基本要求1</p><p>　　3 設(shè)計方案與論證2</p><p><b>　　3.1 電源2</b></p><p>　　3.2

4、 功率放大電路2</p><p>　　4 設(shè)計原理及功能說明2</p><p>　　4.1 充電器的原理2</p><p>　　4.2 功能說明3</p><p>　　5 單元電路的設(shè)計5</p><p>　　5.1 降壓變壓器5</p><p>　　5.2 整流電路5

5、</p><p>　　5.3 濾波電路的設(shè)計6</p><p>　　5.3.1 濾波電路的設(shè)計原理6</p><p>　　5.3.2 濾波電路的原理圖6</p><p>　　5.4 分壓、穩(wěn)壓電路的設(shè)計7</p><p>　　5.5 充電器的總電路圖7</p><p>　　6

6、 硬件的制作與調(diào)試...7</p><p>　　6.1 硬件制作7</p><p>　　6.2 調(diào)試階段8</p><p><b>　　7 總結(jié)9</b></p><p><b>　　參考文獻11</b></p><p>　　附錄1：總體電路原理圖12&l

7、t;/p><p>　　附錄2：元器件清單13</p><p>　　1 課程設(shè)計的目的</p><p>　　(1)通過本次課題的設(shè)計,掌握模擬電路系統(tǒng)的設(shè)計方法，設(shè)計步驟。</p><p>　　(2)學(xué)會直流穩(wěn)壓電源及充電器的設(shè)計方法和性能指標(biāo)測試方法。</p><p>　　(3)培養(yǎng)實踐技能以及分析和解決實際問題的能力

8、。</p><p>　　2 課程設(shè)計的任務(wù)與要求</p><p>　　2.1 設(shè)計的基本任務(wù)</p><p>　　設(shè)計的基本任務(wù)是著重提高學(xué)生在數(shù)字集成電路應(yīng)用方面的實踐技能，樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用理論知識解決實際問題的能力。學(xué)生通過電路設(shè)計、安裝、調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié)，初步掌握工程設(shè)計方法和組織實踐的基本技能，逐步熟悉開展科學(xué)實踐的步驟和方法。&

9、lt;/p><p>　　2.2 設(shè)計的基本要求</p><p>　　一．設(shè)計并制作一個調(diào)直流穩(wěn)壓電源充電器，主要技術(shù)指標(biāo)要求 </p><p>　　(1)1電池充電器：左通道（E1,E2）充電電流50～60MA(普通充電)；右通道（E3,E4）充電電流110～130mA（快速充電）</p><p>　　(2)充電器使用，電流不能超過500mA。

10、</p><p>　　二．培養(yǎng)一定自學(xué)能力和獨立分析問題、解決問題能力。包括：</p><p>　　(1)學(xué)會自己分析、找出解決問題的方法； (2)對設(shè)計中遇到的問題，能獨立思考，查閱資料，尋找答案； (3)掌握一些測試電路的基本方法，實驗中出現(xiàn)一般故障，能通過觀察判斷、實驗、再判斷的基本方法獨立解決。

11、 (4)能對實驗結(jié)果進行分析和評價。</p><p>　　3 設(shè)計方案與論證</p><p><b>　　3.1 電源</b></p><p><b>　　方案一：模塊電源</b></p><p>　　模塊電源工作頻率高、體積小、可靠性高，便于安裝和

12、組合擴容，所以越來越被廣泛采用。目前，目前國內(nèi)雖有相應(yīng)模塊生產(chǎn)，但因生產(chǎn)工藝未能趕上國際水平，故障率較高。</p><p>　　方案二：AC/DC 電源</p><p>　　AC/DC電源也稱一次電源，它自電網(wǎng)取得能量，經(jīng)過高壓整流濾波得到一個直流高壓，供AC/DC 變換器在輸出端得到穩(wěn)定的直流電壓。</p><p>　　AC/DC 模

13、塊電源目前雖然成本較高，但從產(chǎn)品的漫長應(yīng)用周期的整體成本來看，特別是因系統(tǒng)故障而導(dǎo)致的高昂的維修成本及商譽損失來看，所以選擇方案二。</p><p>　　3.2 功率放大電路</p><p>　　方案一：場效應(yīng)管作為功放元件，大倍數(shù)小，一級放大只能做到幾倍（可能不到10倍）且入端由于靜電感應(yīng)容易產(chǎn)生擊穿。</p><p>　　方案二：8550三極管放大倍數(shù)大且簡單

14、便宜，速度快。</p><p><b>　　所以選擇方案二。</b></p><p>　　4 設(shè)計原理及功能說明</p><p>　　4.1 充電器的原理</p><p>　　充電器依據(jù)的原理就是變壓器的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律的，磁場是變壓器運行的媒介。由于一、二次側(cè)繞組匝數(shù)不同，通過電磁感應(yīng)作用，可以將一種電壓

15、、電流值的交流電能變換為另一種電壓、電流量值的 產(chǎn)生交流電能。 </p><p>　　晶閘管VT1和VT4為一組橋臂，而VT2和VT3組成了另一組橋臂。在交流電源的正半周區(qū)間內(nèi)，即a端為正，b端為負，晶閘管VT1和VT4會導(dǎo)通。此時，電流id從電源a端經(jīng)VT1、負載Rd及VT4回電源b端，負載上得到的電壓ud為電源電壓u2（忽略了VT1和VT4的導(dǎo)通壓降），方向為上正下負，VT2和VT3則因為VT1和VT4的導(dǎo)通

16、而承受反向的電源電壓u2不會導(dǎo)通。因為是電阻性負載，所以電流id也跟隨電壓的變化而變化。</p><p>　　經(jīng)過整流后輸出電壓變?yōu)橹绷?，但電壓波形起伏很大，不能使用。為了得到平滑的直流電壓波形，需要采用濾波的措施。濾波措施多是利用電抗元器件對交流信號表現(xiàn)的電抗性質(zhì)，將電容或電感與負載電阻連接而構(gòu)成濾波電路。</p><p>　　經(jīng)過整流后輸出電壓變?yōu)橹绷?，但電壓波形起伏很大，不能使用。?/p>

17、了得到平滑的直流電壓波形，需要采用濾波的措施。濾波措施多是利用電抗元器件對交流信號表現(xiàn)的電抗性質(zhì)，將電容或電感與負載電阻連接而構(gòu)成濾波電路。</p><p>　　從橋式整流電路輸出的直流經(jīng)過電阻R7后，在VT4集電極產(chǎn)生壓降，對電池進行普充?？斐洳糠衷砼c普充電路原理相同，但由于R9阻值比R7阻值小，而橋式整流電路輸出電壓一定，因此在快充電路產(chǎn)生的電流大</p><p><b>

18、　　4.2 功能說明</b></p><p>　　該充電器電路主要由振蕩電路、充電電路等組成</p><p><b>　　1．振蕩電路</b></p><p>　　該電路主要由三極管VT2及開關(guān)變壓器T1等組成。接通電源后，交流220V經(jīng)二極管VD2半波整流，形成100V左右的直流電壓。該電壓經(jīng)開關(guān)變壓器T的1-1初級繞組加到了三

19、極管VT2的c極，同時該電壓經(jīng)啟動電阻R4為VT2的b極提供一個正向偏置電壓，使VT2導(dǎo)通。此時，三極管VT2和開關(guān)變壓器T1組成的間歇振蕩電路開始工作，開關(guān)變壓器T的1-1初級繞組中有電流通過。由于正反饋作用，在變壓器T的1-2繞組感應(yīng)的電壓通過反饋電阻R1和電容C1加到VT2的b極，使三極管VT2的b極導(dǎo)通電流加大，迅速進人飽和區(qū)。隨著電容C1兩端電壓不斷升高，VT1的b極電壓逐漸降低，使三極管VT2逐漸退出飽和區(qū)，其集電極電流開始

20、減少，變壓器T的1-1初級繞組中產(chǎn)生的磁通量也開始減少。在變壓器T的1-2繞組感應(yīng)的負反饋電壓，使VT2迅速截止，完成一個振蕩周期。在VT2進入截止期間，變壓器T的1-3繞組就感應(yīng)出一個9V左右的交流電壓，作為后級的充電電壓。</p><p><b>　　2．充電電路</b></p><p>　　該電路主要由電阻和三極管VT3等組成。從變壓器T的1-3繞組感應(yīng)出的交流

21、電壓9V經(jīng)二極管VD3整流、電容C3濾波后，輸出一個直流12V左右電壓(空載時)，該電壓一部分加到三極管VT3的e極；一部分加到電阻上，電阻分擔(dān)了三極管的偏值電壓。普通充電時紅燈亮，快速充電時綠燈亮。同時充電，則紅綠燈同時亮。 </p><p>　　3．穩(wěn)壓保護電路，該電路主要由三極管VT1、穩(wěn)壓二極管VDZ1等組成。</p><p>　　5 單元電路的設(shè)計</p>

22、;<p>　　5.1 降壓變壓器</p><p>　　變壓器的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律的，磁場是變壓器運行的媒介。變壓器內(nèi)部的磁場由一二次側(cè)繞組的磁動勢共同產(chǎn)生，磁路上的磁動勢平衡方程式和電路中的電動勢平衡方程式是兩種基本電磁關(guān)系。二次側(cè)負載變化對一次側(cè)的影響就是通過二次側(cè)繞組磁動勢來實現(xiàn)的。所以要實現(xiàn)充電器的正常充電，就要根據(jù)變壓器的額定值選取適當(dāng)?shù)淖儔浩鳌Ｋ赃x取額定電壓為220V∕9V的單

23、相變壓器。本次課程設(shè)計的電路：</p><p><b>　　5.2 整流電路</b></p><p>　　本次課程設(shè)計的電路：

24、

25、 </p><p>　　整流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖2所示。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；u2的負半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負半周內(nèi)部都有電流流過的負載電阻RL，且方

26、向是一致的。</p><p>　　由圖5-1可以看出，負載上得到的直流輸出電壓ud的波形與半波時相比多了一倍，負載電流id的波形與電壓ud波形相似。由晶閘管所承受的電壓ut可以看出，，除在晶閘管導(dǎo)通期間不受電壓外，當(dāng)一組管子導(dǎo)通時，電源電壓u2將全部加在未導(dǎo)通的晶閘管上，而在四只管子都不導(dǎo)通時，設(shè)其漏電阻都相同的話，則每只管子將承受電源電壓的一半。</p><p>　　圖5-1 單相橋

27、式全控整流電路</p><p>　　5.3 濾波電路的設(shè)計</p><p>　　5.3.1 濾波電路的設(shè)計原理</p><p>　　經(jīng)過整流后輸出電壓變?yōu)橹绷鳎妷翰ㄐ纹鸱艽?，不能使用。為了得到平滑的直流電壓波形，需要采用濾波的措施。濾波措施多是利用電抗元器件對交流信號表現(xiàn)的電抗性質(zhì)，將電容或電感與負載電阻連接而構(gòu)成濾波電路。</p><

28、p>　　濾波電路的原理圖及波形圖</p><p><b>　　如圖5-2所示。</b></p><p>　　圖5-2 濾波電路原理圖 （a） 波形圖 （b）</p><p>　　5.4 分壓、穩(wěn)壓電路的設(shè)計</p><p>　　在設(shè)計中，由于濾波電路輸出電壓和電流不是太穩(wěn)定，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流

29、過電感器的電流不能突變的特點將電容器和負載電容并聯(lián)或電容器與負載電阻串聯(lián)，以達到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～1.2)U2穩(wěn)壓電路可以采用復(fù)合管穩(wěn)壓電路。 </p><p>　　5.5 充電器的總電路圖</p><p>　　現(xiàn)在各電路模塊的原理及作用已經(jīng)知道了，若各電路模塊已經(jīng)設(shè)計完成了，那么接下來我們要把它們有效的結(jié)合起來實現(xiàn)其工作。，當(dāng)

30、電路處于充電狀態(tài)時，三極管導(dǎo)通且工作于放大區(qū)，此時指示燈亮，表示正在充電，即處于工作狀態(tài)，實現(xiàn)了設(shè)計的要求。</p><p>　　總電路圖可以參照附錄1。</p><p>　　6 硬件的制作與調(diào)試</p><p><b>　　6.1 硬件制作</b></p><p>　　(1)清查元器件的數(shù)量與質(zhì)量，對不合格的元件要

31、及時更換。</p><p>　　(2)確定元器件的安裝方式、安裝高度，一般它由該元器件在電路中的作用、印制板與外殼間的距離以及該器件兩安裝孔之間的距離所決定。</p><p>　　(3)進行引腳處理，即對器件的引腳彎曲成形并進行燙錫處理。成形時不能從引腳根部彎曲，盡量把所有字符的器件面置于觀察的位置，字符應(yīng)從左到右（臥式），從上到下（直立式）。</p><p>　　

32、(4)插裝：根據(jù)元件位號對號插裝，不可插錯，對有極性的元器件，插孔時應(yīng)特別小心。</p><p>　　(5)焊接：各焊點加熱時間及用錫量要適當(dāng)，對耐熱性差的元器件應(yīng)使用輔助工具散熱。防止虛焊、錯焊，避免因拖錫造成短路。</p><p>　　(6)焊后處理：剪去多余引腳線，檢查所有焊點，對缺陷進行修補，必要時用無水酒精清洗印制板。</p><p><b>　

33、　6.2 調(diào)試階段</b></p><p>　　總裝完畢，按原理圖及工藝要求檢查整機安裝情況，著重檢查電源線、變壓器連線、輸出連線及兩塊印制板的連線是否正確、可靠，連線與印制板相鄰導(dǎo)線及焊點有無短路及其他缺陷。一切正常時用萬用表歐姆檔測得電源插頭二引腳間的電阻大于500Ω以上，即可通電檢測。</p><p><b>　　一、測試</b></p>

34、;<p>　　充電電流:充電通道內(nèi)不裝電池，置萬用表于直流電流檔，當(dāng)正負表筆分別觸及所測通道的正負極時（兩節(jié)電池為一組），被測通道充電指示燈亮，所顯示的電流值即為充電電流值。</p><p><b>　　二、調(diào)整</b></p><p>　　(1)注意所有與版面孔嵌裝元件的高度與孔的配合（如發(fā)光二極管的圓頂部應(yīng)與面板孔相平，面板與撥動開關(guān)S1、S2是否靈

35、活到位）；</p><p>　　(2) VT4、VT5采用橫裝，焊接時引腳稍微留長一些；</p><p>　　(3)由于空間不夠，C1臥裝，R4、R8、R9、R10、R11直立裝，其他電阻元件一律臥裝；</p><p>　　(4)整流二極管全部臥裝；</p><p>　　(5)從變壓器及印制板上焊出的引線長度應(yīng)適當(dāng)，導(dǎo)線剝頭時不可傷及銅芯，多

36、股芯線剝頭后銅芯有松散現(xiàn)象，需捻緊以便燙錫，插孔，焊裝；</p><p>　　(6)為了便于焊接，可根據(jù)具體情況采用分類，分片焊裝；</p><p>　　(7)變壓器次級導(dǎo)線以及負極板的連接線和電源輸出插座的導(dǎo)線都應(yīng)通過穿線孔焊在電路板上，負極電路板和電源輸出電路板的導(dǎo)線也應(yīng)通過穿線孔再焊在各自的電路板上；</p><p>　　(8)測試電路時，必須要保證焊接正確，

37、才能打開電源，以防元器件燒壞；</p><p>　　(9)注意三極管的輸入輸出管腳和橋式整流電路中二極管的極性，不應(yīng)反接；</p><p>　　(10)按照原理圖焊接時必須要保證可靠接地。</p><p><b>　　7 總結(jié)</b></p><p>　　在經(jīng)歷了一個多星期的艱苦奮斗后，我們的課設(shè)終于出爐了，雖然不是很

38、完美，但他卻見證了我們的辛勤汗水。</p><p>　　本次課設(shè)的完成過程經(jīng)歷了原理設(shè)計、電路仿真、實物焊接、調(diào)試、成型等幾個階段，每個階段都付出了很多的努力。剛開始起步時真的是寸步難行，真的不知從何做起，感覺學(xué)過的東西不知道怎么用。通過看資料討論，確定了思路后，還要將思路落實到原理圖上是很難得，尤其是將各部分子電路之間的連接存在很多問題，要一步步進行解決。原理圖的設(shè)計著實花費了很長時間，一次次的失敗一次次的糾正

39、，最終使之能夠正確運行。焊接階段雖然也很麻煩，但至少可以有章可循，但不可避免的回出現(xiàn)很多問題，比如措焊、虛焊等情況，最悲哀的是經(jīng)常要拆焊，拆焊的時候很容易將焊盤吸掉，而且布線也是很細致的活，要費很多時間。我們學(xué)到了很多知識，以前沒學(xué)好的東西現(xiàn)在又撿起來了，而且還培養(yǎng)了我們的意志力和團隊精神，互幫互助，明確分工，使我們在日后都要繼續(xù)保持的良好習(xí)慣，所以這次課設(shè)是對我們受益非常大的。</p><p><b>

40、;　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 周曉軍.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社,2009,9:13~15</p><p>　　[2] 周志敏.充電器電路設(shè)計與應(yīng)用.北京:人民郵電出版社,2005 , 97~98</p><p>　　[3] 楊幫文.實用電池充電器與保護電路集錦.北京:電子工業(yè)出版社,2001.342~344</p

41、><p>　　[4] 王海麟.快速充電器設(shè)計與制作.北京:科學(xué)出版社,1998.168~170</p><p>　　[5] 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo).北京:高等教育出版社,2000,5:44</p><p>　　[6] 謝自美.電子線路設(shè)計.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2004,5:15~16</p><p>　　附錄1：總體電路原理圖<