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1、 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 27 页目录1 引言12 元器件的介绍 42.1 热敏电阻. .42.2 特殊二极管.42.2.1 快速恢复二极管.42.2.2 稳压二极管.42.2.3 发光二极管.42.3 三极管.52.4 场效应管.62.5 光电耦合器.72.6 晶闸管.82.7、TL431.92.8 开关电源脉冲集成电路UC3822.102.9 四运算放大器LM324.123、电路的总体设计.153.1、3842芯片控制器基本电路方框图.153.2 功能模块电路的设计.153.2.1 通电电路与整流电路的设计.153.3.2 UC3842的外围电路设计.173.3.3 启
2、动和供电电路设计3.3.4 保护电路的设计.183.3.4 保护电路的设计.193.4 充电器的原理图.23结束语.24致谢.25参考文献.26附录（一）.27附录（二）.271 引言随着公众环保意识的加强，电动自行车以其绿色环保、价格适中、舒适便捷、操作方面等优点，在各大城市得到快速的普及。评价电动自行车质量好坏的重要参数之一是其蓄电池的使用寿命。电动车电池的使用寿命，首先取决于电池的设计和制造水平，然而使用维护和充电方法也会起到很关键性的作用。而蓄电池的充电过程对其寿命影响最大。研究表明：过充电，可使蓄电池发热，电解液失水：而充电不足，则可使蓄电池内化学反应不充分，长期充电不足会导致蓄电池
3、容量下降。由此可见，充电器性能的好坏直接影响着蓄电池的使用效果和使用寿命。为此,开发一种具有自主知识产权,具备适用功率大(100500W)、性能可靠等特点的电动车用48V(20Ah)蓄电池充电器以满足电动自行车发展的迫切需要。近年来充电器技术来发展非常迅速，它的发展经历了在研究充电方法对蓄电池寿命影响的基础上，选择合适的控制参数和充电策略，并在硬件上低成本地实现，是电动自行车智能充电器要实现的设计目标.电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。电力电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变
4、化和控制的技术，目前所使用的电力电子器件均由半导体制成，故也称为电力半导体器件。电力电子所变化的“电力”，功率可以达到数百兆，也可以小到数瓦甚至毫瓦级。通常所用的电力电子器件有交流和直流两种。从公用电网直接得到的电力是交流，从蓄电池得到的电力是直流。从这些电源得到的电力往往不能直接满足需求，需要进行电力变化。电力变换通常有四大类，即交流变直流（AC-DC）、直流变交流（DC-AC）、直流变直流（DC-DC）、和交流变交流（AC-AC）。交流变直流称为整流，直流变交流称为逆变，直流变直流是指一种电压（或电流）的直流变为另一种电压（或电流）的直流，可用斩波电路进行实现。交流变交流又可以称为交流电力
5、控制，还多了一些其他的如频率或者相数的变换。本课题综合应用所学的电力电子技术、电路、模拟电子线路的理论知识，深入学习，设计出一种智能控制电路。通过对充电器工作原理的分析和电路的设计并实际调试，来加强对开关电源产品的认识和接受，在研究电动自行行车的基础上，开发了一款基于UC3842和LM324的智能充电器，该充电器能够对蓄电池进行很好的监测于控制，从而在达到快速充电的同时又能够有效的对蓄电池起到保护作用。电力电子技术对于节省电能有很重要的意义。特别在大型风机、水泵采用变频调速方面，在使用量特别庞大的照明电源等方面，电力电子技术的节能效果十分显著，因此也被称为节能技术。总之，电力电子技术的应用十分
6、广泛。从人类对宇宙和大自然的探索，到国民经济的各个领域，再到我们的衣食住行，到处都能感受到电力电子技术的存在和巨大魅力。这也激发了一代又一代的学者和工程技术人员学习、研究电力电力电子技术并使其飞速发展。2 元器件的介绍2.1 热敏电阻热敏电阻：热敏电阻就是不同温度下阻值会变化的电阻。热敏电阻有正温度系数和负温度系数两种。所谓的正温度系数热敏电阻就是它的阻值会随着温度的升高而变大，负温度系数热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。光敏电阻：光敏电阻就是在不同强度的光的照射下，其阻值会发生变化的电阻。压敏电阻：当输入的电压达到压敏电阻标称电压值后阻值急剧减小的电阻，主要作用是保护电动自行车充电器内部的电
7、路不会被过高的市电电压所损坏。电阻的读数表参照附录（一）电容需要注意的一个问题就是若被测电容存储电荷时，应先将它存储的电荷放掉，以免损坏万用表、或者电击伤人。若被测电容的电压比较高的时候，可以用电烙铁的插头碰触电容的引脚，利用电烙铁内阻将电荷释放，这样可以减小放电电流；若电容电压比较低，可以用万用表的金属部位短接电容的引脚，将存储的电能直接放掉。电容的型号含义参照附录（二）2.2 特殊二极管2.2.1 快速恢复二极管快速恢复二极管是一种反向恢复时间很短、开关性能好的二极管，它主要应用于充电器的开关电源部分。所谓的反向恢复时间是指二极管从导通状态到截止状态，从输出脉冲下降到零线开始，到反向电源恢
8、复到最大反冲电流的10所需要的时间。2.2.2 稳压二极管稳压二极管简称稳压管，它是利用二极管的反向击穿特性来工作的。在电动自行车电路中，它常常用于充电器、控制器。稳压的外形和普通二极管的外形基本相同。2.2.3 发光二极管发光二极管在电动自行车充电器中常常用来作为指示灯，发光二极管一般分发红光、绿光、黄光等几种，发光二极管的工作电流一般为几毫安至几十毫安，发光二极管的发光强度基本上与其正向导通电流成线性关系。发光二极管只工作在正向偏置状态下，正常情况下，发光二极管的正向导通电压在1.53V，多为1.8V。在实际电路中，若流过发光二极管的导通电流过大，有可能造成发光二极管过流损坏，因此在实际应
9、用中，往往会在发光二极管串接一个限流电阻，以防止大电流烧坏二极管。2.3 三极管三极管有3个电极，分别为基极（b）、集电极（c）与发射极（e）.目前研制的三极管的主要材料有硅和锗两种，每一种材料的三极管根据它的内部结构不同，又可以分为NPN和PNP型，电路符号如下图2-1所示。图2-1 普通三极管在电路中表示的符号参照图2-1，三极管的发射极上都画有箭头，以便与集电极的区别。而箭头的方向就代表三极管中电流的方向。NPN三极管中基极流过的电流加集电极流过的电流等于发射极流出的电流。三极管在电路中通常用作放大与开关，放大器工作在三极管的线性区域，开关电路中的三极管工作在饱和区和截止区。通过设置三极
10、管电路德不同参数以及外围电路，可以构成多种多样的电路测试普通三极管时，因为普通三极管可等效为2个PN结，故可用三极管的测量方法测NPN型三极管。先将黑表笔放在三极管的基极b，然后分别将红表笔放在集电极c和发射极e，两次都应有读数，而且比较近似；反过来把黑表笔放在基极b，红表笔放在集电极c和发射极e，无论表笔怎样连接都应该没有读数。若不符合以上三种情况则说明该三极管已损坏。PNP型三极管的测量跟NPN型正好相反，当红表笔放在基极b，黑表笔分别放在集电极c和发射极e时，应有读数，且2次读数相近，反过来读数应很大，否则说明已经损坏。在采用数字型万用表测试NPN型三极管时，应该用红表笔接b极，黑色表笔
11、接c极和e极，而测试PNP型三极管时表笔接法相反。2.4 场效应管1、场效应管的特点场效应管是一种常用的半导体器件，通常在模拟电路中作为放大器使用，在数字电路中作为开关器件使用。场效应管和三极管很相似，但二者的控制特性却截然不同；三极管时电流控制器件，通过控制基极电流来控制集电极电流或者发射极的电流，即需要信号源提供一定的电流才能工作，所以它的输入阻抗较低；场效应管则是电压控制器件，它的输出电流由输入电压的大小来决定，基本上不需要信号源提供电流，所以它的输入阻抗较高。此外场效应管与三极管相比，场效应管的开关速度快、高频特性好、热稳定性好、功率增益大及噪声小，因而在电动自行车充电器上得到广泛的应
12、用。2 场效应的分类场效应管分为普通场效应管和组合场效应管，外观结构和普通三极管及组合三极管相似，维修或者代换时候要注意区别。场效应管按其结构的不同可以分为结型场效应管和绝缘栅场效应管两种类型，其中绝缘栅场效应管在电动自行车充电器应用较多，并且多为N沟道场效应管。图2-2 场效应管电路图不管什么型号什么类别的场效应管，都有栅极（G）、漏极（D）和源极（S）三个电极。这三个电极所起的作用于三极管对应的集电极、基极、发射极有点类似，栅极相当于三极管的基极，漏极相当于三极管的集电极，源极相当于三极管的发射极，但是场效应管和三极管的原理和特性是不相同的。场效应管在电路中的符号如图2-2所示。3、场效应
13、管的检测场效果损坏主要的故障是开路、击穿。用万用表电阻档测量场效应管任意两引脚之间的正反向电阻值。如果两次及两次以上电阻值较小，则说明该场效应管已经损坏；如果出现一次电阻值较小（一般为数百欧姆），其余各次测量电阻值均为无穷大，还需要做进一步的判断。对于N沟道管，将万用表至于R10k档后，红表笔结S极，黑表笔先触碰D极和G极，然后再用R1档测量D极与S极之间的正反向电阻值，若测得正反向电阻值均为很小，说明管能够被触发导通，否则说明该管损坏。对于P沟道管，黑表笔接S极，红表笔先触碰G、D极，然后测量D极与S极之间的正反向电阻，若测得正反向电阻阻值均很小，说明该管是好的，否则表面已经损坏。此处注意的一个问题就是金属氧化物场效应管其栅极很容易感应电荷而将管子击穿，维修时候应注意防止静电。2.5 光电耦合器1、光电耦合器工作原理在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，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，这样就实现了电一光一电的转换。2、基本工作特性（1）共模抑制比很高 在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（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，因而共模抑制
