簡易充電器的設(shè)計(jì).doc

前 言從18世紀(jì)法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁現(xiàn)象以來，人類社會便進(jìn)入了電子時代。經(jīng)過不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越多的呈現(xiàn)在我們面前。由于電能的清潔高效、易于轉(zhuǎn)變成其它形式的能源的特點(diǎn)，電子技術(shù)越來越被人們重視。充電器是伴隨著充電電池的發(fā)展而發(fā)展的，早期出現(xiàn)的充電器多為鎳鎘電池充電器，隨著消費(fèi)者和產(chǎn)業(yè)的環(huán)保意識增強(qiáng)，堿性一次電池和含有有毒金屬鎘等二次電池使用日益受到限制，可充電電池得到了廣泛的使用。鎳鎘電池作為一種便攜式電源，具有體積小、容量大、內(nèi)阻小、輸出電壓平穩(wěn)以及可反復(fù)充電等特點(diǎn)，正被越來越廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、電子測量儀表和各類通信設(shè)備中，由于其價(jià)格比普通的鋅錳電池昂貴，因此科學(xué)合理地使用鎳鎘電池顯得非常重要，而選擇正確、可靠的充電方式是充分發(fā)揮鎳鎘電池效能和保證其壽命的關(guān)鍵。下面我們來介紹一種可以滿足以上要求的全自動充電器。1 設(shè)計(jì)方案1.1工作原理電路電源由變壓器T降壓，二極管VD1VD4整流，三端穩(wěn)壓集成塊A1穩(wěn)壓及電C1,C2濾波后供給， 通電后可輸出穩(wěn)定的9V直流電壓供給充電器使用。電壓比較器由時基電路A2組成，在它的控制端5腳由一個穩(wěn)壓二極管VS（穩(wěn)定電壓為5.6V），所以將電路的復(fù)位電平定在5.6V。發(fā)光二極管VL為充電指示器。1節(jié)5號鎳鎘電池正常工作電壓為1.2V，充電終止電壓為1.4V左右。G為4節(jié)待充的鎳鎘電池，所以充電終止電壓為41.4V=5.6V。將電池裝入充電支架后，合上電源開關(guān)S，便可開始充電。電路工作過程：由于電容C3兩端電壓不能突變，剛通電時，A2的2腳為低電平，A2被觸發(fā)置位，3腳輸出高電平，此高電平經(jīng)電位器RP、二極管VD5向電池G充電，改變RP值可以調(diào)節(jié)充電電流的大小。此時A2的7腳被懸空，VL發(fā)光指示電路在充電。隨著充電不斷進(jìn)行，G兩端電壓逐漸升高，當(dāng)升至5.6V時，A2復(fù)位，3腳輸出低電平，充電自動終止，同時A2內(nèi)部放電管導(dǎo)通，7腳輸出低電平，VL熄滅表示充電結(jié)束。 1.2 電路原理圖全自動鎳鎘電池充電器的電路如下圖所示，充電器主要由電源電路、電壓比較器及指示電路等組成。 圖1-1電路原理圖2 電路的三大模塊功能2.1電源電路模塊穩(wěn)壓電源一般由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成，變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姟Ｕ髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。 如下圖所示：把220V交流變成低壓直流的四個組成部分：降壓整流濾波穩(wěn)壓 圖 2-1圖2-1穩(wěn)壓電源工作原理圖1整流電路是將工頻交流電轉(zhuǎn)為具有直流電成分的脈動直流電，二極管在電路中起開關(guān)的作用。2濾波電路是將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分，電容和電感起濾波的作用。3穩(wěn)壓電路對整流后的直流電壓采用技術(shù)進(jìn)一步穩(wěn)定直流電壓。 三端穩(wěn)壓器是常用的穩(wěn)壓器件。2.1.1電源變壓器把輸入U(xiǎn)1的有效值220V，頻率50HZ的電網(wǎng)電壓變換成所需要的電壓U1，一般情況下，直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓有效值相差很大，因此需要通過電源變壓器降壓后，再對交流電壓進(jìn)行處理。下面介紹一下變壓器的工作原理變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。如下圖所示的原理圖： 圖2-2變壓器原理圖變壓器的基本原理是電磁感應(yīng)原理，現(xiàn)以單相雙繞組變壓器為例說明其基本工作原理（如上圖）：當(dāng)一次側(cè)繞組上加上電壓1時，流過電流1，在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通1，這些磁通稱為主磁通，在它作用下，兩側(cè)繞組分別感應(yīng)電勢1，2，感應(yīng)電勢公式為：E=4.44fNm式中：E-感應(yīng)電勢有效值f-頻率N-匝數(shù)m-主磁通最大值由于二次繞組與一次繞組匝數(shù)不同，感應(yīng)電勢E1和E2大小也不同，當(dāng)略去內(nèi)阻抗壓降后，電壓1和2大小也就不同。當(dāng)變壓器二次側(cè)空載時，一次側(cè)僅流過主磁通的電流（0），這個電流稱為激磁電流。當(dāng)二次側(cè)加負(fù)載流過負(fù)載電流2時，也在鐵芯中產(chǎn)生磁通，力圖改變主磁通，但一次電壓不變時，主磁通是不變的，一次側(cè)就要流過兩部分電流，一部分為激磁電流0，一部分為用來平衡2，所以這部分電流隨著2變化而變化。當(dāng)電流乘以匝數(shù)時，就是磁勢。上述的平衡作用實(shí)質(zhì)上是磁勢平衡作用，變壓器就是通過磁勢平衡作用實(shí)現(xiàn)了一、二次側(cè)的能量傳遞。2.1.2. 橋式整流電路： 整流電路的目的是利用其具有單向?qū)щ娦缘恼髟?，將正?fù)交替的正弦交流電壓U1整流成單方的脈動電壓U2。本設(shè)計(jì)中采用的是橋式整流電路，如圖2-3： 圖 2-3橋式整流原理圖 橋式整流電路，也可認(rèn)為它是全波整流電路的一種，變壓器繞組按圖3方法接四只二極管。 D 1 D 4 為四只相同的整流二極管，接成電橋形式，故稱橋式整流電路。利用二極管的導(dǎo)引作用，使在負(fù)半周時也能把次級輸出引向負(fù)載。具體接法如圖所示，從圖中可以看到，在正半周時由D1、D2導(dǎo)引電流自上而下通過RL，負(fù)半周時由D3、D4導(dǎo)引電流也是自上而下通過 RL ， 從而實(shí)現(xiàn)了全波整流。 在這種結(jié)構(gòu)中，若輸出同樣的直流電壓，變壓器次級繞組與全波整流相比則只須一半繞組即可，但若要輸出同樣大小的電流，則繞組的線徑要相應(yīng)加粗。 至于脈動，和前面講的全波整流電路完全相同。由于整流電路的輸出電壓都含有較大的脈動成分。為了盡量壓低脈動成分，另一方面還要盡量保留直流成分，使輸出電壓接近理想的直流，這種措施就是濾波。濾波通常是利用電容或電感的能量存儲作用來實(shí)現(xiàn)的。2.1.3 濾波電路 整流電路雖然可將交流電變成直流電，但其脈動成分較大，在一些要求直流電平滑的場合是不適用的，需加上濾波電路，以減小整流后直流電中的脈動成分。為了減小電壓U2的脈動，需通過低通濾波使輸出電壓平滑，理想情況下，應(yīng)將交流分量全部濾掉，使濾波電路的輸出電壓僅有直流電壓，然而，由于濾波電路為無源電路，所以，接入負(fù)載后勢必會影響濾波效果，對電源電源穩(wěn)定性要求不高的電子電路濾波，整流后的直流電壓U3可作為供電電源。下面介紹一下電容濾波的原理 。在小功率整流電路中主要采用電容濾波。電容濾波的電路圖如下所示，當(dāng)電剛接通時，U2從正半周的零值開始增加，二極管D1,D3導(dǎo)通，導(dǎo)通電流一路向負(fù)載RL供電+另一路向電容充電，由于二極管的導(dǎo)通電阻很小，充電時間常數(shù)很小，電容兩端電壓UC幾乎與U2同步增大。當(dāng)UC=U2時，U2開始下降，此時U2小于UC。二極管收反向電壓作用而截止，電容C向RL放電，由于放電常數(shù)很小，UC按照指數(shù)規(guī)律緩慢下降當(dāng)UC=|U2|時，U2的負(fù)半周使D2,D4正偏導(dǎo)通。電容C又充電，重復(fù)上述過程，得出圖中（b ）的波形顯然比沒有濾波時平滑的多。電容濾波電路原理圖如下所示：圖2-4單向橋式整流電容濾波電路(a)電路圖 (b)U2 Uc Uo波形 (c)二極管電流ID波形2.1.4 穩(wěn)壓電路交流電壓通過整流，濾波后雖然變?yōu)榻涣鞣至枯^小的直流電壓，但當(dāng)電網(wǎng)波動或負(fù)載變化時，平均值也將隨之變化。因此，穩(wěn)壓電路的功能是：使輸出直流電壓U4基本不受電網(wǎng)電壓波動和負(fù)載變化影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性1 穩(wěn)壓電路概述 引起輸出電壓變化的原因是負(fù)載電流的變化和輸入電壓的變化，參見圖2-7。 負(fù)載電流的變化會在整流電源的內(nèi)阻上產(chǎn)生電壓降，從而使輸入電壓發(fā)生變化。 圖2-5穩(wěn)壓電源方框圖即 2 集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、體積小、重量輕等顯箸優(yōu)點(diǎn)，在各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。常用的集成穩(wěn)壓器有：金屬圓形封裝、金屬菱形封裝、塑料封裝、帶散熱板塑封、扁平式封裝、雙列直插式封裝等。在電子制用中應(yīng)用較多的是三端固定輸出穩(wěn)壓器。78xx系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出電壓有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等規(guī)格，最大輸出電流為1.5A。它的內(nèi)部含有限流保護(hù)、過熱保護(hù)和過壓保護(hù)電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準(zhǔn)電壓源，工作穩(wěn)定可靠。78xx系列集成穩(wěn)壓器為三端器件：1腳為輸入端，2腳為接地端，3腳為輸出端，使用十分方便它的電路符號外形如圖下所示。 要特別注意，不同型號，不同封裝的集成穩(wěn)壓器,它們?nèi)齻€電極的位置是不同的，要查手冊確定。 圖2-678*系列電路符號 78*系列外形圖 三端穩(wěn)壓器件;78xx/79xx 系列三端穩(wěn)壓器件是最常用的線性降壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，目前也有大量先進(jìn)的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器層出不窮，例如低壓差線性穩(wěn)壓器 LDO等, （例如，NSC 的 LM2940、LM2651、LM5020，MAXIAM 的 MAX1747 等等）。 78xx/79 系列簡單易用、價(jià)格低廉，直到今天還在大多電路中采用。 如7805，78xxx，7809，7812，7815，7824，（79）。以及三端可調(diào)穩(wěn)壓（LM317,337,338.）78xx/79xx系列在降壓電路中應(yīng)注意以下事項(xiàng)： （1）輸入輸出壓差不能太大,太大則轉(zhuǎn)換效率急速降低，而且容易擊穿損壞； （2）輸出電流不能太大，1.5A 是其極限值。大電流的輸出，散熱片的尺寸要足夠大，否則會導(dǎo)致高溫保護(hù)或熱擊穿； （3）輸入輸出壓差也不能太小,大小效率很差2.2電壓比較器模塊2.1.1 電壓比較器原理比較器是由運(yùn)算放大器發(fā)展而來的，比較器電路可以看作是運(yùn)算放大器的一種應(yīng)用電路。由于比較器電路應(yīng)用較為廣泛，所以開發(fā)出了專門的比較器集成電路。 圖2-7電壓比較器原理圖 圖2-7(a)由運(yùn)算放大器組成的差分放大器電路，輸入電壓VA經(jīng)分壓器R2、R3分壓后接在同相端，VB通過輸入電阻R1接在反相端，RF為反饋電阻，若不考慮輸入失調(diào)電壓，則其輸出電壓Vout與VA、VB及4個電阻的關(guān)系式為：Vout=(1+RF/R1)R3/(R2+R3)VA-(RF/R1)VB。若R1=R2，R3=RF，則Vout=RF/R1(VA-VB)，RF/R1為放大器的增益。當(dāng)R1=R2=0(相當(dāng)于R1、R2短路)，R3=RF=(相當(dāng)于R3、RF開路)時，Vout=。增益成為無窮大，其電路圖就形成圖2-7(b)的樣子，差分放大器處于開環(huán)狀態(tài)，它就是比較器電路。實(shí)際上，運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)時，其增益并非無窮大，而Vout輸出是飽和電壓，它小于正負(fù)電源電壓，也不可能是無窮大。從圖2-7中可以看出，比較器電路就是一個運(yùn)算放大器電路處于開環(huán)狀態(tài)的差分放大器電路。2.1.2 工作過程 本設(shè)計(jì)中電壓比較器由時基電路組成，在它的控制端接有一個穩(wěn)壓二極管VS所以將電路的復(fù)位電平定在5.6V。發(fā)光二極管VL為充電指示器。下面我們來介紹一下時基電路的工作過程圖2-8555時基電路內(nèi)部等效電路圖圖 2-9555時基電路等效功能電路圖 從NE555時基電路的內(nèi)部等效電路圖中可看到，VTl-VT4、VT5、VT7組成上比較器Al，VT7的基極電位接在由三個5k電阻組成的分壓器的上端，電壓為VDD；VT9-VT13組成下比較器A2，VTl3的基極接分壓器的下端，參考電位為VDD。在電路設(shè)計(jì)時，要求組成分壓器的三個5k電阻的阻值嚴(yán)格相等，以便給出比較精確的兩個參考電位VDD和VDD。VTl4-VTl7與一個4.7k的正反饋電阻組合成一個雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。VTl8-VT21組成一個推挽式功率輸出級，能輸出約200mA的電流。VT8為復(fù)位放大級，VT6是一個能承受50mA以上電流的放電晶體三極管。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的工作狀態(tài)由比較器A1、A2的輸出決定。555時基電路的工作過程如下：當(dāng)2腳，即比較器A2的反相輸入端加進(jìn)電位低于VDD的觸發(fā)信號時，則VT9、VTll導(dǎo)通，給雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中的VTl4提供一偏流，使VTl4飽和導(dǎo)通，它的飽和壓降Vces箝制VTl5的基極處于低電平，使VTl5截止，VTl7飽和，從而使VTl8截止，VTl9導(dǎo)通，VT20完全飽和導(dǎo)通，VT21截止。因此，輸出端3腳輸出高電平。此時，不管6端(閾值電壓)為何種電平，由于雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(VTl4-VTl7)中的47k電阻的正反饋?zhàn)饔?VTl5的基極電流是通過該電阻提供的)，3腳輸出高電平狀態(tài)一直保持到6腳出現(xiàn)高于VDD的電平為止。當(dāng)觸發(fā)信號消失后，即比較器A2反相輸入端2腳的電位高于VDD，則VT9、VTll截止，VTl4因無偏流而截止，此時若6腳無觸發(fā)輸入，則VTl7的Vces飽和壓降通過4.7k電阻維持VTl3截止，使VTl7飽和穩(wěn)態(tài)不變，故輸出端3腳仍維持高電平。同時，VTl8的截止使VT6也截止。當(dāng)觸發(fā)信號加到6腳時，且電位高于VDD時，則VTl、VT2、VT3皆導(dǎo)通。此時，若2腳無外加觸發(fā)信號使VT9、VTl4截止，則VT3的集電極電流供給VTl5偏流，使該級飽和導(dǎo)通，導(dǎo)致VTl7截止，進(jìn)而VTl8導(dǎo)通，VTl9、VT2。都截止，VT21飽和導(dǎo)通，故3腳輸出低電平。當(dāng)6腳的觸發(fā)信號消失后，即該腳電位降至低于VDD時，則VTl、VT2、VT3皆截止，使VTl5得不到偏流。此時，若2腳仍無觸發(fā)信號，則VTl5通過4.7k電阻得到偏流，使VTl5維持飽和導(dǎo)通，VTl7截止的穩(wěn)態(tài)，使3腳輸出端維持在低電平狀態(tài)。同時，VTl8的導(dǎo)通，使放電級VT6飽和導(dǎo)通。通過上面兩種狀態(tài)的分析，可以發(fā)現(xiàn)：只要2腳的電位低于VDD，即有觸發(fā)信號加入時，必使輸出端3腳為高電平；而當(dāng)6腳的電位高于VDD時，即有觸發(fā)信號加進(jìn)時，且同時2腳的電位高于VDD時，才能使輸出端3腳有低電平輸出。4腳為復(fù)位端。當(dāng)在該腳加有觸發(fā)信號，即其電位低于導(dǎo)通的飽和壓降0.3V時，VT8導(dǎo)通，其發(fā)射極電位低于lV，因有D3接入，VTl7為截止?fàn)顟B(tài)，VTl8、VT21飽和導(dǎo)通，輸出端3腳為低電平。此時，不管2腳、6腳為何電位，均不能改變這種狀態(tài)。因VT8的發(fā)射極通過D3及VTl7的發(fā)射極到地，故VT8的發(fā)射極電位任何情況下不會比1.4V電壓高。因此，當(dāng)復(fù)位端4腳電位高于1.4V時，VT8處于反偏狀態(tài)而不起作用，也就是說，此時輸出端3腳的電平只取決于2腳、6腳的電位。根據(jù)上面的分析，NE555時基電路的內(nèi)部等效電路可簡化為如圖所示的等效功能電路。顯然，555電路(或者專556電路)內(nèi)含兩個比較器A1和A2、一個觸發(fā)器、一個驅(qū)動器和一個放電晶體管。兩個比較器分別被電阻R1、R2和R3構(gòu)成的分壓器設(shè)定的VDD和2.3指示電路模塊LED被廣泛用于種電子儀器和電子設(shè)備中，可作為電源指示燈、電平指示或微光源之用。紅外發(fā)光管常被用于電視機(jī)、錄像機(jī)等的遙控器中 ,本設(shè)計(jì)中采用了以發(fā)光二極管為主的自動充電器的充電顯示電路。2.3.1 發(fā)光二極管的發(fā)光原理 圖2-10發(fā)光二極管的構(gòu)造圖發(fā)光二極管的核心部分是由p 型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為p-n 結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN 結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。2.3.2 數(shù)字電路控制LED燈指示電路工作過程在自動充電器的電路運(yùn)行中，當(dāng)電池處于充電狀態(tài)時NE555的7腳被懸空， 發(fā)光二極管P-N節(jié)導(dǎo)通VL發(fā)光指示電路在充電。隨著充電不斷進(jìn)行，充電電池G兩端電壓逐漸升高，當(dāng)升至5.6V時，NE555復(fù)位，它的3腳輸出低電平，充電自動終止，同時NE555內(nèi)部放電管導(dǎo)通，7腳輸出低電平，發(fā)光二極管P-N節(jié)自動截止，VL熄滅表示充電結(jié)束。 注：由于發(fā)光二極管的顏色、尺寸、形狀、發(fā)光強(qiáng)度及透明情況等不同，所以使用發(fā)光二極管時應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行恰當(dāng)選擇。由于發(fā)光二極管具有最大正向電流IFm、最大反向電壓VRm的限制，使用時，應(yīng)保證不超過此值。為安全起見，實(shí)際電流IF應(yīng)在0.6IFm以下；應(yīng)讓可能出現(xiàn)的反向電壓VR0。6VRm。3 集成塊基本功能3.1 NE555NE555是一種應(yīng)用特別廣泛作用很大的的集成電路，屬于小規(guī)模集成電路，在很多電子產(chǎn)品中都有應(yīng)用。NE555的作用是用內(nèi)部的定時器來構(gòu)成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖。NE555時基電路有兩種封裝形式有，一是DIP雙列直插8腳封裝，另一種是SOP-8小型（SMD）封裝形式。 NE555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可等效成23個晶體三極管.17個電阻.兩個二極管.組成了比較器.RS觸發(fā)器.等多組單元電路.特別是由三只精度較高5k電阻構(gòu)成了一個電阻分壓器,NE555屬于COMS工藝制造. 利用NE555可以組成相當(dāng)多的電路，例如家用電器控制裝置，報(bào)警器，門鈴，信號發(fā)生器，自動控制裝置及其他應(yīng)用電路，這是因?yàn)镹E555巧妙的將數(shù)字電子和模擬電子結(jié)合起來的緣故，下面我們將對其進(jìn)行介紹。3.1.1 NE555的外形圖圖3-1NE555的兩種封裝形式3.1.2 引腳介紹圖3-2NE555引腳圖表3-1 NE555引腳功能介紹：12345678地 GND 觸發(fā)輸出復(fù)位 控制電壓 門限(閾值)放電電源電壓Vcc3.1.3 下面是NE555的一個簡單應(yīng)用圖 3-3相片曝光定時器電路3.2 三端集成穩(wěn)壓器 LM78093.2.1 概述將線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源和各種保護(hù)電路集成在一起就得到了集成穩(wěn)壓器。早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多，現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個外引線：輸入端、輸出端和公共端。 3.2.2 LM7809美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的三端固定穩(wěn)壓集成電路，用于將輸入的電壓穩(wěn)壓為9V后提供給有關(guān)電路，其應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在音視頻設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其顯示器等各種電器上均有應(yīng)用。 表3-2 LM7809集成電路的引腳功能及數(shù)據(jù)：三端穩(wěn)壓器管腳判斷：在78* ，79*系列中最常用的是TO220和TO202兩種封裝，這兩種封裝的引腳功能及引腳序號如下圖：圖3-4三端穩(wěn)壓器（78，79系列）管腳判斷方法圖中的引腳號的標(biāo)注方法是按照引腳電位從高到低的順序標(biāo)注的，引腳為最高電位，腳為最低電位，腳居中。從圖中可以看出，不論78系列、還是79系列，腳均為輸出端。對于78正壓系列，輸入是最高電位，為腳，地端為最低電位，為腳。對于79負(fù)壓系列，輸入為最低電位，自然是腳，而地端為最高電位，為腳，輸出為中間電位，為腳。此外，還應(yīng)注意，散熱片總是和最低電位的第腳相連，這樣在78系列中，散熱片和地相連接，而在79系列中，散熱片和輸入端相連接。用萬用表判斷三端穩(wěn)壓器的方法與三極管的判斷方法相同，三端穩(wěn)壓器類似于大功率三極管。3.2.3 線性三端集成穩(wěn)壓器的分類三端集成穩(wěn)壓器有如下幾種：三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW78-/CW78M-/CW78L-三端固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW79-/CW79M-/CW79L-三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW117-/CW117M-/CW117L- CW217-/CW217M-/CW217L- CW317-/CW317M-/CW317L-3.2.4 應(yīng)用電路1 三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖（a）所示, 三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖(b)所示。圖3-5(a) 三端固定輸出穩(wěn)壓器應(yīng)用電路 (b) 三端可調(diào)輸出穩(wěn)壓器應(yīng)用電路2 利用三端集成穩(wěn)壓器組成恒流源如圖所示。 圖3-6 穩(wěn)壓器作恒流源 4 元器件分析4.1 電阻器與電位器4.1.1 圖形符號：圖4-1 電阻器電位器圖形符號電阻器的文字符號是“ R ”，電位器是“ RP ”，即在 R 的后面再加一個說明它有調(diào)節(jié)功能的字符“ P ”。符號詳見圖4-1 所示，其中（ a ）表示一般的阻值固定的電阻器，（ b ）表示半可調(diào)或微調(diào)電阻器；（ c ）表示電位器；（ d ）表示帶開關(guān)的電位器。在某些電路中，對電阻器的功率有一定要求，可分別用圖 1 中（ e ）、（ f ）、（ g ）、（ h ）所示符號來表示。還有幾種特殊電阻器的符號，第 1 種是熱敏電阻符號，熱敏電阻器的電阻值是隨外界溫度而變化的。它的符號見圖（ i ），第 2 種是光敏電阻器符號，見圖 （ j ），第 3 種是壓敏電阻器的符號。符號見圖（ k ），第 4 種特殊電阻器符號是表示新近出現(xiàn)的保險(xiǎn)電阻，它的圖形符號見圖 4-1（ 1 ）.4.1.2 基本單位：電阻的文字符號是R。電阻大小的基本單位是歐姆（符號），還有較大的單位千歐（K），和兆歐（M）。它們的換算關(guān)系是： 1M103K1K1034.1.3 型號命名表 4-1電阻器電位器的型號命名：第一部分：主稱第二部分：材料第三部分：特征第四部分：序號符號意義符號意義符號電阻器電位器RW電阻器電位器T碳膜1普通普通對主稱、材料相同，僅性能指標(biāo)尺寸大小有區(qū)別，但基本不影響互換使用的產(chǎn)品，給同一序號；若性能指標(biāo)、尺寸大小明顯影響互換時，則在序號后面用大寫字母作為區(qū)別代號。H合成膜2普通普通S有機(jī)實(shí)芯3超高頻N無機(jī)實(shí)芯4高阻J金屬膜5高溫Y氧化膜6精密精密C沉積膜7高壓特殊函數(shù)I玻璃釉膜8特殊特殊P硼酸膜9高功率U硅酸膜G可調(diào)X線繞T微調(diào)M壓敏W多圈G光敏D溫度補(bǔ)償用R熱敏B溫度測量用C旁熱式P穩(wěn)壓式W正溫度系數(shù) Z4.1.4 電阻器的主要參數(shù)有兩個：1 標(biāo)稱阻值和允許誤差 在電阻上標(biāo)注的電阻數(shù)值叫作標(biāo)稱阻值。它的實(shí)際阻值允許有固定的誤差，叫允許誤差，分為級（5），級（10），級（20）。 2 額定功率 指電阻器正常工作時允許的最大功率。超過這個值，電阻器將過分發(fā)熱而燒毀。4.1.5 電位器的主要參數(shù)1 標(biāo)稱阻值 是電位器上面標(biāo)注的阻值.2 額定功率 是指它在直流或交流電路中，當(dāng)大氣壓為87-107KPa，在規(guī)定的額定溫度下，長期連續(xù)負(fù)荷所允許消耗的最大功率3 分辨率也稱分辨力 是指電位器在電路工作中轉(zhuǎn)動時輸出的電壓變動量與輸出電壓的比值為分辨率。4 滑動噪聲 是指當(dāng)電位器在外加電壓的作用下，其接觸點(diǎn)在電阻上滑動時，產(chǎn)生的電噪聲稱為電位器的動噪聲。4.1.6 阻值和誤差的標(biāo)注方法1 直標(biāo)法：將電阻器的標(biāo)稱值用數(shù)字和文字符號直接標(biāo)在電阻體上，其允許偏差則用百分?jǐn)?shù)表示，末標(biāo)偏差值的即為20%的允許偏差。2文字符號法：文字符號法是將電阻器的標(biāo)稱值和允許偏差值用數(shù)字和文字符號法按一定的規(guī)律組合標(biāo)志在電阻體上。允許偏差見表4-2所示允許偏差（%）文字符號允許偏差（%）文字符號0.001Y0.5D0.002X1F0.005E2G0.01L5J0.02P10K0.05W20M0.1B30N0.25C- 3 數(shù)碼標(biāo)注法：在產(chǎn)品和電路圖上用三位數(shù)字來表示元件的標(biāo)稱值的方法稱之為數(shù)碼標(biāo)志法。常見于貼片電阻或進(jìn)口器件上。4色環(huán)標(biāo)注法：色環(huán)標(biāo)注法簡稱色標(biāo)法，普通的電阻器一般用四色環(huán)表示，精密電阻用五色環(huán)表示。緊靠電阻體一端頭的色環(huán)為第一環(huán)，露著電阻體本色較多的另一端頭為末環(huán)。 4.2 電容原件：電容器是組成電路的基本電子原件之一，在各種電子產(chǎn)品和電力設(shè)備中被廣泛應(yīng)用。4.2.1 圖形符號 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( e )圖4-2電容原件圖形符號 如圖所示，其中（ a ）表示容量固定的電容器，（ b ）表示有極性電容器，例如各種電解電容器，（ c ）表示容量可調(diào)的可變電容器。（ d ）表示微調(diào)電容器，（ e ）表示一個雙連可變電容器。4.2.2 基本單位電容量的基本單位是法拉（用F表示），還有較小的單位微法（F）和皮法（PF），這三個單位的換算關(guān)系是： 1F1xxxF1F1xxxPF4.2.3 型號命名國產(chǎn)電容器的型號命名一般由4部分構(gòu)成（不適合于壓敏，可變，真空電容）依次分別代表名稱，材料，分類和序號。第一部分：名稱，用字母表示，電容器用C第二部分：材料，用字母表示第三部分：分類，一般用數(shù)字表示，個別用字母表示。第四部分：序號，用數(shù)字表示。用字母表示的材料：B-聚苯乙烯等非極性薄膜C-高頻陶瓷D-鋁電解E-其他材料電解G-合金電解H-復(fù)合介質(zhì)I-玻璃釉J-金屬化紙L-滌綸等極性有機(jī)薄膜O-玻璃膜Q-漆膜T-低頻陶瓷V-云母紙Y-云母Z-紙介。4.2.4 電容器的主要參數(shù)有兩個：1 標(biāo)稱電容量和允許誤差，標(biāo)稱電容量指電容器上標(biāo)注的電容量。允許誤差分三級，同于電阻器誤差的表示方法。微調(diào)電容器和可變電容器標(biāo)出了它的電容量的最小值和最大值， 2 耐壓，指電容器正常工作時，允許加在電容器上的最高電壓值。不能超過，否則將損壞電容器。4.2.5 電容器主要技術(shù)參數(shù)的標(biāo)注方法1 直標(biāo)法 指在電容器的表面直接用數(shù)字和單位符號或字母標(biāo)注出標(biāo)稱容量和耐壓等。2 數(shù)字加字母標(biāo)注法 指用數(shù)字和字母有規(guī)律的組合來表示容量，字母既表示小數(shù)點(diǎn)，又表示后綴單位。3 數(shù)碼標(biāo)注法 數(shù)碼標(biāo)注法多用于非電解電容器的標(biāo)注，它采用三位數(shù)標(biāo)注和四位數(shù)標(biāo)注：1) 三位數(shù)標(biāo)注法采用三位數(shù)標(biāo)注的電容器，前兩位數(shù)字表示標(biāo)稱值的有效數(shù)字，第三位表示有效數(shù)字后綴零的個數(shù)，它們的單位是pF。這種標(biāo)注法中有一個特殊的，就是當(dāng)?shù)谌粩?shù)字是時，它表示有效數(shù)字乘以-1。2) 四位數(shù)標(biāo)注法 采用四位數(shù)標(biāo)注的電容器不標(biāo)注單位。這種標(biāo)注方法是用14位數(shù)字表示電容量，其容量單位是pF；若用0.0X或0.X時，其單位為F。4 電容器容量允許誤差的標(biāo)注方法電容器容量允許誤差的標(biāo)注方法主要有三種：1）用字母表誤差。 2）直接標(biāo)出誤差的值。3）直接用數(shù)字表示百分比的誤差。4.3變壓器4.3.1 圖形符號圖4-3變壓器圖形符號變壓器的圖形符號見圖 4-3。其中（ a ）是空芯變壓器，（ b ）是滋芯或鐵芯變壓器，（ c ）是繞組間有屏蔽層的鐵芯變壓器，（ d ）是次級有中心抽頭的變壓器，（ e ）是耦合可變的變壓器，（ f ）是自耦變壓器，（ g ）是帶可調(diào)磁芯的變壓器，（ h ）中的小圓點(diǎn)是變壓器極性的標(biāo)記。4.3.2 分類 按冷卻方式分類：干式變壓器、油浸變壓器、氟化物變壓器。 按防潮方式分類：開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。 按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)分類：芯式變壓器、環(huán)型變壓器、金屬箔變壓器。 按電源相數(shù)分類：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。按用途分類：電源變壓器、調(diào)壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器。 4.3.3 電源變壓器的特性參數(shù) 1 工作頻率 變壓器鐵芯損耗與頻率關(guān)系很大，故應(yīng)根據(jù)使用頻率來設(shè)計(jì)和使用，這種頻率稱工作頻率。2 額定功率 在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作，而不超過規(guī)定溫升的輸出功率。 3 額定電壓 指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓，工作時不得大于規(guī)定值。 4 電壓比 指變壓器初級電壓和次級電壓的比值，有空載電壓比和負(fù)載電壓比的區(qū)別。5 空載電流 變壓器次級開路時，初級仍有一定的電流，這部分電流稱為空載電流?？蛰d電流由磁化電流（產(chǎn)生磁通）和鐵損電流（由鐵芯損耗引起）組成。6 空載損耗 指變壓器次級開路時，在初級測得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗，其次是空載電流在初級線圈銅阻上產(chǎn)生的損耗（銅損），這部分損耗很小。 7 效率 指次級功率P2與初級功率P1比值的百分比。通常變壓器的額定功率愈大，效率就愈高。 8 絕緣電阻 表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關(guān)。 4.4二極管元器件4.4.1 圖形符號圖4-4二極管圖形符號半導(dǎo)體二極管在電路圖中的圖形符號見圖 4-4 其中（ a ）為一段二極管的符號，圖（ b ）是穩(wěn)壓二極管符號，圖（ c ）是變?nèi)荻O管符號，圖（ d ）是熱敏二極管符號，圖（ e ）是發(fā)光二極管符號，圖（ f ）是磁敏二極管符號。4.4.2 型號命名國際電子聯(lián)合會半導(dǎo)體器件的型號命名分四部分組成：第一部分用字母表示半導(dǎo)體器件的材料。第二部分用字母表示半導(dǎo)體器件的類別。第三部分用數(shù)字或字母與數(shù)字混合表示序號第四部分用字母表示器件的規(guī)格號5自動充電器電路模塊連接、系統(tǒng)調(diào)試和完善5.1用Protel DXP 軟件設(shè)計(jì)PCB板5.1.1 PCB設(shè)計(jì)過程：1繪制電路原理圖2 規(guī)劃電路板3 設(shè)置參數(shù)4 元器件封裝5 元器件布局6 自動布線7 手工調(diào)整8 保存輸出經(jīng)過以上步驟制作出如下圖所示PCB板（注：圖中線路引出部分外接220V交流電壓） 圖4-5PCB板圖5.2 制作電路板5.2.1 元器件的引腳識別及元器件使用中應(yīng)注意的問題1 元器件引腳識別安裝之前一定要對元器件進(jìn)行測試，參數(shù)性能指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，要準(zhǔn)確識別元器件的引腳，以免造成人為故障甚至損壞元器件。（1）集成電路 雙列直插式集成電路一般是頂視圖，集成電路上有小孔標(biāo)記，它是用來表示管教1的位置的，本設(shè)計(jì)中所用的集成電路引腳見論文第三部分。（2）二極管，穩(wěn)壓管，電容器等原件的識別方法見論文第四部分2 原件使用中應(yīng)注意的問題：（1）電容器電容器在使用前要先檢查是否引線開路或內(nèi)部短路，可用萬用表的電阻擋測，檢查電解電容時，因?yàn)槿萘看螅蓪⑷f用表置于R*1K擋當(dāng)表筆在電容兩端測量時，點(diǎn)半指針很快擺到小電阻位置后逐漸擺到大電阻位置，并達(dá)到無窮時，表明有容量且漏電。若退布到無窮位置說明漏電。表筆根本不動說明電容開路。（2）電阻及電位器 電阻的功率，阻值，精度滿足設(shè)計(jì)要求，而且要逐一經(jīng)過測試，測量電阻時不要把人體電阻并人測量 電位器是以個可變電阻，它是由電阻材料制成的電阻軌道和電刷組成，要保證兩者的良好接觸才能使電位器正常的發(fā)揮作用。5.2.2 依照電路圖進(jìn)行安裝，焊接1 安裝 依照PCB版圖進(jìn)行各元器件的安裝，連接，.裝配時注意不要扭動固定爪拆卸。2 焊接 依照焊接的三個步驟首先凈化金屬表面，然后將被焊金屬的表面加熱到焊錫融化的溫度，加焊料使其形成合金層。焊接時注意：溫度小于280焊接時間要少于3秒，避免電路板的損壞；使用恒溫焊錫；重復(fù)焊接少于3次，間隔大于5分鐘。盡量使焊接達(dá)到一下幾點(diǎn)：（1）金屬表面焊錫充足，焊盤大小適中。（2）焊點(diǎn)表面光亮，光滑。（3）焊錫均薄，隱約可見導(dǎo)線的輪廓。（4）焊點(diǎn)干凈，無裂紋或針孔。5.3 電路調(diào)試5.3.1 調(diào)試前檢查1 不通電檢查（1）檢查連線 電路安裝完畢之后布急于通電，先認(rèn)真檢查接先是否正確，包括錯線，少線和多線。把電路圖上的連線按一定順序在安裝好的線路中注意對應(yīng)檢查（2）直觀檢查電源，地線，信號線，元件引腳之間有無短路。二極管，電容引腳有無錯接，集成電路是否插對等。2 通電檢查把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的電源電壓加入電路，信號源暫不接入，電源接通后觀察有無異樣，如冒煙，異常氣味等。然后測量各元件引腳的電源電壓。5.3.2 系統(tǒng)調(diào)試 組裝完畢經(jīng)檢查無誤后，即可進(jìn)行調(diào)試。首先用萬用表檢查電源是否正常。在G位置兩端加一可調(diào)電壓，如6V。用萬用表監(jiān)視3腳電位，調(diào)節(jié)G兩端的可調(diào)電壓由大到小，當(dāng)其值大于5.6V時，測量3腳是否輸出低電平，調(diào)節(jié)G兩端電壓之間減小，當(dāng)該值小于5.6V后，按照原理電池開始充電測3腳是否輸出高電平，2腳是否輸出低電平，且7腳此時輸出高電平，LED等亮顯示充電進(jìn)行中。在調(diào)試過程中出現(xiàn)了幾次故障：第一次測試時，在連接好電源和引腳后，觀察到按下開關(guān)鍵，LED不亮，于是斷開電源，對電路板進(jìn)行更嚴(yán)密的檢查，發(fā)現(xiàn)有個地方接地漏接了，接上后，發(fā)光二極管還是不亮。進(jìn)行第二次測試, 用萬用表從電源部分開始測起，當(dāng)測到電容時，發(fā)現(xiàn)電容兩端的電壓不正確，再測集成塊的管腳電壓，發(fā)現(xiàn)根本沒有電壓。這時候再次檢查整個電路，對照電路圖看是否有連接錯誤的地方。發(fā)現(xiàn)原有的一根導(dǎo)線接錯了位置，把導(dǎo)線弄好后，發(fā)現(xiàn)