專業(yè)課程設(shè)計

課程設(shè)計學(xué)院：信息和通信工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程班級：電子103學(xué)號：021313姓名：劉金月指導(dǎo)老師：韓桂英日期：.6.11—.6.21目錄1、課題名稱…………………….32、設(shè)計任務(wù)和要求…………….3（1）設(shè)計任務(wù)……………………...3（2）設(shè)計要求……….33、方案選擇和論證……………….3（1）選擇此方案肯定性…………3（2）論證方案實(shí)用性……………34、方案原理框圖、布線圖和說明；單元電路設(shè)計；元器件選擇和說明……….75、對電路調(diào)試中出現(xiàn)問題進(jìn)行分析并說明處理方法…….9（1）焊接中常見問題分析和處理………………...9（2）調(diào)試過程中常見問題分析……...96、收獲體會及存在問題和改善意見……….10課題名稱：LED充電式臺燈設(shè)計任務(wù)：（1）打開開關(guān)，臺燈發(fā)亮；（2）含有充電功效；（3）充電時，指示燈發(fā)光；（4）充電時，不得超出8個小時；（5）供電方法：220V交流電壓。設(shè)計要求：（1）了解常見充電臺燈相關(guān)常識及其工作機(jī)理；（2）熟悉充電臺燈電路圖，會分析其工作過程；（3）依據(jù)搜集相關(guān)知識，畫出電路圖并進(jìn)行仿真；（4）了解充電臺燈中各個元器件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；（5）會正確裝配和焊接充電臺燈電路；（6）掌握充電臺燈通電調(diào)試具體方法；（7）練習(xí)相關(guān)儀器儀表使用方法；（8）作好實(shí)習(xí)筆記，對自己所發(fā)覺疑難問題立即請教處理；（9）聯(lián)絡(luò)自己專業(yè)知識，回顧實(shí)習(xí)過程，總結(jié)自己心得體會；（10）參考相關(guān)書籍、資料，認(rèn)真完成實(shí)習(xí)匯報。方案選擇和論證：在設(shè)計過程中，有三種設(shè)計方案，具體方案設(shè)計以下：方案一：其工作原理為：由圖可知，它由充電電路和放電電路組成。充電電路用穩(wěn)壓塊7805接成恒流電路。改變圖中R1可改變充電電流大小，充電電流I≈5V／R1Ω比如使用50mA充電電流，R1可取100Ω。輸人電壓太Ui≥Uj＋UD＋△Umin＋5，其中Uj為蓄電池額定電壓之和；UD為發(fā)光二極管VD1正向壓降，取2V,△Umin為穩(wěn)壓塊最小直流電壓差，取2V左右。該充電電路電池個數(shù)在5節(jié)以內(nèi)并任意選擇。如充4節(jié)電池Ui可取18V，對應(yīng)變壓器二次電壓取15V左右。電路另一部分是放電電路。放電時經(jīng)過波段開關(guān)控制，使電池向電阻R2放電后對穩(wěn)壓塊進(jìn)行反向放電；R2額定功率為1W；變壓器可選擇市售3W小型變壓器。方案二：其工作原理為：（1）點(diǎn)亮過程：在日常燈不亮?xí)r：C1由+B(+B為鉛蓄電池電壓)經(jīng)過R1、R2、R3充電至+B，此時燈不亮為待機(jī)狀態(tài)。使用時當(dāng)按下SW然后松開，C1正極被短接到Q1b極，而C1負(fù)極接Q1e極，因?yàn)镃1兩端電壓為+B且不能突變，故Q1因Ube1電壓很大很快進(jìn)入飽和狀態(tài)，Q1飽和后其C極電位幾乎為0V，+B則經(jīng)過R1、R2分壓加至Q4b極，Ube4正偏，于是Q4也快速飽和導(dǎo)通，使Q4C極電位幾乎為+B。它產(chǎn)生兩個作用：一是使穩(wěn)壓管ZD1(穩(wěn)壓值約為2.5V)反向擊穿、D3正向?qū)ǎ院笫Ｏ码妷杭又罳1b極，使Q1維持飽和，實(shí)現(xiàn)自保。二是此+B電壓經(jīng)R6和R5分壓加至Q3b極，使Q3也飽和導(dǎo)通，于是高亮度LED有電流流過而發(fā)光，電燈開始照明。Q1因?yàn)樽员＞S持飽和導(dǎo)通．其C極電位幾乎為0V，則C1經(jīng)過R3、Uce1放電而使其兩端電壓為0V。

（2）關(guān)閉過程：假如在照明狀態(tài)下再按一下SW并松開，因?yàn)镃1兩端電壓為0V，使Q1b-e結(jié)電壓為0V而截止，Q1c極因Q1截止變?yōu)?B電位。Q4b極也因R1、R2分壓為+B電位，Q4b-e結(jié)因0V偏置截止．Q4c極失去+B電壓使Q3截止，3個LED無電流經(jīng)過而熄滅(電燈被關(guān)閉)，此時C1又由+B經(jīng)過R1、R2、R3充電，為下次動作作準(zhǔn)備。

（3）充電狀態(tài)時：充電器直流電源Vcc經(jīng)過D1接入+B，為鉛蓄電池充電，同時Vcc經(jīng)過D2加至Q4b極，使Q4維持截止?fàn)顟B(tài)，此時即使按下SW，Q1不管是導(dǎo)通或截止，Q4均截止，所以Q3也截止，3只LED無電流經(jīng)過而不亮．以免影響充電。

（4）鉛蓄電池充滿電時，實(shí)測+B電壓為4.2V。為了使Q1在使用時能維持飽和導(dǎo)通(能自保)。+B必需大于Uce4+Uzd1+UD3+Ube1=0.2+2.5+0.6+0．6=3.9V；當(dāng)+B電壓在使用中下降至3.9V以下時．不足以使ZD1反向擊穿而使Q1無法實(shí)現(xiàn)自保．此時現(xiàn)象是按下SW后3個LED閃亮一下或維持幾分鐘后熄滅，大家誤認(rèn)為是燈壞了。實(shí)際上此時應(yīng)該充電了．而不是有故障。

因?yàn)?B只有4V．故該電路工作在低電壓情況下．通常元件不易損壞，只有Q3和R7、R8、R9工作時電流較大，維修時應(yīng)關(guān)鍵考慮

方案三：其工作原理為：將高壓220V交流電變成低壓直流恒流源，經(jīng)過整流后，給電池充電，充電時，二極管發(fā)光。斷開電源后，關(guān)閉開關(guān)，開始放電，臺燈開始工作。方案選擇：在方案選擇過程中，應(yīng)該考慮電路圖復(fù)雜程度，元器件多少，元器件價格等原因，最終選擇了方案三，是因?yàn)殡娐穲D簡單易懂，且元器件全部是最基礎(chǔ)元件；方案一即使電路簡單，不過7805元件不是基礎(chǔ)元件，制作臺燈成本會提升，方案二電路既復(fù)雜，又難了解，計算量大，加大了設(shè)計難度，且元器件較多，所以不是可取方案，綜合而言，方案三是最簡單且又易操作方案。原理框圖如方案三所表示。布線圖圖所表示。電路結(jié)構(gòu)：1個470KΩ，1/4W碳膜電阻并聯(lián)一個0.47uF平行板電容后和4V酸鉛蓄電池相串聯(lián)。電路分析：本降壓電路利用了電容通交流阻直流性質(zhì)，而且因?yàn)殡娐分胁扇×?.47uF小容量電容，起到了限制流通電流大小作用。旁邊并聯(lián)一個470KΩ電阻能夠?yàn)樵撾娙莘烹姡鸬搅吮Ｗo(hù)此臺燈用戶安全，因?yàn)楫?dāng)臺燈切斷220V市電時電容中可能還儲蓄有一定電能，將會傷及用戶，有了此電阻后能夠使臺燈在停止充電后0.3秒內(nèi)將電容中還暫留電能釋放出去，保護(hù)人身安全。電路優(yōu)點(diǎn)：材料需求少，制作成本低，電路結(jié)構(gòu)簡單，易于批量生產(chǎn)；電路缺點(diǎn)：能效利用率低（20%），安全度低，穩(wěn)定性差，電源控制能力低；所以此降壓電路現(xiàn)在只用于部分含有酸鉛蓄電池小功率電器中，比處于逐步淘汰趨勢。LED臺燈元器件對電路調(diào)試中出現(xiàn)問題進(jìn)行分析并說明處理方法焊接過程中常見問題及處理方法在焊接過程中，會常常出現(xiàn)短路情況。最關(guān)鍵原因是使用焊錫過多，造成焊錫和焊錫之間相互連接，發(fā)生短路現(xiàn)象。發(fā)生這類情況時，需要將兩塊焊錫之間斷開，確保沒有連接上。調(diào)試過程中常見問題及處理方法在調(diào)試過程中，首先檢驗(yàn)LED燈能否全部發(fā)光，假如發(fā)光說明照明電路沒問題；待外殼安裝完成后方可接220V電壓測試充電是否正常。充電指示燈亮說明充電部分沒問題，假如不亮檢驗(yàn)指示燈正負(fù)極是否裝反，有沒有虛焊，或二極管是否壞掉。收獲體會及存在問題和改善此次課程設(shè)計用了快要兩個星期時間。在這兩個星期內(nèi)，我們完成了很多任務(wù)。此次課程設(shè)計相對于上學(xué)期機(jī)器貓而言，