全自動充電器的設(shè)計(jì)與制作_畢業(yè)論文

1、學(xué)號:12202130143機(jī)電工程學(xué)院?？粕厴I(yè)論文(設(shè)計(jì))論 文 題 目：基于全自動充電器的設(shè)計(jì)作 者 姓 名： 高 展 專 業(yè) 班 級： 電氣1211 指 導(dǎo) 老 師： 陳國治 二一五 年 四 月 二十四 日機(jī)電工程學(xué)院?？粕厴I(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)教師評語及成績評定表學(xué)號43姓名高展專 業(yè)電氣自動化畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目基于全自動充電器的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師陳國治職 稱 講師評語參考提綱：（一）任務(wù)的難度、份量及完成情況的評價； （二）綜合應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)理論進(jìn)行實(shí)踐能力的評價；（三）有無創(chuàng)造性的評價； （四）工作態(tài)度的評價； （五）存在的主要問題與不足。 評語：論文(設(shè)計(jì))得分： 指導(dǎo)教師（簽字）：

2、年 月 日摘 要便攜式電子產(chǎn)品的快度發(fā)展，促使電池的品種增加及性能提高，并且使可充電電池的產(chǎn)量大增，同時對充電器的要求也趨于效率高、體積小、成本低、重量輕并且安全實(shí)用。本設(shè)計(jì)主要介紹用于鎳鎘可充電電池的全自動充電器。該充電電路用時基電路NE555接成施密特觸發(fā)器構(gòu)成的充電器具有電路結(jié)構(gòu)簡單，取材容易，使用外圍原件少，易于操作，電池充滿后自動停止的特點(diǎn)，適合對26節(jié)的鎳鎘電池充電，效果良好。關(guān)鍵詞：電池, 充電器, NE555 目 錄前 言1 設(shè)計(jì)方案1.1工作原理1.2 電路原理圖2 電路的三大模塊功能2.1電源電路模塊2.1.1電源變壓器2.1.2. 橋式整流電路2.1.3 濾波電路

3、0;  2.1.4 穩(wěn)壓電路2.2電壓比較器模塊2.2.1 電壓比較器原理2.2.2 工作過程2.3指示電路模塊2.3.1 發(fā)光二極管的發(fā)光原理2.3.2 數(shù)字電路控制LED燈指示電路工作過程3 集成塊基本功能3.1 NE5553.1.1 NE555的外形圖3.1.2 引腳介紹3.1.3 下面是NE555的一個簡單應(yīng)用3.2 三端集成穩(wěn)壓器 LM78093.2.1 概述3.2.2 LM78093.2.3 線性三端集成穩(wěn)壓器的分類3.2.4 應(yīng)用電路4 元器件分析4.1 電阻器與電位器 圖形符號4.1.1 基本單位4.1.2 型號命4.1.3 電阻器的主要參數(shù)有兩個4.1.4

4、 電位器的主要參數(shù)4.1.5 阻值和誤差的標(biāo)注方法4.2 電容原件4.2.1 基本單位4.2.2 型號命名4.2.3 電容器的主要參數(shù)有兩個4.2.4 電容器主要技術(shù)參數(shù)的標(biāo)注方法4.3變壓器  4.3.1 圖形符號4.3.2 分類  4.3.3 電源變壓器的特性參數(shù)  4.4二極管元器件4.4.1 圖形符號4.4.2 型號命名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 99SE 軟件設(shè)計(jì)PCB板5.1.1 PCB設(shè)計(jì)過程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5.2.2 依照電路圖進(jìn)行安裝，焊接5.3

5、 電路調(diào)試5.3.1 調(diào)試前檢查5.3.2 系統(tǒng)調(diào)試5.3.3 元件選擇6 結(jié)束語6.1論文總結(jié)6.2工作展望參考文獻(xiàn)致 謝前 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

6、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

7、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4×1.4V=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

8、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?。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟姟＝?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

9、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U1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

10、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Ú1時，流過電流Í1，在鐵芯中就產(chǎn)生交變磁通Ø1，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É1，É2，感應(yīng)電勢公式為：E=4.44fNØm式中：E-感應(yīng)電勢有效值f-頻率N-匝數(shù)Øm-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Ú1和Ú2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（Í0），這個電流稱為激磁電流。當(dāng)二

11、次側(cè)加負(fù)載流過負(fù)載電流Í2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Í0，一部分為用來平衡Í2，所以這部分電流隨著Í2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橋式整流電路，也可認(rèn)為它是全波整流電路的一種，變壓器繞組

12、按圖2-3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

13、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

14、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 U

15、o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2-5。 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、

16、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2

17、-6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

18、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 2.2.1 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

19、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

20、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。2.2.2 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2-8 555時基電路內(nèi)部等效電路圖圖 2-9 555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

21、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VT

22、l5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

23、，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

24、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

25、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

26、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

27、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VR<0。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

28、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

29、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3-2 NE555引腳圖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Vcc表3-1 NE555引腳功能介紹：3.1.3 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

30、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

31、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-

32、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 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；（

33、 d ）表示帶開關(guān)的電位器。4.1.1 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： 1M103K1K1034.1.2 型號命 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

34、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) Z4.1.3 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。4.1.4 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

35、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。4.1.5 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±0.001Y

36、±0.5D±0.002X±1F±0.005E±2G±0.01L±5J±0.02P±10K±0.05W±20M±0.1B±30N±0.25C- 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

37、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 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： 1F1xxxF1F1xxxPF4.2.2 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

38、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。4.2.3 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。4.2.4 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

39、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µF。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

40、-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

41、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。    

42、60;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

43、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（ 1 ）為一段二極管的符號，圖（ 2 ）是穩(wěn)壓二極管符號，圖（ 3 ）是變?nèi)荻O管符號，圖（ 4 ）是熱敏二極管符號，圖（ 5 ）是發(fā)光二極管符號，圖（ 6 ）是磁敏二極管符號。4.4.2 型號命名

44、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 99SE 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4-5 PCB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

45、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?，可將萬用表置于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

46、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

47、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