电动汽车充电控制系统的设计【优秀机械毕业设计论文】
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电动汽车充电控制系统的设计 电动汽车是目前世界上唯一能达到零排放的机动车。由于环保的要求，加之新材料和新技术的发展，电动汽车进入了发展高潮。电动汽车作为绿色交通工具，将在 21 世纪给人类社会带来巨大的变化。顺应当前国际科技发展的大趋势，将电动汽车作为中国进入 21 世纪汽车工业的切人点，不仅是实现中国汽车工业技术跨越式发展的战略抉择，同时也是实现中国汽车工业可持续发展的重要选择。 目前我国电动汽车研究已取得阶段性成果，已经完成了电动轿车、电动中型客车和电动大型客车的开发工作。 在我国大中城市都普遍存在着十分严重的交通问题和汽车尾气排放污染问题，电动汽车是一种非常理想的中速和短途的日常公共交通工具，因此在我国有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。根据欧美和日本等先进国家的经验，在进行电动汽车的开发和制造的同时，必须开发电动汽车公共充电站和进行电动汽车示范工程建设，为电动汽车的推广使用积累经验。在城市繁忙地段开辟电动汽车交通线，进行电动汽车的推广示范是一项很有意义的工作，为了作好这项工作，就必须进行电动汽车充电机及其充电管理系统的开发。 随着电动汽车研究的深入，对于电动汽车用 电池充电器有了一定的需求， 因为这是一个比较新的应用领域，开发者主要集中在一些科研单位或大学中。 国内的生产单位主要是面向电瓶车、电动游览车、蓄电池维护等应用场合，因此充电机功率范围有限。从上面的分析可以看出，研制电动汽车大功率智能充电机具有重要意义 。 外、与交流电网连接，为电动汽车动力电池提供小功率直流电源的供电装置， 直流充电桩具有充电机功能，可以实时监视并控制被充电电池状态，同时，直 流充电桩可以对充电电量进行计量。 根据充电方法不同，电动汽车的充电技术可分为：常规充电方式、快速充 电方 式、无线充电方式、更换电池充电方式等。 1常规充电方式 该充电方式根据相应电池的充电曲线，采用恒流、恒压的传统充电方式对 电动车进行充电，使整个充电过程更接近电池的固有特性，有效避免了电池被 1 过充和欠充的问题。这种方式以比较低的充电电流为蓄电池充电 ,相关技术成熟 可靠，所以相应的充电机的工作和安装成本也比较低。电动汽车家用充电设施 ( 车载充电机 ) 和小型充电站多采用这种充电方式。典型的充电时间为 810h (达到 95%以上 )。对电池和电动汽车来说，这种方式是最安全可靠的充电方式，它对电网 没有特殊要求。 2快速充电方式 快速充电方式是指在短时间内使蓄电池达到或接近充满状态的一种方法。 该充电方式以 1大充电电流在短时间内为蓄电池充电。充电功率很大，能 达到上百千瓦。该充电方式的充电时间与燃油车的加油时间接近。其典型的充电时间是可达到 20 30这种充电方式对电池寿命有很大的影响。此外，该充电方式对电网也有较高的要求 , 要建设专用电网， 一般应靠近 10电站附近或服务中心中使用，还需采取较为复杂的谐波抑制措施，与前者相比安装成本相对较高，只适合大型充电站使用。 3更换电池的充电方式 该方式要求车辆电池组设计标准化，易于更换。车辆运营中需要及时的更 换电池，同时充电站可以对电池进行专业化管理，但由于电池组快速更换专业 化要求高，只适用于标准的充电站，这种电池更换系统要求昂贵的机械装置和 大量的蓄电池，同时 ,存放大量未充电和已充电的蓄电池需要很多空间 ,修建一 个蓄电池更换站所需空间远大于修建一个正常充电站或快速充电站所需的空 间，因此这种电池更换系统的初始成本很高，而且，目前车载动力电池的电气 和尺寸参数还没统一标准，市场应用还需等待时日。 4非接触式充 电方式 电动汽车非接触充电方式的研究目前主要集中在感应式充电方式，不需要 接触即可实现充电，目前，日产和三菱都有相关产品推出，其原理是采用了可 在供电线圈和受电线圈之间提供电力的电磁感应方式，即将一个受电线圈装置 安装在汽车的底盘上，将另一个供电线圈装置安装在地面，当电动汽车驶到供 电线圈装置上，受电线圈即可接受到供电线圈的电流，从而对电池进行充电。 目前，这套装置的额定输出功率为 10般的小型电动汽车可在 2 7时内完成充电，这种方式的成本较高，还处于实验室研发阶段，其功能还有待时间验证 。此外，非接触式充电方式的原理还包括磁共振和微波等，技术都被日本 厂商垄断。 综上所述，电动汽车的充电还是采用普通充电为主、快速补充充电为辅的 充电方式。对于电动公交车而言，充电站设在公交车总站内。在晚间下班后利 用低谷充电，时间 5 6 小时。全天运行的车辆，续驶里程不够时，可利用中 间休息待班时间进行补充充电。充电器的数量和容量根据车队的规模而定，充 电站由车队管理。 1C 3C 的快速充电模式，已经在探讨应用，但应确保在电池 的安全和使用寿命的前提下进行 ， 一般说来，电动汽车充电间是由配电站、监控室、充电机 、充电平台、维护车间、更换区等部分组成。其中充电机是其核心设备。从相关标准来看，地方政府和各能源集团对标准制定比较热心，深圳、上海、江苏等地纷纷制定了各自充电站的地方标准；今年 7 月份，北京市政府也出 台了北京首部电动汽车充电站标准。国家电网和南方电网根据各自实际情况制 6 定了电动汽车充电方面的相关标准。在国家标准方面， 2010 年 1 月，国家标准 委员会发布了电动汽车充电站的通用要求，目前，国家电网制定的充电站 标准有望升级为国家标准。 3 of of s as a of in of to of In of of in to of a In to it be of in to of is as to to a to to of of is to as a to be by in a of as as as to to It (1) of as a of 2) to of a of of by 4 in of of (3) of to in of of of be or In a in by so in to in an so as to of to of of in a In a at in to a to to be be be so to of of it is of be to 997, a to of of in In a in of of of (1) of a of to By of of of of in of in to of as a in to of if 5 to of of to of to of (2) in of of on a of (3) in in by to in to of a of of to (4) a in a in by of be of In of to as as of at to as as in of be of as to in of so of (5) in of be as as as as to (6) of of a to of is in on of as 6 at of of of in at In at of in of 1st in of a be a is in in in of a is a to up in as a by of a in to of in is of (1) in of is in of in of is a of of is a (2) In is In of as of of of is to is a or 7 to is in 990s, s up on of up by It by of in of of to of to of to of by a as a to to be in in a of to In to (1) on of a to by of of to of of at at of (2) of at of in to (3) to in in to of of in is an to of to of in be of (4) to of be so as to of 8 In of of of be C (5) of of an of of HS of of to (6) In of to of AD of a to (7) to my in of at be to as o., s to of s of NC I a of to a 9 10 本科生毕业论文（设计） 题 目 电动汽车充电控制系统的 设计 系 别 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化技术 学生姓名 贾 银 学 号 100920508 年级 2010 级 指导教师 潘苏林 二 0 一四 年 四 月 三十 日 四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 1 电动汽车充电控制系统 设计 专业； 机械设计制造及其自动化 学生；贾银 指导老师； 潘苏林 摘 要 在中国电动汽车充电站的发展是必然的，抢占先机也是企业的制 胜之道。在目前的情况下，国家虽有大力倡导，各企业又蠢蠢欲动，但电动汽车走入寻常百姓家不是短期内容易做到的。国家政策可以给（购车补偿、上路等），而电动汽车充电站网则无法短期建，主要原因是给电动汽车快速充电需要瞬时强大的功率电力，常规电网无法满足，必须要建专用充电网络，这涉及整个国家电网改造，国家电网大改造不是小事 ，耗资巨大，从讨论、立项到成网，非一朝一夕能实现。现在能较好的解决快速充电问题的方案是 利用给汽车更换电池的方法代替漫长的充电过程。一辆汽车需要配备两块电池，当一块电池用完后自动切换到另一块，此时可到换电站将用完的电池换下，装上满电的电池。而换下的电池由电站统一充电和维护，前提是充电站要有相当数量的备用电池。这个方法优点是快速，用户换完电池就可以上路，比加油都快。用这种方法再加上停车场充电桩等辅助手段，相信电动汽车的普及就近在眼前。 关键词： 电动汽车 电站 电池 充电站 四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 2 of of is a to do to a to or It in to in to in is of of it to on of of is to a by of to it of in It in to in to in of of be be by of of 四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 3 目 录 摘要 . 引言 .题的研究背景和意义 .动 汽车充电系统的发展现状 . 电动汽车充电系统及其控制器的总体设计 .动汽车充电系统的功能需求 .统实现结构图 . 充电系统及其控制器的硬件设计 .制系统的构成 . 控制系统硬件电路核心元件的选择 .压二极管的选择及作用 .压器的选择 及作用 .效应管的选择及作用 .运放集成电路 . 充电系统及其控制器的软件设计 .论 .考文献 .谢 .川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 4 1 引言 题的研究背景和意义 自从上世纪的六、七十年代以来，电子技术领域得到了飞速的发展，可谓是 日新月异，不仅在理论上，而且越来越多地运用到我们的日常生活中，致使工业、 农业、科技和国防等领域以及人们的社会生活都发生着令人瞩目的变革。小到可 以随身携带的电子产品，如 储器，大到电瓶车、电视、巨型计算机，在我们日常生活中越来越方便了我们的生活，在 21 世纪，电子技术在以更快的速度前进，新一代的电子产品更广泛地应用在我们生 活的各个方面。电子产业的发展，也极大的推进了电力的利用。各种各样的充电式产品诞生并得到极大的发展，其高效、环保、便捷等优点正逐步渗入我们的生活。根据电动自行车铅酸蓄电池的特点，当其为 36V/12，采用限压恒流充电方式，初始充电电流最大不宜超过 3A。也就是说，充电器输出最大达到 44V/3A/130W，已经可满足。在充电过程中，充电电流还将逐渐降低 。 充电器常见的几种充电模式 1) 限流恒压充电模式 2) 两阶段恒流充电模式 3) 恒流脉冲充电模式 此三种充电模式均为业界推荐采用，其各阶段充电电流间的转换 ，都分别受有温度补偿的转换电压 充最低允许电压）、 充终止电压）和 充电压）控制。 本此设计的内容是将 2204文通过四部分电路的设计来实现充电器的功能，即电源电路、振荡电路、保护电路和充电状态指示电路。该电路能够实现电压的自动转换、充电过程的自动保护及充电状态的指示，克服了种种充电时的隐患。设计中主要以模拟器件为核心设计并制作了充电电路。该电路能实现充电过程的自动控制，设计中用桥式整流、滤波将 220V 交流电转换 成 311V 直流电，经变压器反馈振荡得到 44V 充四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 5 电电压，充电过程中有保护电路控制电压的输出，同时指示电路反应充电的状态。其间用到了精密基准稳压源及四运放集成电路等重要元件。在设计过程方面，从总体方案、单元电路、元器件选择和设计到调试等同样进行了细致的介绍。本设计是利用普通常用的元器件实现电动车的充电功能。其性能可达到： 可以产生 44V 电压充电，充电过程以指示灯为状态显示。 采用整流稳压电路， 以实现安全充电，其常用的器件在实现快速充电的同时又加以保护电路，以保证元器件的性能。 采用 运放器进行 电压比较，可实现电路比较功能。 动汽车充电系统的发展现状 电动汽车 是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，按照目前技术 的发展方向或者车辆驱动原理，可划分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池 电动汽车三种类型。近年来，我国电动汽车行业取得了快速发展，攻克了一系列关键技术难题， 在部分领域已实现了与日美欧等国同步发展。目前 电动汽车行业的突起越来越剧烈，随着时间的推移，相信会有越来越多的顾客喜欢电动汽车这一行业，电动汽车的销售业绩也将会出现一个新的台阶。 1 电动汽车充电的基本方式 目 前常用的电动汽车充电方式有慢充、快充和快换三种： (1) 慢充方式。慢充一般以较小交流电流进行充电，充电时间通常为 6 10 h，慢充方式一般利用晚间进行充电，充电时可以采用晚间低谷电价，有利于降低充电成本，但是难以满足使用者紧急或者长距离行驶需求。慢充一般采用单相 220V/16A 交流电源，通过车载充电器对电动汽车进行充电，车载充电器可采用国标三口插座，基本不存在接口标准的问题。电动汽车慢充一般通过充电桩进行。 (2) 快充方式。快充又称应急充电，以较大直流电流在 20 1h 内，为电动汽车提供短时充电 服务，快充方式可以解决续航里程不足时电能补给问题，但是对电池寿命有影响，因电流较大，对技术、安全性要求也较高。快充的特点是高电压、大电流，充电时间短（约 1h）。目前，这种充电方式的充电插口的针脚定义、电压、电流值、控制协议等均没有国家标准，也没有国际标准，已投入使用的充电机和电四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 6 动车电池充电插口均由各生产厂家自定，世界各国都在积极争夺标准的制订权， 各大电动汽车厂家也纷纷抢先投放产品，抢占市场、提高占有率，试图使多数充电站不得不采用其充电设备，从而成为事实标准。快充方式主要在充电站中进行。 电动汽车电池大范围 分两种：铅酸电池和锂电。铅 酸电池造价相对比较低，但是笨重，蓄电量一般，对一辆电动汽车来说快一半的重量都是电池了。锂电造价相对比较高，但是体积小，蓄电量大。充铅酸电池和锂电池是用不同的充电机 ， 市场上用铅酸的还占大部分。现在的电动汽车一般用磷酸铁锂电池，这种电池的原理和我们的手机电池是一样的。充电时分快充和慢充。以普通家用轿车为例，快充的话可以在半小时内充满 70但是充电电流极大，对电池有损害，如果是慢充的话可能要 7时充满。而且虽然现在有很多汽车企业号称可以在 220V 市电上充电，但是这只是理论上的 ，因为那么多电池在充电时就如同接上了一个超大功率的电器，可能一个小区都要跳闸。针对电池现在的这种瓶颈，现在很多人都提出了快换电池的概念，就是你说的两个换着用。但是那个用人力是完成不了的，一辆轿车上用的电池一个人是根本搬不到的，北京奥运会时是用的机器人搬运，在专门的充电站里完成的，大概三四分钟就能换好一辆大客车的电池。不过现在奇瑞好像出一款 纯电动车，用的是铅酸电池，电量较小。车速也不高，其电池可以在市电上充，但是只在山东一带销售，而且铅酸电池是不属于新能源补贴范围的，只能当小排量车补贴 3000 块。目前 可以对电动汽车进行补贴的城市也只是 “十城千辆 ”的范围内， 09年时是 13 个城市，现在据说增加到二三十个了，这个你要了解一下你所在城市的信息，不同城市对补贴的政策是不一样的。但是你要是想像传统车那样使用，恐怕还要等充电站等配套设施建成以后才行。现在技术上还有瓶颈，不过这个瓶颈一旦突破，发展是势不可挡的。 内电动汽车充电设施发展状况 展历程 截至目前，我国电动汽车充电站大多局限于电动公交汽车或内部集团用车， 四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 7 还没有建成真正面向不同用户的充电站服务网络。目前已经建成或在建的比较有代表性的充电站有如下内容。 2006 年，比亚迪在深圳总部建成深圳首个电动汽车充电站。 2008 年，北京市奥运会期间建设了国内第一个集中式充电站，可满足 50 辆纯电动大巴车的动力电池充电需求。 电动汽车充电站在国内的蔓延趋势越来越普及，随着经济的增长，人们生活水平的提高，电动汽车行业将会变得越来越普及，越来越受到人们的欢迎。目前，我国国内的电动汽车充电站也越来越多，上海，四川，河北等等各地都陆续地建设有电动汽车充电站。 展规划 充电设施发展规划方面，从 2010 年开始全国电动车基础设施建设规 划开始出现了超快速发展，国家电网、南方电网、中石油、中石化、中海油等大型国企集团都纷纷发布电动汽车充电设施建设规划或建设意向。 动汽车充电的商业模式比较与发展前景分析 目前国内外电动汽车充电设施的建设、运营主要有三种商业模式： 一是公用充电站模式，二是停车场（或路边）充电桩模式，三是电池更换站模式。 用充电站模式 主要特征：公用充电站类似于加油站，通常建在城市道路或高速公路两旁。 充电站由多台充电设施组成，可以采取快充、慢充和换电池等多种方式为各种电 动汽车提供电能 。规模较小的充电站一般可供 10 辆汽车同时充电，规模较大 的充电站可供 40 辆汽车同时充电。 优点：充电站可以为社会汽车提供多种服务，既可以快充，也可以慢充，有些充电站还可以提供换电池服务；充电速度快，用快充方式一般可在几十分钟内将电池基本充满；充电站由于具有公用性质，设备利用率高于停车场的充电桩。 缺点：充电站占地面积大，规模较大的充电站占地超过一般加油站，甚至可 与停车场相比；由于需要配备多种充电设备，建设难度较大，一次性投入多，国 网公司新建充电站投资平均 300 万元左右。 1)停车场（或路边）充电 桩模式 四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 8 主要特征：充电桩通常建在公用停车场、住宅小区停车场、商场停车场内，或建在公路边，也可以建在私人车库中。充电桩具有功率较小、布点灵活的特点，以慢充方式为主，具备人机操作界面和自助功能。 优点：充电桩建在停车场或路边，占地面积小，建在车库和住宅小区内的充电桩完全不占公共用地；建设难度小，一次性投资少，单个充电桩的建设成本在 2 3 万元。 缺点：充电速度慢，充电桩采用慢充方式，充电时间要 5 10 h；由于充电时间长，且部分充电桩具有专用性质，充电桩的设备利用率要低于充电站；不能满足应急、长距离行驶 的充电需求。 2)电池更换站模式 主要特征： 用户从电池租赁公司租用电池，更换站为用户提供更换电池和电池维护等服务，电池在充电中心集中充电。由于电池组重量较大，更换电池的专业化要求较强，需配备专业人员借助专业机械来快速完成电池的更换、充电和维护。 优点：对电池更换门店要求很低，只需要 2 3 个停车位，占地面积较充电站小； 电池更换站的主要设备是电池拆卸及安装设备，电气设备少，建设难度小，一次性投资也比充电站要少；更换电池速度快，更换电池的时间一般为 5 10 来随着技术的进步，更换电池需时将少 于快充；更换电池模式对网络门店要求低，易于在城市大面积布点。 缺点：须建设专业的电池配送体系。 主要障碍：要求国家建立统一的电池标准，电动汽车安装的动力电池必须可拆卸、 可更换，对汽车工业标准化体系要求非常高。我国目前电动汽车标准体系还很不健全，各汽车生产厂家和电池生产厂家基本上各自为战，电池规格差别很大；更换电池模式涉及电池租赁、充电、配送、计量、更换等多个环节，由多家企业分工完成，运作复杂。 一是管理方面，我国处于电动汽车产业发展初期，电池技术尚未成熟，各种电池的性能、质量差距很大， 统一电池标准难度非常大，这不仅仅是电池标准化的问题，还涉及到电动汽车的标准化，是一个庞大的系统工程，涉及汽车厂、电池制造商、更换站经营者等各方面的利益。二是技术方面，为了保证电池可更，所有电池须具有良好的一致性。不仅要统一电池接口标准，还要统一电池的尺寸、规格、容四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 9 量、性能等，在目前国内电池生产厂家各自为战的情形下，统一所有电池厂家生产电池的一致性问题，在短期内很难实现。三是电池流通方面，电池更换过程中会存在电池新旧程度、残留能量的差异，将带来电池更换时何计量、计费的难题。总之， 电池更换站模式要成为一种成熟 的商业模式，还有很长的路要走。只有在我国电动汽车工业发展到较为成熟的阶段，才可能成为充电产业主流的商业模式。 3)其他充电模式 现在的电动汽车一般用磷酸铁锂电池，这种电池的原理和我们的手机电池是一样的。充电时分快充和慢充。以普通家用轿车为例，快充的话可以在半小时内充满70但是充电电流极大，对电池有损害，如果是慢充的话可能要 7时充满。而且虽然现在有很多汽车企业号称可以在 220V 市电上充电，但是这只是理论上的，因为那么多电池在充电时就如同接上了一个超大功率的电器，可能一个小区都要跳闸。 针对电池现在的这种瓶颈，现在很多人都提出了快换电池的概念，就是你说的两个换着用。但是那个用人力是完成不了的，一辆轿车上用的电池一个人是根本搬不到的，北京奥运会时是用的机器人搬运，在专门的充电站里完成的，大概三四分钟就能换好一辆大客车的电池。不过现在奇瑞好像出一款 纯电动车，用的是铅酸电池，电量较小。车速也不高，其电池可以在市电上充，但是只在山东一带销售，而且铅酸电池是不属于新能源补贴范围的，只能当小排量车补贴 3000 块。目前可以对电动汽车进行补贴的城市也只是 “十城千辆 ”的范围内， 09 年时是 13 个城市，现在据说增加到二三十个了，这个你要了解一下你所在城市的信息，不同城市对补贴的政策是不一样的。但是你要是想像传统车那样使用，恐怕还要等充电站等配套设施建成以后才行。现在技术上还有瓶颈，不过这个瓶颈一旦突破，发展是势不可挡的。 2 电动汽车充电系统及其控制器的总体设计 动汽车充电系统的功能需求 （ 1）充电保护：在充电过程中，能够自行调节输出电流及电压，保证充电 电电压在 44V 左右。 （ 2）充电显示：通过 的闪烁，能够显示当前的充电状态。 （ 3）电压参数： 22V 交流转换成 44V 直流。 四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 10 动汽车充 电系统的功能需求 根据课题的要求和技术指标，能实现对充电过程的保护、充电状态显示等的 方案可谓很多。但要对方案的性能、成本、体积、难易程度等进行分析与比较，本着以满足功能要求为前提，综合考虑，确定方案。本次充电器的设计包含四部分，即电源电路、振荡电路、保护电路及充电状态指示电路。结构图如图 示。 根据图 然需要运算放大器、光电耦合器、场效应管等功能部件，其中的每一个功能部件又都有多种选择的余地，当我们对每一个功能部件进行分析、比较、选择和确定后，总体方案便确定下来了。下面将讲 述设计中一些重要器件的应用特性及其选择原因。 3 充电系统及其控制器的硬件设计 制系统的构成 四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 11 电动汽车充电桩控制系统硬件设计包括 ：主充电电路单元、 主控制电路单元、计费单元、人机交互 单元、刷卡单元； 控制系统的组成结构图见图 1 制系统硬件电路核心元件的选择 为实现智能充电功能，保证计量准确，采用 司的 理器为核心控制单元。其主要功能特点是： 具有 5 个串口，两个从 口，一个主 口，一个以太网接口，动态 制 器 ， 制器，以及多路 ，工业级的温度范围，完全符合本系统设计的要求。充电电量的计量直接采用多功能单相表计量，采用电表进行数据传输，其组成电路图如图 2 所示。 其控制电路原理图如下： 四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 12 压二极管 的选择及作用 稳压二极管 (又叫齐纳二极管 )是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，简称稳压管。此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内（或者说在一定功率损耗范围内） 端电压几乎不变，表现出稳压特性，因而广泛应用于稳压电源与限幅电路之中 。 四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 13 稳压二极管是根据击穿电压来分档的。 (1) 稳压管工作原理 稳压管也是一种 晶体二极管 ，它是利用 的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些 电子电路 中获得广泛的应用。我们把这种类型的二极管称为稳压管，以区别用在整流、 检波 和其他单向导电场合的二极管。硅 在一定的反向电压下 ,可引起雪崩击穿 电流可以 很大 便指出 ,一些三极管 ,3013等 ,它们的发射结有很好的反向雪崩击穿性能 ,因而也可变通用作小功率的稳压二极管。稳压二极管 (又叫齐纳二极管 )它的电路符号是 :此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件 反向电阻降低到一个很少的数值 ,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定 ,稳压二极管是根据击穿电压来分档的 ,因为这种特性 ,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用 通过串联就 可获得更多的稳定电压。 (2)稳压管的主要参数 1)稳定电压 z 就是 的击穿电压，它随工作电流和温度的不同而略 有变化。对于同一型号的稳压管来说，稳压值有一定的离散性。 2) 稳定电流 压管工作时的参考电流值。它通常有一定的范围，即 3) 动态电阻 是稳压管两端电压变化与电流变化的比值，如上图所示， 即这个数值随工作电流的不同而改变。通常工作电流越大，动态电阻越小，稳压 性能越好。 (3)稳压二极管的选用稳压二极管一般用在稳压电源中作为 基准电压源或用在过电压保护电路中作为保护二极管。选用的稳压二极管，应满足应用电路中主要参数的要求。稳压二极管的稳定电压值应与应用电路的基准电压值相同，稳压二极管的最大稳定电流应高于应用电路的最大负载电流 50%左右。 由上述内容可知，稳压管具有稳定电压的作用，它能使输出电压在一定范围 内变化，从而为负载电路提供稳定的电压。故选择稳压二极管维持电路的正常运 行。 四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 14 (3)稳压管的 应用 1、浪涌保护电路稳压管在准确的电压下击穿 ,这就使得它可作为限制或保护之元件来使用 ,因为各种电压的稳压二极管都可以得到 ,故对于这种应 用特别适宜 是作为过压保护器件 S 超过二极管的稳压值 D 就导通 ,使继电器 J 吸合负载 与电源分开。 2、电视机里的过压保护电路 电视机主供电压 ,当 压过高时 ,D 导通 ,三极管通 ,其集电极电位将由原来的高电平 (5V)变为低电平 ,通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态。 3、电弧抑制电路 在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管 (也可接入一只普通二极管原理一样 )的话 ,当线圈在导通状态切断时 ,由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收 ,所以当开关断开时 ,开关的 电弧也就被消除了 如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它。 4、串联型稳压电路 在此电路中 ,串联稳压管 基极被稳压二极管 D 钳定在 13V,那么其发射极就输出恒定的 12V 电压了 压器 的选择及作用 变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时， 铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压 器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的 绕组叫初级线圈，其 余的绕组叫次级线圈。如图 示。 (1)变压器的分类 按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸 发冷却）变压器。按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。 按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、 C 型铁芯、铁氧体铁芯）、 壳式变压器（插片铁芯、 C 型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。 四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 15 按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变 压器、脉冲变压器。 (2)电源变压器的特 性参数 1)工作频率 变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频 率称工作频率。 2)额定功率 在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。 3)额定电压 指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。 4) 电压比 指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。 5) 效率 指次级功率 初级功率 值的百分比。通常变压器的额定功率愈大， 效率就愈高。设计中所采用的变压器由初线圈、上次级线圈、下次级线 圈组成， 如图 示。通过变压器振荡频率的改变，输出电压改变，经负载电路的控制，输出可供充电的电压。 效应管 的选择及作用 场效应晶体管（ 写 (简称场效应管 也称为单极型晶体管 (1) 场效应管的特点具有输入电阻高（ 100 1 000、噪声小、功耗低动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽、热稳定性好等优点 ,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者 。 (2) 场效应管的作用 场效应管可应用于放大由于场效应管放大器的输入阻抗很高 ,因此耦合电容可以容量较小 ,不必使用电解电容器。场效应管可以用作电子开关。场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变 场效应管可以用作可变电阻 四川大学锦城学院本科毕业论文 电动汽车充电控制系统的设计 16 (3) 场效应管的分类 场效应管分结型、绝缘栅 (大类； 按沟道材料：结型和绝缘栅型各分 N 沟道和 P 沟道两种； 按导电方式：耗
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