直流电源充电器的设计本科毕设论文

毕业论文第28页毕业论文题目：直流电源充电器的设计系部：电子信息工程系目录TOC\o"1-2"\h\z\u第1章 电源的分类及知识 41.1交流稳压电源的分类及其特点 41.2

直流稳定电源的种类及选用 5第2章变压器 72.1变压器的用途及基本结构 72.2单相变压器的工作原理 82.3单相变压器的运行特 112.4三相变压器 132.5其他用途变压器及变压器的应用 14第3章晶体二极管整流电路 163.1单相半波整流电路 163.2桥式单相全波整流电路 17第4章滤波器的介绍 194.1滤波器的功能 194.2滤波器的分类 194.3滤波器的主要参数 204.4有源滤波器的阶数 204.5极性转换 20第5章ZX2003型电流电源充电器的介绍 225.1电路的工作原理 225.2主要性能参数 225.3元器件的选择 225.4电路原理图 245.5印制电路板设计一般步骤 25第6章焊接与安装 28第7章充电电池 297.1充电电池的介绍 297.2充电电池的种类与特征 297.3充电池充电的名词解释 297.4充电电池的充放电的基本要求 317.5镍氢电池保养与使用 32设计感言 36致谢 37参考文献 38附图 39直流电源充电器的制作[摘要]：本文主要介绍ZX2003型充电电池的应用，通过对充电电池的原理和Protel应用的介绍，给出了充电电池的使用方法。主要涉及电源、变压器、滤波器以及整流电路的介绍。[关键词]：PROTEL99SE、电源、整流电路、原理设计DCpowerchargerProductionAbstract:ThisarticleintroducestheZX2003typeofrechargeablebatteryapplications,rechargeablebatteriesthroughtheapplicationoftheprinciplesandProtel,giventheuseofrechargeablebatteries。Relatedtothemainpowertransformer,rectifier,andfilterintroduction.Keywords:Protel,powersupply,rectifier,thedesignprinciple.电源的分类及知识1.1交流稳压电源的分类及其特点能够提供一个稳定电压和频率的电源称交流稳定电源。目前国内多数厂家所做的工作是交流电压稳定。下面结合市场有的交流稳压电源简述其分类特点。参数调整（谐振）型这类稳压电源，稳压的基本原理是LC

串联谐振,早期出现的磁饱和型稳压器就属于这一类.它的优点是结构简单,无众多的元器件,可靠性相当高稳压范围相当宽,抗干扰和抗过载能力强.缺点是能耗大、噪声大、笨重且造价高。在磁饱和原理的基础上的发育进形成的参数稳压器和我国50

年代已流行的“磁放大器调整型电子交流稳压器”（即614

型）均属此类原理的交流稳压器。自耦（变比）调整型1

、机械调压型，即以伺服电机带动炭刷在自耦变压器的的绕组滑动面上移动，改变Vo

对Vi

的比值，以实现输出电压的调整和稳定。该种稳压器可以从几百瓦到几千瓦。它的特点是结构简单，造价低，输出波形失真小；但由于炭刷滑动接点易产生电火花，造成电刷损坏以至烧毁而失效；且电压调整速度慢。2

、改变抽头型，将自耦变压器做成多个固定抽头，通过继电器或可控硅（固态继电器）做为开关器10

件，自动改变抽头位置，从而实现输出电压的稳定。该种型稳压器优点是电路简单，稳压范围宽（130V-280V），效率高（≥95%），价格低。而缺点是稳压精度低（＆#177;8～10%）工作寿命短，它适用于家庭给空调器供电。大功率补偿型——净化型稳压器（含精密型稳压器）它用补偿环节实现输出电压的稳定，易实现微机控制。它的优点是抗干扰性能好，稳压精度高（≤＆#177;1%）、响应快（40～60ms）、电路简单、工作可靠。缺点是：带计算机，程控交换机等非线性负载时有低频振荡现象；输入侧电流失真度大，源功率因数较低；输出电压对输入电压有相移。对抗干扰功能要求较高的单位，在城市里应用为宜，计算机供电时，必须选用计算机总功率的2-3

倍左右稳压器来使用。因具有稳压、抗干扰，响应速度快、价格适中等优点，所以应用广泛。开关型交流稳压电源它应用于高频脉宽调制技术，与一般开关电源的区别是它的输出量必须是与输入侧同上频、同相的交流电压。它的输出电压波型有准方波、梯型波、正弦波等，市场上的不间断电源（UPS）抽掉其中的蓄电源和充电器，就是一台开关型交流稳压电源的稳压性好，控制功能强，易于实现智能化，是非常具有前途的交流稳压电源。但因其电路复杂，价格较高，所以推广较慢。1.2

直流稳定电源的种类及选用直流稳定电源按习惯可分为化学电源，线性稳定电源和开关型稳定电源，它们又分别具有各种不同类型：1、化学电源我们平常所用的干电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢、锂离子电池均属于这一类，各有其优缺点。随着科学技术的发展，又产生了智能化电池；在充电电池材料方面，美国研制人员发现锰的一种碘化物，用它可以制造出便宜、小巧、放电时间长，多次充电后仍保持性能良好的环保型充电电池。线性稳定电源线性稳定电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间电压降来稳定输出。由于调整管静态损耗大，需要安装一个很大的散热器给它散热。而且由于变压器工作在工频（50Hz）上,所以重量较大。该类电源优点是稳定性高、纹波小、可靠性高、易做成多路、输出连续可调的成品。缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。这类稳定电源又有很多种，从输出性质可分为稳压电源和稳流电源及集稳压、稳流于一身的稳压稳流（双稳）电源。从输出值来看可分定点输出电源、波段开关调整式和电位器连续可调式。2、开关型直流稳压电源与线性稳压电源不同的一类稳电源就是开关型直流稳压电源，它的电路型式主要有单端反激式，单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。它和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。功能管不是工作在饱和及截止区即开关状态；开关电源因此而得名。开关电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠；缺点相对于线性电源来说纹波较大（一般≤1%VO(P-P),好的可做到十几mV(P-P)或更小）。它的功率可自几瓦－几千瓦均有产品。价位为3

元－十几万元/瓦，下面就一般习惯分类介绍几种开关电源：（1）AC/DC

电源该类电源也称一次电源，它自电网取得能量，经过高压整流滤波得到一个直流高压，供DC/DC

变换器在输出端获得一个或几个稳定的直流电压，功率从几瓦－几千瓦均有产品，用于不同场合。属此类产品的规格型号繁多，据用户需要而定通信电源中的一次电源（AC220

输入，DC48V

或24V

输出）也属此类.DC/DC

电源在通信系统中也称二次电源，它是由一次电源或直流电池组提供一个直流输入电压，经DC/DC

变换以后在输出端获一个或几个直流电压。（2）通信电源通信电源其实质上就是DC/DC

变换器式电源，只是它一般以直流－48V

或－24V

供电，并用后备电池作DC

供电的备份，将DC

的供电电压变换成电路的工作电压，一般它又分中央供电、分层供电和单板供电三种，以后者可靠性最高。（3）电台电源电台电源输入AC220V/110V，输出DC13.8V,功率由所供电台功率而定,几安几百安均有产品.为防止AC

电网断电影响电台工作,而需要有电池组作为备份,所以此类电源除输出一个13.8V

直流电压外,还具有对电池充电自动转换功能。（4）模块电源随着科学技术飞速发展，对电源可靠性、容量/体积比要求越来越高，模块电源越来越显示其优越性，它工作频率高、体积小、可靠性高，便于安装和组合扩容，所以越来越被广泛采用。目前，目前国内虽有相应模块生产，但因生产工艺未能赶上国际水平，故障率较高。DC/DC

模块电源目前虽然成本较高，但从产品的漫长的应用周期的整体成本来看，特别是因系统故障而导致的高昂的维修成本及商誉损失来看，选用该电源模块还是合算合算的，在此还值得一提的是罗氏变换器电路，它的突出优点是电路结构简单，效率高和输出电压、电流的纹波值接近于零。（5）特种电源高电压小电流电源、大电流电源、400Hz

输入的AC/DC

电源等，可归于此类，可根据特殊需要选用。开关电源的价位一般在2-8

元/瓦特殊小功率和大功率电源价格稍高，可达11-13

元/瓦。第2章变压器2.1变压器的用途及基本结构2.1.1压器的用途变压器是将某一数值的交流电压变换为统一频率另一数值的交流电压的电气设备，在工程上有着广泛地应用。在电力输送方面，为了减小输电损失，采用升压变压器将发电机发出的电压升高到35kV以上，在用电目的地又通过降压变压器将高压降为供用户使用的低电压。在整个输配电过程中变压器是关键设备。在电子仪器中，采用电源变压器将220V电压变为合适的低电压给电路供电，起到了电压配合和隔离作用；在电路中采用耦合变压器来进行信号的传递等。在其他方面，有实验用调压器；有用于交流测量的电压和电流互感器；有用于电焊、电炉及整流用的专用变压器等。图4-1所示为几种变压器的外形。电子变压器在电源中的作用：电子变压器和半导体开关器件，半导体整流器件，电容器一起，称为电源装置中的4大主要元器件。根据在电源装置中的作用，电子变压器可以分为：1、电压和功率变换作用的电源变压器，功率变压器，整流变压器，逆变变压器，开关变压器，脉冲功率变压器；2、起传递宽带、声频、中周功率和信号作用的宽带变压器，声频变压器，中周变压器；3、起传递脉冲、驱动和触发信号作用的脉冲变压器，驱动变压器，触发变压器；4、起原边和副边绝缘隔离作用的隔离变压器，起屏蔽作用的屏蔽变压器；5、起单相变三相或三相变单相作用的相数变换变压器，起改变输出相位作用的相位变换变压器(移相器)；6、起改变输出频率作用的倍频或分频变压器；7、起改变输出阻抗与负载阻抗相匹配作用的匹配变压器；8、起稳定输出电压或电流作用的稳压变压器(包括恒压变压器)或稳流变压器，起调节输出电压作用的调压变压器；9、起交流和直流滤波作用的滤波电感器；10、起抑制电磁干扰作用的电磁干扰滤波电感器，起抑制噪声作用的噪声滤波电感器；11、起吸收浪涌电流作用的吸收电感器，起减缓电流变化速率的缓冲电感器；12、起储能作用的储能电感器，起帮助半导体开关换向作用的换向电感器；13、起开关作用的磁性开关电感器和变压器；14、起调节电感作用的可控电感器和饱和电感器；15、起变换电压、电流或脉冲检测信号的电压互感器、电流互感器、脉冲互感器、直流互感器、零磁通互感器、弱电互感器、零序电流互感器、霍尔电流电压检测器。2.1.2变压器的基本结构变压器虽然种类很多，用途各不相同，但其基本结构都是由铁心和套装在铁心上的绕组组成。为了减小涡流及磁滞损耗，变压器的铁心是用表面涂有绝缘层、厚度为0.35-0.5mm的硅钢片叠装而成。根据铁心的结构不同，分为心式和壳式两种，绕组绕在两侧的铁心柱上,多用于容量较大的变压器中。它的高压、低压绕组都绕在中间的铁心柱上，常用于小容量的变压器中。绕组构成变压器的电路部分，一般小容量变压器的绕组是用高强度漆包线绕制，大容量变压器可用扁铜线或扁铝线绕制。2.2单相变压器的工作原理图2-1为单相变压器原理图。通常把与电源相连接的绕组称为一次绕组，与负载相连接的绕组称为二次绕组。为讨论方便，一般规定：凡与一次绕组有关的各量都在其下角标以“1”，而与二次绕组有关的各量都在下角标以“2”，例如，一次、二次电压、电流分别用U1、U2、I1、I2表示，匝数分别用N1、N2表示。N1N2+N1N2u1-+Z-+-图2-1变压器工作原理2.2.1变压原理当变压器的一次绕组接入交流电压u1时，在一次绕组中便有交流电流流过，并产生交流磁通。该磁通的绝大部分通过铁心同时穿过一次、二次绕组，称为主磁通；在一次绕组产生的交流磁通中，还有很少一部分通过周围空气闭合，称为漏磁通。通常漏磁通很少，为讨论问题方便而把它忽略不计。当主磁通同时穿过一次、二次绕组时，就在两个绕组中分别产生与电源频率相同的感应电动势e1和e2。设一次、二次绕组匝数分别为N1、N2，则由法拉第电磁感应定律可知，一次、二次绕组上感应电动势的数学表达式为e1=-N1(dφ/dt)e2=-N2(dφ/dt)设φ=φmsinwt代入上式计算得e1=—wN1φmcoswt=2πfN1φmsin(wt-900)=E1msin(wt-90)式中,E1m=2πfN1Φm是一次绕组感应电动势的最大值,其有效值为E1=(1/1.414)fN1Φm=4.44fN1Φm(2-1)同理,二次绕组感应电动势的有效值为E2=4.44fN2Φm(2-2)当忽略一次、二次绕组的直流电阻和漏电磁通时,有U1=E1,U2=E2,将式(2-1)和式(2-2)取比值U1/U2=E1/E2=N1/N2=K(2-3)式中,K—变压器的变化,即变压器一次、二次绕组的匝数之比。上式表明，变压器一次、二次侧的电压之比等于匝数之比。当K>1时,U1>U2，为降压变压器；当K<1时，U1<U2，为升压变压器。由于U1=E1=4.44fN1Φm，因此在使用变压器时必须注意：U1过高，f过低，N1过少都会引起Φm过大，使变压器中用来产生磁通的励磁电流大大增加而烧坏变压器。1、变压原理由以上分析可知，变压器从电网上吸收能量并通过电磁感应，以另一个电压等级把电能输送给负载。在这个过程中，变压器只起到能量的传递作用。根据能量守恒定率，在忽略了损耗的情况下，变压器输入、输出的视在功率相等,即U1I1=U2I2I1/I2=U2/U1=1/K(2-4)式(2-4)表明,变压器在改变电压的同时，电流也随之成反比例地变化，且一次、二次电流之比等于匝数之反比，即变压器具有变流功能。变换阻抗原理变压器除能变压和变流，还能变换阻抗，这在电信工程中有着广泛的应用。阻抗变换原理如图2-4所示,图中ZL为负载阻抗，其端电压为U2，流过的电流为I2，变压器变比为Ｋ，则ZL=U2/I2变压器一次绕组中的电压和电流分别为U1=KU2,I1=I2/K从变压器输入端看进去,等效的输入阻抗Z′L为Z′L=U1/I1=K2（U2/I2）=K2ZL式(2-5)表明,负载阻抗ZL反映到一次侧的等效输入阻抗ZL,其值为ZL的K2倍,因此,只需改变变压器的匝数比,就可把负载阻抗变换为所需的数值。变压器的同名端及绕组的正确连接变压器的同名端当变压器有多个一次绕组或二次绕组，在使用时又需要将一次绕组或二次绕组串联或并联时，就需要知道变压器的同名端（同极性端）。如果连接错误，不但得不到所需的电压值，严重时还会将变压器烧坏。变压器的同名端是这样定义的；当给变压器的一次绕组（或二次各绕组）通以电流时，它们在磁路中产生的磁通方向如果相同，则称各绕组电流的流入端为同名端，用“．”表示，如图2-6所示。其中，A、B为变压器的一次绕组，当电流从１和3端流进时，两绕组产生的磁通方向相同，即1和3端为两绕组的同名端。同理，2、4端也是同名端。C、D为变压器的二次绕组，当电流从5和7端流进时，两绕组产生的磁通方向相同，即5和7端为二次绕组的同名端。变压器的正确连接当绕组变压器需要进行绕组的串联或并联时，则要依据它的同名端进行连接．例如，一变压器的一次侧有两个绕组，每个绕组的工作额定电压为110V，如将变压器接入220V交流电源，则绕组需串联连接，正确的连接方法，如图2-7（a）所示。如将变压器接入110V交流电源，则绕组需并联连接，正确的连接方法，如图2-7(b)所示。如果同名端接错，则两个绕组产生的磁通方向相反，相互抵消，使穿过俩绕组的磁通为零，两绕组产生的自感器电动势则为零，绕组中的电流将变得很大，将导致两绕组烧毁。图2-7变压器绕组的正确连接变压器的二次绕组在链接时，如果将两个二次绕组的异名端6、7两端相连，由5、8两端输出电压，则输出电压为CD两个绕组的输出电压之和；如将两绕组的同名端57两端响亮，由8两端输出电压，则输出电压为CD两绕组的输出电压之差。即变压器的二次绕组可以通过不同的组合方式得到不同的电压值。变压器在电子电路中应用时，有时需要考虑绕组的同名端，以判别电路是正反馈还是负反馈。2.3单相变压器的运行特对于负载而言，变压器相当于一个电源，要求其供电电压相对稳定；而对于电网而言，变压器起电能传递作用，要求在传递过程中本身损耗校，效率高。因此，一般用来表示变压器运行特性的指标有两个：一是变压器的电压变化率，二是变压器的效率。一、变压器的外特性及电压变化率当电源电压和负载的功率因数为定值时，变压器二次侧的端电压U2与二次侧的电流I2之间的关系称为变压器的外特性，即U2=f(I2)，如图2-8所示。从图2-8中可以看出，变压器的外特性与负载的大小和性质有关。随着负载的增大，对于纯电阻性负载，端电压下降较少；对于感性负载，端电压下降较大；对于溶性负载，则端电压有所上升。变压器二次侧输出电压随负载而变化的程度用电压变化率δ来表示。所谓电压变化率，是指负载的功率因数一定，依次侧加额定电压，二次侧空载和负载时的电压之差的相对值，即δ=(U20-U2)/U20Χ100％式中，U20——二次侧空载时的电压；U2——二次侧负载时的电压δ——电压变化率电压变化率表示了变压器运行时输出电压的稳定性，是变压器的主要性能指标之一。电力变压器在额定运行时，一般要求δ<5％二、变压器的损耗与效率变压器从电源得到的有功率P1不会全部转为输出功率P2，因传输过程中有能量损耗。变压器存在两种损耗：一种是电流流过一次二次绕组上的电阻时产生的损耗，称为铜损耗ΔPCu；另一种是交变磁通在铁心中所产生的磁滞损耗和涡流损耗，合称为铁损耗ΔPFe。这些损耗均变为热量使变压器的温度升高。根据能量守恒定律有P1=P2+ΔPCu+ΔPFe变压器的效率为η=P2/P1Χ100％=P2/(P2+ΔPCu+ΔPFe)Χ100％随低损耗材料的使用和变压器结构设计的日趋合理，电力变压器的效率逐渐提高，目前可达95％以上。2.4三相变压器三相变压器主要用在三相电力系统中，因此又称为电力变压器2.4.1三相变压器的结构三相变压器的主要由日字形铁心，三相绕组，外壳及附件构成。根据冷却方式，分为干式和油浸式两种结构。干式变压器利用自然风进行散热，是新一代变压器，结构简单，效率高。油浸式变压器是将变压器装在一个密封的外壳中，外壳四周装有连通散热油管，壳内充满绝缘油，当变压器工作时由于发热使油温升高，绝缘油就在散热管中自上而下流动，将热量散去。变压器的三相绕组输出端由三个高压套管引出，接到高压输电线上；三相低压绕组的输出端由三个低压套管引出，接到低压输电线上。2.4.2三相变压器绕组的接法三相变压器高压，低压绕组的出线端都分别给予标记，以供正确连接和使用。图2-9所示为三相变压器铁心和绕组原理图。在三相电力变压器中，各高压绕组的始端和末端分别用U1、V1、W1和U2、V2、W2表示；低压绕组的始端和末端分别用u1、v1、w1和u2、v2、w2表示。高压低压绕组可根据需要接成三角形或星形。国家标准规定，高压绕组接成星形时用Y表示，有中性线用YN表示；高压绕组接成三角形时用D表示。低压绕组接成星形时用y表示，有中性线用yn表示；低压绕组接成三角形用d表示。最常用的组合形式有三种，即Y,yn；YN,d；Y,d。图2-10(a)所示为Y,yn接法,用于三相四线制(220V/380V)供电系统中;图4-10(b)所示为Y,d接法。图2-10三相绕组的连接2.5其他用途变压器及变压器的应用2.5.1自耦变压器普通变压器一般指双绕组变压器，其一次二次绕组在电路上是互相分开的。而自耦变压器是一种单绕组变压器，其中一次绕组的部分线圈兼作二次绕组。因此，自耦变压器的一次二次绕组之间不仅有磁的耦合，在电路上还互相连通，如图2-11所示。与普通变压器一样，当一次绕组接上交流电压U1后，铁心中产生交流磁通，在N1和N2上的感应电动势分别为E1=4.44fN1ФmE2=4.44fN2Фm因此变压器的变比为K=E1/E2=N1/N2=U1/U2=I2/I1可见,适当选择匝数N2就可以在二次侧电路中获得所需要电压U2。若将二次绕组接通电源，则自耦变压器可作为升压变压器使用。自耦变压器的优点是：结构简单，节省铜线，效率比普通变压器高。其缺点是：由于高低压绕组在电路上是相通的对使用者构成潜在的危险，因此自耦变压器的变比一般不超过1.5～2。自耦调压器常在实验室中使用。注意在使用前必须把手柄转到零位，使输出电压为零，以后再慢慢顺时针转动手柄使输出电压逐步上升。按照电器安全操作规程，自耦变压器不能作为安全变压器使用，因为线路万一按错将可能发生触电事故，因此规定：安全变压器一定要采用一次绕组和二次绕组互相分开的双绕组变压器。2.5.2变压器的正确使用变压器在工作中如果使用不当，往往会造成变压器的损坏。正确使用变压器的依据是工作时尽量使变压器工作在额定状态，由其不能时间过载。变压器的主要额定值有：1、一次额定电压U1N是指在设计时根据变压器的绝缘强度和容许发热而规定在一次绕组上应加的电压值，在三相变压器中是指线电压。2、二次侧额定电压U2N是指当变压器空载而一次绕组的电压为额定值时的二次绕组两端的电压值，在三相变压器中也是指线电压。3、一次侧额定电流I1N是指在设计时根据变压器的容许发热而规定在一次绕组中长期容许通过的最大电流值，在三相变压器中是指线电流值。4、二次侧额定电流I2N是指在设计时根据变压器的容许发热而规定在二次绕组中长期容许通过的最大电流值，在三相变压器中是指线电流值。5、容量SN变压器的容量用视在功率表示，单相变压器的容量为二次侧的额定电压与额定电流的乘积，常以Kv.A为单位，即SN=U2NI2N/1000三相变压器的容量SN=1.72U2NI2N/10第3章晶体二极管整流电路把交流电转换成直流电的过程称为整流.利用晶体二极管的单向导电性把单相交流电转换成直流电的电路称为二极管单相整流电路,它有单相半波整流、单相全波整流和倍压整流等电路。3.1单相半波整流电路图3-1是单相半波整流电路图，电路由电源变压器T、整流二极管V和负载电阻RL组成。工作原理设电源变压器T的初级接交流电压υ1时，在次级就感应出交流电压υ1，它的瞬时表达式是υ2=1.41V2sinωt式中υ2为瞬时值，V2是交流电压有效值，ω为角频率，ωt为相位角。当υ2为正半周即为正值时(A端为正、B端为负，A端电位高于B端电位)，二极管V导通，电流iv自A端经二极管V、自上而下的流过负载RL到B端，因为二极管正向压降很小，可认为负载两端电压υL与υ2几乎相等，即υL≈2。当υ2为负半周即为负值时(B端为正、A端为负，B端电位高于A端电位)，图3-1单相半波整流电路二极管V截止，通过负载RL上的电流iv=0,(a)电路(b)波形上的电流iv=0,负载上的电压υL=0。可见，在交流电υ2工作的全周期内，RL上只有自上而下的单方向电流,实现了整流。υ2、υL、iL相应的波形如图所示。可以看出他们的大小是波动的，但方向不变.这种大小波动\方向不变的电压和电流,称为脉动直流电(它的波形不平滑，通常称为含有交流成分或纹波成分)。由υL的波形可见，这种电路仅利用了电源电压υ2的半个波,故称为半波整流电路，它输出的是半波脉动直流电。显然，它的缺点是电源利用率低且输出电压脉动大。二、负载整流二极管上的电压和电流半波整流输出的电压或电流是用半波脉动直流电压或电流的平均值表示的。理论和实验都证明，负载两端电压υL与变压器次级电压有效值V2的关系是VL=0.45V2流过负载的电流IL是IL=VL/RL=0.45V2/RL由电路图可知，流过整流二极管的正向工作电流IV和流过负载RL的电流IL相等，即IV=IL=0.45V2/RL当二极管截止时，它承受的反向峰值电压VRM是υ2的最大值，即VRM≈1.41V2选用半波整流二极管时应满足下列两个条件：(1)二极管允许的最大反向电压应大于承受的反向峰值电压；(2)二极管允许的最大整流电路应大于流过二极管的实际工作电流。3.2桥式单相全波整流电路图3-2是桥式单相全波整流电路图，简称桥式整流电路。它是由四只接成桥式的整流二极管V1~V4源变压器T组成，RL是负载电阻。工作原理：如图3-3(a)所示，设υ2为正半周时，A端电位高于B端（即A端为正，B端为负），二极管V1和V3导通，V2和V4截止，电流i1自A端流过V1、RL、V3到B端，它是自上而下流过RL。如图3-3(b)所示，当υ2为负半周时，B端电压高于A端（即B端为正，A端为负），二极管V2和V4导通，V1和V3截止，电流i2自B端流过V2，也是自上而下的通过RL，经V4到A端。这样，在υ2整个周期内，都有方向不变的电流通过RL,且i1和i2叠加形成I流电路属于全波整流类型，称为桥式单相全波整流电路。i2i2i2i2图3-3桥式整流电路工作过程(a)u2为正半周时的电流方向(b)u2为负半周时的电流方向顺便指出：在很多场合，习惯上把变压器中心抽头式全波整流电路简称为全波整流电路：而把桥式单相全波整流电路简称为桥式整流电路，实质上它们是结构形式不同但都属于全波整流的电路。1、负载上和整流二极管上的电压和电流由以上的讨论可知，桥式全波整流电路和变压器中心抽头式全波蒸馏电路在负载RL上得到的都是全波脉动直流电，波形是一样的，所以负载上电压和电流计算公式是一样的，即VL=0.9V2IL=0.9V2/RL桥式整流电路中，每个二极管在电源电压变化一周内只有半个周期导通，因此，每个二极管的平均电流值是负载电流的一半，即IV=0.5IL每个二极管在截止时承受的反向峰值是υ2的峰值。即VRM=1.41V2桥式全波整流电路与变压器中心抽头式全波整流电路相比，所使用的整流二极管多了一倍、但二极管承受的反向峰值电压低了一半，而且变压器无需中心抽头，因而获得广泛的应用。整流元件的组合件称为整流队，常见的有半桥2CQ型整流堆和全桥QL型整流堆，它们的内部电路及外形，使用一个全桥整流堆或连接两个半桥整流堆，就可以代替四只整流二极管与电源变压器相连，组成桥式整流电路，既方便又可靠。选用时仍应注意它们的额定工作电流值和允许的最高反向电压值要符合整流电路的要求。第4章滤波器的介绍4.1滤波器的功能

滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。滤波器中，把信号能够通过的频率范围，称为通频带或通带；反之，信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带；通带和阻带之间的分界频率称为截止频率；理想滤波器在通带内的电压增益为常数，在阻带内的电压增益为零；实际滤波器的通带和阻带之间存在一定频率范围的过渡带。4.2滤波器的分类

(1)按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。

(2)按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。

低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。

高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。

带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。

带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。

(3)按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。

无源滤波器：仅由无源元件(R、L和C)组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大，在低频域不适用。

有源滤波器：由无源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成运算放大器)组成。这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件)；缺点是：通带范围受有源器件(如集成运算放大器)的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用。4.3滤波器的主要参数

(1)通带增益A0：滤波器通带内的电压放大倍数。

(2)特征角频率和特征频率fn：它只与滤波用的电阻和电容元件的参数有关，通常对于带通(带阻)滤波器，称为带通(带阻)滤波器的中心角频率或中心频率f0，是通带(阻带)内电压增益最大(最小)点的频率。

(3)截止角频率和截止频率f0：它是电压增益下降到(即)时所对应的角频率。必须注意不一定等于。带通和带阻滤波器有两个(4)通带(阻带)宽度BW：它是带通(带阻)滤波器的两个之差值。

(5)等效品质因数Q：对低通和高通滤波器而言,Q值等于时滤波器电路电压增益的模与通带增益之比，即；对带通(带阻)滤波器而言,Q值等于中心角频率与通带(阻带)宽度BW之比。

4.4有源滤波器的阶数

有源滤波器传递函数分母中“S”的最高“方次”称为滤波器的“阶数”。阶数越高，滤波器幅频特性的过渡带越陡，越接近理想特性。一般情况下，一阶滤波器过渡带按每十倍频20dB速率衰减；二阶滤波器每十倍频40dB速率衰减。高阶滤波器可由低阶滤波器串接组成。

低通和高通滤波器之间的对偶关系(1)幅频特性的对偶关系

当低通滤波器和高通滤波器的通带增益A0、截止频率或f0分别相等时，两者的幅频特性曲线相对于垂直线f=f0对称。(2)传递函数的对偶关系

将低通滤波器传递函数中的S换成1/S，则变成对应的高通滤波器的传递函数。

(3)电路结构上的对偶关系

将低通滤波器中的起滤波作用的电容C换成电阻R，并将起滤波作用的电阻R换成电容C，则低通滤波器转化为对应的高通滤波器。4.5极性转换极性转换（英文：Umpolung），也称极性翻转、极性反转、极性颠倒，指\o"有机化学"有机化学中\o"官能团"官能团\o"极性"极性的改变，是\o"有机合成"有机合成重要概念之一。\o""[1]此概念首先由德国化学家DieterSeebach（\o"迪特尔·泽巴赫"迪特尔·泽巴赫）与美国化学家\o"艾里亚斯·詹姆斯·科里"艾里亚斯·詹姆斯·科里提出，极性转换的英文名称Umpolung也由德语的Umpolung得来，意为极性倒转。这里的极性，指的是官能团不同原子的\o"亲电"亲电/\o"亲核"亲核\o"反应性"反应性；从\o"逆合成分析"逆合成分析来看，是指不同原子的供电子/受电子反应性。\o"杂原子"杂原子（如金属原子、氧、硫、硅等）的引入会改变\o"化学键"化学键的极性，从而使某一基团的极性发生翻转，这也是极性转换的常用技巧。这样，这个基团既可作为正离子，也可作为负离子；既可作为供电子基团，也可作为受电子基团，很多看似无法获得的\o"合成子"合成子都可以得到，官能团可以作为不同的“身份”来参与化学反应，有机合成反应的范围因此大大扩展。第5章ZX2003型电流电源充电器的介绍5.1电路的工作原理本电路由直流电源和充电器两部分组成（1）直流电源部分从电路原理图可以看出，它由多抽头电源变压器、桥式整流器、滤波器、极性转换电路等部分组成。电源变压器T将220v的交流电分别降压至4v,5v和8v。当电源调节开关k1打到“3”的位置时，4v的交流电压通过VD2-VD5构成的桥式整流电路变为相应的脉动直流电，再经C和R2组成的滤波电路可将脉动直流电变为较为平滑的直流输出。当电源调节开关K1到“6v”位置时，这时将8v的交流电通过同样方式变成相应的直流电输出。（2）充电部分由电路原理图可以看出，它由VD1，VD6及相应元件组成的二路完全相同的充电电路。K2是慢充，块充转换开关，慢充是交流5v供电，VD1,VD6分别是二路充电电路的整流二极管，R1,R3是限流电阻，LED1,LED2起稳压和充电指示的双重作用。二路充电电路可以同时使用，每路可以充电二节电池，可以充5号或7号电池。5.2主要性能参数(1)直流电源部分输入电压：交流220V;输出电压：直流3V,6V;最大输出电流：550mA(2)充电部分慢充充电电流50－60mA，两路充电电路可以同时使用。5.3元器件的选择电源变压器的额定功率5W，初级电压是交流4V,5V和8V，整流二极管可采用的型号是IN4007,IN4002等。LED1,LED2采用专业定做的发光二极管，质量优，引线长，不能用其发光二极管代替。开光K1和K2选用三只脚的单双掷双关，其它元件及附件参照元件清单表。元件清单表格SEQ表格\*ARABIC1序号名称型号规格位号数量序号名称型号规格数量1二极管1N4007D1-D66只12图纸1张2发光二极管红LED1-LED22只13直流电源插座1个3电阻2.2欧R1.R32只14导线若干4电阻330欧R21只15热缩管2根5电解电容1000uC1只16十字直流插头1M1根6变压器220V/5WT（458V）1个17螺丝2个7直脚开关1X2K1.K22个18电源插头线1.5M1根8直脚开关2X2K31个9主线路板1块10负极线路板1块11电源插座线路板1块5.4电路原理图直流电源充电器的设计原理图5.5印制电路板设计一般步骤印制电路板设计步骤如图5-2，具体步骤如下：第一步：电路板框架设计。设计印制电路板之前，用户要对电路板有一个初步的规划，如电路板的边框尺寸，采用几层电路板，是单面板还是双面板，各元器件采用何种封装形式及其安装位置等。第二步：参数设置。主要设置元器件的布置参数、板层参数、布线参数等。一般某些参数可用其默认值，而某些参数在使用过Protel99SE之后，即第一次设置后，以后几乎无须修改。第三步：装入网络表及元件封装。网络表是电路板自动布线的灵魂，也是电路原理图设计系统与印制电路板设计系统的接口。元器件的封装是指元器件的实际外形、尺寸，对于每个装入的元器件必须有相应的外形封装，才能保证电路板布线的顺利进行。只有将网络表装入之后，才可能完成对电路板的自动布线。第四步：元器件布局。Protel99SE可以对元器件进行自动布局。亦可让用户手工布局。元件布局合理，对下一步自动布线至关重要。第五步：自动布线。Protel99SE采用世界最先进的无网络、基于形状的对角线自动布线技术。只要将有关的参数设置得当，元件布局合理，自动布线的成功率几乎是100%。第六步：手工调整。自动布线结束后，对某些令人不满意之处可进行手工调整。第七步：文件保存及输出。完成电路板的布线后，保存完成的电路线路图文件。然后利用各种图形输出设备，如打印机或绘图仪输出电路板的布线图。图表SEQ图表\*ARABIC1图5-2电路板设计步骤主电路板的PCB版设置负极电路板的PCB设置直流输出部分的PCB版设置第6章焊接与安装焊接按下列步骤进行,只有完成了上一步才能进行下一步,一般先焊装低矮、耐热元件。若有需与印制板紧固的较大型元件，或与面板上孔、槽相嵌装的元件，也需给予特别的注意，具体焊装步骤：a、清查元器件的数量（见元件清单）与质量，对不合格元件应及时更换；b、确定元器件的安装方式、安装高度，它由该器件在电路中的作用、印制板与外壳间的距离以及该器件两安装孔之间的距离？（见印制板图）所决定；c、进行引脚处理，即期间的引脚弯曲成型并进行烫锡处理。成型时不得从引脚根部弯曲（应>1.5mm卧装需从根部弯曲的元件请小心弯曲），尽量把有字符的器件面置易于观察的位置；d、插装。根据元件位号对号插装，不可插错，对有极性的元器件（如二极管、三极管、电解电容等）及三极管的管脚，插孔时应特别小心；e、焊接。各焊点加热时间及用锡量要适当，对耐热性差的元器件应使用工具辅助散热，如三极管。焊接时防止虚焊、错焊，避免因拖锡而造成短路；f、焊后处理。剪去多余引脚线，检查所有焊点，对有缺陷的焊点进行修补，必要时用无水酒精清洗印制板；安装时应注意的问题有：a、注意所有与面板孔嵌装元件的高度与孔的配合（如发光二极管的圆顶部应与面孔相平，面板与拨动开关K1、K2、K3是否灵活到位；b、由于空间不够，C卧装在铜泊上；c、整流二极管全部卧装；d、从变压器及印制板上焊出的引线长的度应适当，导线剥头时不可伤及铜芯有松散现象，需捻紧以便烫锡、插孔、焊装。接支流插座的两根线和变压器输出的线焊在铜泊面；四个电池的负极引线从元件面的孔插入焊接；为了便于装焊，可根据具体情况采用分类、分片焊装。安装时要注意的问题：(１)在木板上要固定好变压器(2)把电路板固定在木板上，不可损伤电路板第7章充电电池7.1充电电池的介绍充电电池是充电次数有限的可充电的电池。配合充电器使用.市场上一般卖5号,7号,但是也有1号.充电电池的好处是经济,环保,电量足,适合大功率,长时间使用的电器(如随身听,电动玩具等)充电电池的电压比型号相同的一次性电池低,AA电池(5号充电)是1.2伏,9V充电电池实际上是8.4伏，现在一般充电次数能在1000次左右。7.2充电电池的种类与特征1、镍镉电池（Ni-Cd）电压：1.2V使用寿命为：500次放电温度为：-20度～60度充电温度为：0度～45度备注：耐过充能力较强。镍镉：有记忆效应容量小2、氢电池（Ni-Mh）电压：1.2V使用寿命为：1000次放电温度为：-10度～45度充电温度为：10度～45度备注：目前最高容量是2100mAh左右。镍氢：记忆效应小容量大3、锂离子电池（Li-lon）电压：3.6V使用寿命为：500次放电温度为：-20度～60度充电温度为：0度～45度备注：重量比镍氢电池轻30%～40%，容量高出镍氢电池60%以上。但是不耐过充，如果过充会造成温度过高而破坏结构=>爆炸。锂离子：无记忆效应身薄容量大4、锂聚合物电池（Li-polymer）电压：3.7V使用寿命为：500次放电温度为：-20度～60度充电温度为：0度～45度备注：锂电的改良型，没有电池液，而改用聚合物电解质，可以做成各种形状，比锂电池稳定。5、铅酸电池（Sealed）电压：2V使用寿命为：200～300次放电温度为：0度～45度，充电温度为：0度～45度备注：就是一般车用电瓶（它是以6个2V串联成12V的），免加水的电池使用寿命长达10年，但体积和最量是最大的。7.3充电池充电的名词解释1、充电率(C-rate)C是Capacity的第一个字母，用来表示电池充放电时电流的大小数值。例如：充电电池的额定容量为1100mAh时，即表示以1100mAh（1C）放电时间可持续1小时，如以200mA（0.2C）放电时间可持续5小时，充电也可按此对照计算。2、终止电压（Cut-offdischargevoltage）指电池放电时，电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。根据不同的电池类型及不同的放电条件，对电池的容量和寿命的要求也不同，因此规定的电池放电的终止电压也不相同。3、开路电压（OpencircuitvoltageOCV）电池不放电时，电池两极之间的电位差被称为开路电压。电池的开路电压，会依电池正、负极与电解液的材料而异，如果电池正、负极的材料完全一样，那么不管电池的体积有多大，几何结构如何变化，起开路电压都一样的。4、放电深度（DepthofdischargeDOD）在电池使用过程中，电池放出的容量占其额定容量的百分比，称为放电深度。放电深度的高低和二次电池的充电寿命有很深的关系，当二次电池的放电深度越深，其充电寿命就越短，因此在使用时应尽量避免深度放电。5、过放电（Overdischarge）电池若是在放电过程中，超过电池放电的终止电压值，还继续放电时就可能会造成电池内压升高，正、负极活性物质的可逆性遭到损坏，使电池的容量产生明显减少。6、过充电（Overcharge）电池在充电时，在达到充满状态后，若还继续充电，可能导致电池内压升高、电池变形、漏夜等情况发生，电池的性能也会显著降低和损坏。7、能量密度（Energydensity）电池的平均单位体积或质量所释放出的电能。一般在相同体积下，锂离子电池的能量密度是镍镉电池的2.5倍，是镍氢电池的1.8倍，因此在电池容量相等的情况下，锂离子电池就会比镍镉、镍氢电池的体积更小，重量更轻。8、自我放电（Selfdischarge）电池不管在有无被使用的状态下，由于各种原因，都会引起其电量损失的现象。若是以一个月为单位来计算的话，锂离子电池自我放电约是1%-2%、镍氢电池自我放电约3%-5%。9、充电循环寿命（Cyclelife）充电电池在反复充放电使用下，电池容量回逐渐下降到初期容量的60%-80%。10、记忆效应（Memoryeffect）在电池充放电过程中，会在电池极板上产生许多小气泡，时间一久，这些气泡会减少电池极板的面积，也间接影响电池的容量。7.4充电电池的充放电的基本要求1、新买的充电电池要充电8-12小时？不论任何电池都有自我放电的特性，所以当新充电电池到你手中时，这中间可能充电电池已经经过了一段时间的自我放电了。这就是充电电池内部的化学原料已经历一段时间没有使用，出现“钝化”状态，无法充分发挥化学反应，提供足够的电压。在这种情况下，第一次使用充电电池时，一定要将充电电池充满，让电压恢复到原有的水平。事实上，如果你的充电电池长时间没有使用，也一样会产生这种“钝化”现象，而且情况会更严重。最好能对充电电池进行3次充放电的过程，将有助充电电池的活化作用。让充电电池内部的化学物质可以充分发挥应有的效果（镍镉电池）。有时新购买的充电电池，放进充电器的时候，会在还没充饱电之前充电器就停止充电了。当遇见这种问题的时候，你只要将充电电池移开充电器，然后在放进充电器继续充电。这对于新充电电池是很正常的现象，不是你购买到不良的充电电池（镍氢、锂离子电池）。一般来说对充电的时间不能太久，最多12小时就足够，如果一旦过度充电就会对充电电池造成损坏。2、如何计算充电时间？充电时间（小时）=充电电池容量（mAh）/充电电流（mA）*1.5的系数假如你用1600mAh的充电电池，充电器用400mA的电流充电，则充电时间为:600/400*1.5=6小时（注意：这种方法不适用新购买或长期未使用的充电电池）3、镍氢充电电池和锂离子充电电池其实也是有记忆效应，使用起来真的不用放电吗？其实上镍氢充电电池和锂离子充电电池的记忆效应是十分轻微的，并不值得我们去注意它。（请注意看到这里时，就不要利用充电器的放电功能对镍氢充电电池和锂离子充电电池进行放电动作，尤其是锂离子充电电池，由于本身的材质因数，并不允许电池本身能够承受充电器的强制放电。如果你硬要对锂离子充电电池进行放电，最终将导致电池损坏。）另外，你使用需放电的镍镉充电电池，那么建议你，不论使用电池的次数是否频繁，最好每隔两、三个月左右就对镍镉充电电池进行一次充放电，这样可以确保镍镉充电电池的记忆效应对电池的影响减到最低状态。7.5镍氢电池保养与使用随着数码行业的爆破性增长，镍氢电池以其实惠、环保的优势越来越得到玩家的青睐和批量采购，用途也从传统的小家电产品：手电筒、钟表、灯具、收音机、录音机、剃须刀、洗手机、吹风机、美容器、电动牙刷等广泛应用到我们新兴的MP3、PDA、WALKMAN、数码相机、录音笔、电动玩具、数码无绳电话等产品中来。很多朋友通过将镍氢电池和CRAB品牌电池盒、标签的搭配，为以上不同的产品购置了匹配的镍氢电池。国内外诸多厂商不断推出的使用镍氢电池的新产品也加速了大家的采购热，当然她独有的“气质”，比如能量密度大、充电次数多、记忆效应小、不含汞镉等有害金属一系列优点也成就了镍氢电池在市场的地位不断攀升。随着大家手中的镍氢电池数量在不断的增加，科学的使用和保养也逐渐跃入大家关注的视线中来。众所周知，品牌镍氢电池的使用寿命按官方声称都可以充电500-1000次，实际上这只是一个理想值，往往达不到这样的寿命。但只要合理的使用充电器，更加深入的了解镍氢电池，我们仍可以让她做到“延年益寿”。1、一般情况下，新的镍氢电池只含有少量的电量，大家购买后要先进行充电然后再使用。但如果电池出厂时间比较短，电量很足，推荐先使用然后再充电。2、新买的镍氢电池一般要经过3-4次的充电和使用，性能才能发挥到最佳状态，很多朋友第一次充电碰到的小问题，比方第一次充电后拍PP数量没有想象的那么多呀？在3-4次充电和使用后就都迎刃而解了。3、虽然镍氢电池的记忆效应小，仍然推荐大家尽量每次使用完后再充电，并且是一次性充满，不要充一会用一会然后再充。这可是“延年益寿”的重要一点噢。4、电池充电时，要注意充电器周围的散热，太刻意用什么风扇吹没有什么必要，但要注意的是充电器周围不要放置太多杂物。普通用户在使用电池的过程中，电池往往没有专用的存放包；用户在替换电池后，会习惯性的把电池随手放好，而不管所放的地方是否干净、潮湿。这样的后果就是电池容易弄脏、触点易与金属比如钥匙等接触、容易受潮，而这些都是电池的大敌。建议：用户应该设置一个电池专用放置点，并保持电池的清洁。为了避免电量流失等问题发生，保持电池两端的接触点和电池盖子的内部干净，必要时使用柔软、清洁的干布轻擦。5、长时间不用的时候，记得把电池从电池仓中取出，置于干燥的环境中推荐放入牌电池盒中，可以避免电池短路。6、长期不用的镍氢电池会在存放几个月后，电池自然进入一种“休眠”状态，电池寿命大大降低。如果镍氢电池已经放置了很长的时候，建议你先用慢充进行充电为宜。这里涉及到另一个关键问题：对于镍氢电池，电池是应该完全放电后再保存，还是带电保存？这两种截然不同的观点，应该采用哪种呢？许多人都认为应采用前者，但笔者却认为电池带电保存比较合理。因为：据测试，镍氢电池保存的最佳条件是带电80%左右保存。这是因为镍氢电池的自放电较大（一个月10%-15%左右），如果电池完全放电后再保存，很长时间内不使用，电池的自放电现象就会造成电池的过放电，会损坏电池。不信？那你想一想新买的镍氢充电电池是不是都还有电的，其中就是这个道理。建议：多比较，纠正错误的观点，从正确的方向入手保养电池，否则会事与愿违。7、有很多朋友发帖子询问，如何对镍氢进行放电？在询问了诸多电池专家后，得出了一致的结论提醒朋友们。尽量不要对镍氢电池放电，过放会导致充电失败，这样做的危害远远大于镍氢电池本身的记忆效应！8、万用表自检电池充满与否。一般镍氢电池在充电前，电压在1.2V以下，充满后正常电压在1.4V左右。大家以此判断，也就很容易判断电池的状态了。9、充电器主要分为快充和慢充。慢充电流小，通常在200mA左右，比如我们常见的充电电流是在160mA左右。她的充电时间长，充电1800mAh的镍氢电池要16个小时左右。时间虽然是慢了些，可是充电会充的很足，并且不伤电池。快充电流通常都在400mA以上，充电时间明显减少很多，3-4个小时就可以搞定，也赢得了大家的喜爱。快充种类很多，价格不一。所以大家也常常有疑问，同是快充，价格为什么相差甚大呢？好的充电器特别是好的快充都带有防过度充电保护功能的，比方我们常见的松下极品充电器BQ390在这方