深入分解充電機變換器電路圖的應(yīng)用
2017-6-8 9:04:43??????點擊：
一、充電機電路設(shè)計的意義
充電機電路設(shè)計圖是人們?yōu)榱搜芯亢凸こ痰男枰眉s定的符號繪制的一種表示充電機電路設(shè)計結(jié)構(gòu)的圖形。通過充電機電路設(shè)計圖可以知道實際充電機電路設(shè)計的情況。這樣，我們在分析充電機電路設(shè)計時，就不必把實物翻來覆去地琢磨，而只要拿著一張圖紙就可以了。在設(shè)計充電機電路設(shè)計時，也可以從容地紙上或電腦上進行，確認(rèn)完善后再進行實際安裝，通過調(diào)試、改進，直至成功。我們更可以應(yīng)用先進的計算機軟件來進行充電機電路設(shè)計的輔助設(shè)計，甚至進行虛擬的充電機電路設(shè)計實驗，大大提高工作效率。
二、充電機電路設(shè)計圖的分類
常遇到的充電機電路設(shè)計圖有原理圖、方框圖、裝配圖和印版圖等。
1、原理圖
原理圖就是用來體現(xiàn)充電機電路設(shè)計的工作原理的一種充電機電路設(shè)計圖，又被叫做“電原理圖”。這種圖由于它直接體現(xiàn)了充電機電路設(shè)計的結(jié)構(gòu)和工作原理，所以一般用在設(shè)計、分析充電機電路設(shè)計中。分析充電機電路設(shè)計時，通過識別圖紙上所畫的各種充電機電路設(shè)計元件符號以及它們之間的連接方式，就可以了解充電機電路設(shè)計的實際工作情況。下圖所示就是一個收音機充電機電路設(shè)計的原理圖。
2、方框圖(框圖)
方框圖是一種用方框和連線來表示充電機電路設(shè)計工作原理和構(gòu)成概況的充電機電路設(shè)計圖。從根本上說，這也是一種原理圖。不過在這種圖紙中，除了方框和連線幾乎沒有別的符號了。它和上面的原理圖主要的區(qū)別就在于原理圖上詳細(xì)地繪制了充電機電路設(shè)計的全部的元器件和它們連接方式，而方框圖只是簡單地將充電機電路設(shè)計安裝功能劃分為幾個部分，將每一個部分描繪成一個方框，在方框中加上簡單的文字說明，在方框間用連線(有時用帶箭頭的連線)說明各個方框之間的關(guān)系。所以方框圖只能用來體現(xiàn)充電機電路設(shè)計的大致工作原理，而原理圖除了詳細(xì)地表明充電機電路設(shè)計的工作原理外，還可以用來作為采集元件、制作充電機電路設(shè)計的依據(jù)。下圖所示的就是上述收音機充電機電路設(shè)計的方框圖。
(三)裝配圖
它是為了進行充電機電路設(shè)計裝配而采用的一種圖紙，圖上的符號往往是充電機電路設(shè)計元件的實物的外形圖。我們只要照著圖上畫的樣子，依樣畫葫蘆地把一些充電機電路設(shè)計元器件連接起來就能夠完成充電機電路設(shè)計的裝配。這種充電機電路設(shè)計圖一般是供初學(xué)者使用的。
裝配圖根據(jù)裝配模板的不同而各不一樣，大多數(shù)作為電子產(chǎn)品的場合，用的都是下面要介紹的印刷線路板，所以印板圖是裝配圖的主要形式。
在初學(xué)電子知識時，為了能早一點接觸電子技術(shù)，我們選用了螺孔板作為基本的安裝模板，因此安裝圖也就變成另一種模式。如下圖：
(四)印板圖
印板圖的全名是“印刷充電機電路設(shè)計板圖”或“印刷線路板圖”，它和裝配圖其實屬于同一類的充電機電路設(shè)計圖，都是供裝配實際充電機電路設(shè)計使用的。
印刷充電機電路設(shè)計板是在一塊絕緣板上先覆上一層金屬箔，再將充電機電路設(shè)計不需要的金屬箔腐蝕掉，剩下的部分金屬箔作為充電機電路設(shè)計元器件之間的連接線，然后將充電機電路設(shè)計中的元器件安裝在這塊絕緣板上，利用板上剩余的金屬箔作為元器件之間導(dǎo)電的連線，完成充電機電路設(shè)計的連接。由于這種充電機電路設(shè)計板的一面或兩面覆的金屬是銅皮，所以印刷充電機電路設(shè)計板又叫“覆銅板”。印板圖的元件分布往往和原理圖中大不一樣。這主要是因為，在印刷充電機電路設(shè)計板的設(shè)計中，主要考慮所有元件的分布和連接是否合理，要考慮元件體積、散熱、抗干擾、抗耦合等等諸多因素，綜合這些因素設(shè)計出來的印刷充電機電路設(shè)計板，從外觀看很難和原理圖完全一致;而實際上卻能更好地實現(xiàn)充電機電路設(shè)計的功能。
隨著科技發(fā)展，現(xiàn)在印刷線路板的制作技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展;除了單面板、雙面板外，還有多面板，已經(jīng)大量運用到日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、航天事業(yè)等許多領(lǐng)域。
在上面介紹的四種形式的充電機電路設(shè)計圖中，電原理圖是最常用也是最重要的，能夠看懂原理圖，也就基本掌握了充電機電路設(shè)計的原理，繪制方框圖，設(shè)計裝配圖、印板圖這都比較容易了。掌握了原理圖，進行電器的維修、設(shè)計，也是十分方便的。因此，關(guān)鍵是掌握原理圖。
三、充電機電路設(shè)計圖的組成
充電機電路設(shè)計圖主要由元件符號、連線、結(jié)點、注釋四大部分組成。
元件符號表示實際充電機電路設(shè)計中的元件，它的形狀與實際的元件不一定相似，甚至完全不一樣。但是它一般都表示出了元件的特點，而且引腳的數(shù)目都和實際元件保持一致。
連線表示的是實際充電機電路設(shè)計中的導(dǎo)線，在原理圖中雖然是一根線，但在常用的印刷充電機電路設(shè)計板中往往不是線而是各種形狀的銅箔塊，就像收音機原理圖中的許多連線在印刷充電機電路設(shè)計板圖中并不一定都是線形的，也可以是一定形狀的銅膜。
結(jié)點表示幾個元件引腳或幾條導(dǎo)線之間相互的連接關(guān)系。所有和結(jié)點相連的元件引腳、導(dǎo)線，不論數(shù)目多少，都是導(dǎo)通的。
注釋在充電機電路設(shè)計圖中是十分重要的，充電機電路設(shè)計圖中所有的文字都可以歸入注釋—類。細(xì)看以上各圖就會發(fā)現(xiàn)，在充電機電路設(shè)計圖的各個地方都有注釋存在，它們被用來說明元件的型號、名稱等等。
若不知充電機電路設(shè)計的作用，可先分析充電機電路設(shè)計的輸入和輸出信號之間的關(guān)系。如信號變化規(guī)律及它們之間的關(guān)系、相位問題是同相位，或反相位。充電機電路設(shè)計和組成形式，是放大充電機電路設(shè)計，振蕩充電機電路設(shè)計，脈沖充電機電路設(shè)計，還是解調(diào)充電機電路設(shè)計。電器修理、充電機電路設(shè)計設(shè)計的工作人員都是要通過分析充電機電路設(shè)計原理圖，了解電器的功能和工作原理，才能得心應(yīng)手開展工作的。作為從事此項工作的技術(shù)人員，首先要有過硬的基本功，要能對有技術(shù)參數(shù)的充電機電路設(shè)計原理圖進行總體了解，能進行劃分功能模塊，找出信號流向，確定元件作用。要學(xué)會維修電器設(shè)備和設(shè)計充電機電路設(shè)計，就必須熟練掌握各單元充電機電路設(shè)計的原理。會劃分功能塊，能按照不同的功能把整機充電機電路設(shè)計的元件進行分組，讓每個功能塊形成一個具體功能的元件組合，如基本放大充電機電路設(shè)計，開關(guān)充電機電路設(shè)計，波形變換充電機電路設(shè)計等。
要掌握分析常用充電機電路設(shè)計的幾種方法，熟悉每種方法適合的充電機電路設(shè)計類型和分析步驟。
1、交流等效充電機電路設(shè)計分析法首先畫出交流等效充電機電路設(shè)計，再分析充電機電路設(shè)計的交流狀態(tài)，即：充電機電路設(shè)計有信號輸入時，充電機電路設(shè)計中各環(huán)節(jié)的電壓和電流是否按輸入信號的規(guī)律變化、是放大、振蕩，還是限幅削波、整形、鑒相等。
2、直流等效充電機電路設(shè)計分析法畫出直流等效充電機電路設(shè)計圖，分析充電機電路設(shè)計的直流系統(tǒng)參數(shù)，搞清晶體管靜態(tài)工作點和偏置性質(zhì)，級間耦合方式等。分析有關(guān)元器件在充電機電路設(shè)計中所處狀態(tài)及起的作用。例如：三極管的工作狀態(tài)，如飽和、放大、截止區(qū)，二極管處于導(dǎo)通或截止等。
3、頻率特性分析法主要看充電機電路設(shè)計本身所具有的頻率是否與它所處理信號的頻譜相適應(yīng)。粗略估算一下它的中心頻率，上、下限頻率和頻帶寬度等，例如：各種濾波、陷波、諧振、選頻等充電機電路設(shè)計。
4、時間常數(shù)分析法主要分析由R、L、C及二極管組成的充電機電路設(shè)計、性質(zhì)。時間常數(shù)是反映儲能元件上能量積累和消耗快慢的一個參數(shù)。若時間常數(shù)不同，盡管它的形式和接法相似，但所起的作用還是不同，常見的有耦合充電機電路設(shè)計、微分充電機電路設(shè)計、積分充電機電路設(shè)計、退耦充電機電路設(shè)計、峰值檢波充電機電路設(shè)計等。
最后，將實際充電機電路設(shè)計與基本原理對照，根據(jù)元件在充電機電路設(shè)計中的作用，按以上的方法一步步分析，就不難看懂。當(dāng)然要真正融會貫通還需要堅持不懈地學(xué)習(xí)，有了一定的理論后分析充電機電路設(shè)計圖就不費力了。
充電機電路設(shè)計圖的定義：
充電機電路設(shè)計圖，是通過充電機電路設(shè)計元件符號繪制的電子元件連線走向圖，它詳細(xì)的描繪了各個元件的連線和走向，各個引腳的說明，和一些檢測數(shù)據(jù)。
充電機原理圖，又被叫做充電“電原理圖”。這種圖，由于它直接體現(xiàn)了充電機電路設(shè)計的結(jié)構(gòu)和工作原理，所以一般用在設(shè)計、分析充電機電路設(shè)計中。分析充電機電路設(shè)計時，通過識別圖紙上所畫的各種充電機電路設(shè)計元件符號，以及它們之間的連接方式，就可以了解充電機電路設(shè)計的實際工作。原理圖就是用來體現(xiàn)充電機電路設(shè)計的工作原理的一種充電機電路設(shè)計情況。
四、舉例說明
分析一個充電機電源，往往從輸入開始著手。220V交流輸入，一端經(jīng)過一個4007半波整流，另一端經(jīng)過一個10歐的電阻后，由10uF電容濾波。這個10歐的電阻用來做保護的，如果后面出現(xiàn)故障等導(dǎo)致過流，那么這個電阻將被燒斷，從而避免引起更大的故障。
右邊的4007、4700pF電容、82KΩ電阻，構(gòu)成一個高壓吸收充電機電路設(shè)計，當(dāng)開關(guān)管13003關(guān)斷時，負(fù)責(zé)吸收線圈上的感應(yīng)電壓，從而防止高壓加到開關(guān)管13003上而導(dǎo)致?lián)舸?3003為開關(guān)管（完整的名應(yīng)該是MJE13003），耐壓400V，集電極最大電流1.5A，最大集電極功耗為14W，用來控制原邊繞組與充電機電源之間的通、斷。當(dāng)原邊繞組不停的通斷時，就會在開關(guān)變壓器中形成變化的磁場，從而在次級繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。由于圖中沒有標(biāo)明繞組的同名端，所以不能看出是正激式還是反激式。
不過，從這個充電機電路設(shè)計的結(jié)構(gòu)來看，可以推測出來，這個充電機電源應(yīng)該是反激式的。左端的510KΩ為啟動電阻，給開關(guān)管提供啟動用的基極電流。13003下方的10Ω電阻為電流取樣電阻，電流經(jīng)取樣后變成電壓（其值為10*I），這電壓經(jīng)二極管4148后，加至三極管C945的基極上。
當(dāng)取樣電壓大約大于1.4V，即開關(guān)管電流大于0.14A時，三極管C945導(dǎo)通，從而將開關(guān)管13003的基極電壓拉低，從而集電極電流減小，這樣就限制了開關(guān)的電流，防止電流過大而燒毀（其實這是一個恒流結(jié)構(gòu)，將開關(guān)管的最大電流限制在140mA左右）。變壓器左下方的繞組（取樣繞組）的感應(yīng)電壓經(jīng)整流二極管4148整流，22uF電容濾波后形成取樣電壓。為了分析方便，我們?nèi)∪龢O管C945發(fā)射極一端為地。那么這取樣電壓就是負(fù)的（-4V左右），并且輸出電壓越高時，采樣電壓越負(fù)。取樣電壓經(jīng)過6.2V穩(wěn)壓二極管后，加至開關(guān)管13003的基極。
前面說了，當(dāng)輸出電壓越高時，那么取樣電壓就越負(fù)，當(dāng)負(fù)到一定程度后，6.2V穩(wěn)壓二極管被擊穿，從而將開關(guān)13003的基極電位拉低，這將導(dǎo)致開關(guān)管斷開或者推遲開關(guān)的導(dǎo)通，從而控制了能量輸入到變壓器中，也就控制了輸出電壓的升高，實現(xiàn)了穩(wěn)壓輸出的功能。
而下方的1KΩ電阻跟串聯(lián)的2700pF電容，則是正反饋支路，從取樣繞組中取出感應(yīng)電壓，加到開關(guān)管的基極上，以維持振蕩。右邊的次級繞組就沒有太多好說的了，經(jīng)二極管RF93整流，220uF電容濾波后輸出6V的電壓。沒找到二極管RF93的資料，估計是一個快速恢復(fù)管，例如肖特基二極管等，因為開關(guān)充電機電源的工作頻率較高，所以需要工作頻率的二極管。這里可以用常見的1N5816、1N5817等肖特基二極管代替。同樣因為頻率高的原因，變壓器也必須使用高頻開關(guān)變壓器，鐵心一般為高頻鐵氧體磁芯，具有高的電阻率，以減小渦流。
充電機PCB圖，是充電機電路設(shè)計板的映射圖紙，它詳細(xì)描繪了充電機電路設(shè)計板的走線，元件的位置等。
看充電機電路設(shè)計圖首先看充電機電源部分，理解充電機電路設(shè)計在什么充電機電源的情況下工作，交流還是直流，單充電機電源還是多充電機電源及電壓等級。清楚了以后看分部充電機電路設(shè)計，先區(qū)別是數(shù)字充電機電路設(shè)計，還是模擬充電機電路設(shè)計，模擬充電機電路設(shè)計看信號采集，搞清楚信號來源，有射頻、音頻、各類傳感器、儀器儀表或其他充電機電路設(shè)計等，分析信號是交流、直流還是脈沖，屬電壓型還是電流型。分析后續(xù)充電機電路設(shè)計的功能，弄清是解調(diào)、放大、整形還是補償?shù)茸饔谩Ｗ詈罂摧敵龀潆姍C電路設(shè)計，是調(diào)制還是驅(qū)動。數(shù)字充電機電路設(shè)計則主要分析充電機電路設(shè)計的邏輯功能和作用。
要看懂充電機電路設(shè)計板，那首先最好是要能看懂它的電原理圖(即充電機電路設(shè)計圖)，掌握電子元器件的標(biāo)示方式和它的工作原理，掌握一些常用的元器件的正常的參數(shù)和在正常的充電機電路設(shè)計中所起到的作用等等知識，然后再對充電機電路設(shè)計板(稱為印刷線路板)進行分析，就能比較快的看懂它的工作原理和一些需要掌握的情況了。
充電機電路設(shè)計分子模塊，再找個子充電機電路設(shè)計的核心元件(當(dāng)然要熟悉這個元件)找出各子充電機電路設(shè)計模塊之間電氣量的聯(lián)系，最后是整個充電機電路設(shè)計的輸出和輸入或者說是功能。
整機充電機電路設(shè)計是有一定的功能的，是由各單元充電機電路設(shè)計組成，單元充電機電路設(shè)計組成具有一定功能的信號處理支路，再由這些支路充電機電路設(shè)計組成整機充電機電路設(shè)計。先要搞清你看的充電機電路設(shè)計圖的作用中什么,是屬于那一類的充電機電路設(shè)計,是音頻、視頻、數(shù)字、還是混合充電機電路設(shè)計，再用相應(yīng)的單元充電機電路設(shè)計知識去解讀這些充電機電路設(shè)計，同時要從交流信號層面、直流層面進行分析，充電機電路設(shè)計直流部分是充電機電路設(shè)計正常工作的基礎(chǔ)，交流信號是在直流充電機電路設(shè)計正常后才能得到相應(yīng)的處理，充電機電路設(shè)計沒有良好的直流狀態(tài)，是不能正常工作的。還要從頻率層面、放大器的增益層面進行分析，不同頻率的信號在經(jīng)過充電機電路設(shè)計處理時，由于充電機電路設(shè)計中非線性元件的原因，會對不同頻率有不同的處理結(jié)果，放大器對不同頻率的信號也的不同的放大能力，充電機電路設(shè)計在設(shè)計時會對所需要的頻率信號進行有目的的處理，從而達到機器功能上的需要。再有就是要分析各單元充電機電路設(shè)計之間的關(guān)系，以及單元充電機電路設(shè)計間的輸入、輸出的關(guān)系。交流信號經(jīng)過這些充電機電路設(shè)計后產(chǎn)生了怎樣的變化等等。在了解了各條支路的工作原理后，才能分析出整機的工作原理，有時各支路充電機電路設(shè)計間也存在信號的交連，例如電視機的行輸出充電機電路設(shè)計的行逆程脈沖就用于色解碼充電機電路設(shè)計，行輸出充電機電路設(shè)計與色解碼充電機電路設(shè)計存在信號的相互連系，這時可以將這些支路理解為另一種單元充電機電路設(shè)計，再對它們進行分析。
我想這里面有個順序問題：比如對高頻充電機電路設(shè)計，首先應(yīng)該掌握充電機電路設(shè)計的功能和輸入、輸出關(guān)系，有了總體的把握后，好比是抓住了牛鼻子，因為雖然充電機電路設(shè)計不同，器件不同，但他們的輸入、輸出關(guān)系頻譜是不會變的。然后再分析實現(xiàn)這樣功能變換的基本原理和方法，具體到部分的分析。
進行充電機電路設(shè)計設(shè)計是要通過分析充電機電路設(shè)計原理圖入手，但必須首先了解所需芯片的引腳及基本的作用，這樣有利于更好的了解充電機電路設(shè)計的工作原理，這樣才能應(yīng)用于自己的充電機電路設(shè)計，有利于進行充電機電路設(shè)計的裁剪和擴展。在進行充電機電路設(shè)計分析時，首先對充電機電路設(shè)計原理圖有一個總體的了解，劃分出各個功能模塊，如充電機電源模塊，控制器模塊，存貯器模塊，音頻模塊，GPRS模塊等。各個模塊逐一分析，最后統(tǒng)一起來看就可大體了解充電機電路設(shè)計所要實現(xiàn)的功能了。設(shè)計充電機電路設(shè)計時，最好熟練掌握常見或者常用的單元充電機電路設(shè)計的原理，如充電機電源模塊，穩(wěn)壓模塊，存貯器模塊等，常用的芯片，如：7805，7812等。
進行充電機電路設(shè)計設(shè)計時，要將自己所要設(shè)計的充電機電路設(shè)計劃分成幾個模塊，這樣分別設(shè)計在不同的原理圖里，最后進行整合。充電機電路設(shè)計中有信號輸入時，各個基本點的電壓是多少，電流是多少，要有個粗略的估計。對于有放大器，R、L、C的充電機電路設(shè)計，要看是否是振蕩充電機電路設(shè)計，放大充電機電路設(shè)計，還是整形充電機電路設(shè)計等。
晶體管的靜態(tài)工作點的分析，工作狀態(tài)的分析等，電容的濾波，級間耦合，高頻，低頻充電機電路設(shè)計等。一般我們用的是低頻充電機電路設(shè)計，高頻一般是通信方面用的比較多。
進行自我分析和自我設(shè)計后，就會對充電機電路設(shè)計的基本原理有多了解和掌握了，對自己在以后的設(shè)計中積累了設(shè)計與調(diào)試的經(jīng)驗。當(dāng)然真正的熟練還需磨練??！
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