電子工程師必須掌握的電路圖集錦（二）

　　三、DC-DC電源

　　1、3V轉(zhuǎn)+5V、+12V的電路圖

　　由電池供電的便攜式電子產(chǎn)品一般都采用低電源電壓，這樣可減少電池?cái)?shù)量，達(dá)到減小產(chǎn)品尺寸及重量的目的，故一般常用3～5V作為工作電壓， 為保證電路工作的穩(wěn)定性及精度，要求采用穩(wěn)壓電源供電。若電路采用5V工作電壓，但另需一個(gè)較高的工作電壓，這往往使設(shè)計(jì)者為難。本文介紹一種采用兩塊升 壓模塊組成的電路可解決這一難題，并且只要兩節(jié)電池供電。

　　該電路的特點(diǎn)是外圍元件少、尺寸小、重量輕、輸出+5V、+12V都是穩(wěn)定的，滿足便攜式電子產(chǎn)品的要求。+5V電源可輸出60mA，+12V電源最大輸出電流為5mA。

　　該電路如上圖所示。它由AH805升壓模塊及FP106升壓模塊組成。AH805是一種輸入1.2～3V，輸出5V的升壓模塊，在3V供電 時(shí)可輸出 100mA電流。FP106是貼片式升壓模塊，輸入4～6V，輸出固定電壓為29±1V，輸出電流可達(dá)40mA，AH805及FP106都是一個(gè)電平控制 的關(guān)閉電源控制端。

　　兩節(jié)1.5V堿性電池輸出的3V電壓輸入AH805，AH805輸出+5V電壓，其一路作5V輸出，另一路輸入FP106使其產(chǎn)生28～30V電壓，經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后輸出+12V電壓。

　　從圖中可以看出，只要改變穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，即可獲得不同的輸出電壓，使用十分靈活。FP106的第⑤腳為控制電源關(guān)閉端，在關(guān)閉電源時(shí)，耗 電幾乎為零，當(dāng)?shù)冖菽_加高電平》2.5V時(shí)，電源導(dǎo)通;當(dāng)?shù)冖菽_加低電平<0.4V時(shí)，電源被關(guān)閉?？梢杂秒娐穪砜刂苹蚴謩?dòng)控制，若不需控制時(shí)，第 ⑤腳與第 ⑧腳連接。

　　2、用MC34063做3.6V電轉(zhuǎn)9V電路圖

　　工作狀態(tài)：

　　無負(fù)載：

　　輸入：3.65V、18uA(相當(dāng)600mAH的電池待機(jī)三年多)

　　有負(fù)載：

　　輸出：9.88V、50.2mA，輸入：3.65V、186.7mA，效率為72%

　　工作原理：

　　無負(fù)載時(shí)，IC的 6腳沒有電，停止工作，輸入端3.65V工作電流只有18uA(相當(dāng)600mAH的電池待機(jī)三年多)!

　　當(dāng)有負(fù)載時(shí)(Q1有Ieb電流)，8550的EC極導(dǎo)通，IC得電工作。

　　IC是否工作是由是否有負(fù)載決定的，就相當(dāng)一個(gè)電池。

　　用IC做電壓轉(zhuǎn)換效率高，輸出穩(wěn)定!

　　這個(gè)電路加點(diǎn)改進(jìn)，增加功率可以做“不需開關(guān)的4.2V轉(zhuǎn)5V移動(dòng)電源”?？梢杂脗€(gè)電池盒做手機(jī)的后備電源!

　　電路圖

　　電感是用0.3mm的線在1cm的工字磁芯上繞約30匝。我覺得這磁芯用得偏大了，他的空間還沒有繞上一半。

　　四、充電電路

　　1、lm358堿性電池充電器電路圖

　　堿性電池能否充電的問題，有兩種不同的說法。有的說可以充，效果非常好。有的說絕對(duì)不能充，電池說明提示了會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)。事實(shí)上，堿性電池確可充電，充電次數(shù)一般為30-50次左右。

　　實(shí)際上是由于在充電方法上的掌握，導(dǎo)致了截然不同的兩種后果。首先 ，堿性電池可以充電是毋庸置疑的，同時(shí)，在電池的說明中，都提到堿性電池不可充電，充電可能導(dǎo)致爆炸。這也是沒錯(cuò)的，但是注意這里的用詞是“可能”導(dǎo)致爆 炸。你也可以理解為廠家的一種免責(zé)性的自我保護(hù)聲明。堿性電池充電的關(guān)鍵是溫度。只要能做到對(duì)電池充電時(shí)不出現(xiàn)高溫，就可以順利地完成充電過程，正確的充電方法要求有幾點(diǎn)：

　　1.小電流50MA

　　2.不過充1.7V，不過放1.3V

　　一些人嘗試充電實(shí)踐后，斬釘截鐵地說不能充電，之所以出現(xiàn)充不進(jìn)電、用電時(shí)間短、漏液、爆炸等問題，多數(shù)是充電器的問題，如果充電器充電電 流太大，遠(yuǎn)超過 50ma，如一些快速充電器充電電流在200ma以上，直接的后果是電池溫度很高，摸上去燙手，輕則會(huì)漏液，嚴(yán)重的就會(huì)爆炸。

　　有的人使用鎳氫充電電池充電器來充，低檔的充電器沒有自動(dòng)停充功能，長時(shí)間的充電導(dǎo)致電池過充也會(huì)出現(xiàn)漏液和爆炸。好一點(diǎn)的充電器有自動(dòng)停 充功能，但停充電壓一般設(shè)定為鎳氫充電電池的1.42V，而堿性電池充滿電壓約為1.7V。因此，電壓太低，感覺上就是充不進(jìn)電，用電時(shí)間短，沒什么效 果。再有就是電池不過放指的是不要等到電池完全沒電再充電，這樣操作，再好的電池也就能充三、五次，且效果差。

　　一般建議用南孚堿性電池電壓不低于1.3V。所以，你如果打算對(duì)堿性電池充電，必須要有一個(gè)合格的充電器，充電電流50ma左右，充電截止電壓1.7V左右?？纯茨慵业某潆娖靼?。

　　市面上有賣堿性電池專用充電器的，所謂專利產(chǎn)品。實(shí)際上就是充電電壓1.7V電流50ma的簡單電路。利用手邊現(xiàn)有的零件LM358和TL431，我做了個(gè)簡單電路，截止電壓1.67V自動(dòng)停充，成本兩元而已。供感興趣的朋友參考。

　　相關(guān)說明：

　　堿錳充電電池：是在堿性鋅錳電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由于應(yīng)用了無汞化的鋅粉及新型添加劑，故又稱為無汞堿錳電池。這種電池在不改變原堿性電池放電特性的同時(shí)，又能充電使用幾十次到幾百次，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

　　堿性鋅錳電池簡稱堿錳電池，它是在1882年研制成功，1912年就已開發(fā)，到了1949年才投產(chǎn)問世。人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用KOH電解質(zhì)溶液代替NH4Cl做電解質(zhì)時(shí)，無論是電解質(zhì)還是結(jié)構(gòu)上都有較大變化，電池的比能量和放電電流都能得到顯著的提高。

　　它的特點(diǎn)：

　　1.開路電壓為1.5V;

　　2.工作溫度范圍寬在-20℃～60℃之間，適于高寒地區(qū)使用;

　　3.大電流連續(xù)放電其容量是酸性鋅錳電池的5倍左右;

　　4.它的低溫放電性能也很好。

　　充電次數(shù)在30次以內(nèi)，一般10-20次，需要特別充電器，極為容易喪失充電能力。

　　2、2.75W中 功率USB充電器電路圖

　　該設(shè)計(jì)采用了Power Integrations的LinkSwitch系列產(chǎn)品LNK613DG。這種設(shè)計(jì)非常適合手機(jī)或類似的USB充電器應(yīng)用，包括手機(jī)電池充電器、USB 充電器或任何有恒壓/恒流特性要求的應(yīng)用。

　　在電路中，二極管D1至 D4對(duì)AC輸入進(jìn)行整流，電容C1和C2對(duì)DC進(jìn)行濾波。L1、C1和C2組成一個(gè)π型濾波器，對(duì)差模傳導(dǎo)EMI噪聲進(jìn)行衰減。這些與Power Integrations的變壓器E-sheild?技術(shù)相結(jié)合，使本設(shè)計(jì)能以充足的裕量輕松滿足EN55022 B級(jí)傳導(dǎo)EMI要求，且無需Y電容。防火、可熔、繞線式電阻RF1提供嚴(yán)重故障保護(hù)，并可限制啟動(dòng)期間產(chǎn)生的浪涌電流。

　　圖顯示U1通過可選偏置電源實(shí)現(xiàn)供電，這樣可以將空載功耗降低到40 mW以下。旁路電容C4的值決定電纜壓降補(bǔ)償?shù)臄?shù)量。1μF的值對(duì)應(yīng)于對(duì)一條0.3 Ω、24 AWG USB輸出電纜的補(bǔ)償。(10 μF電容對(duì)0.49 Ω、26 AWG USB輸出電纜進(jìn)行補(bǔ)償。)

　　在恒壓階段，輸出電壓通過開關(guān)控制進(jìn)行調(diào)節(jié)。輸出電壓通過跳過開關(guān)周期得以維持。通過調(diào)整使能與禁止周期的比例，可以維持穩(wěn)壓。這也可以使 轉(zhuǎn)換器的效率在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)得到優(yōu)化。輕載(涓流充電)條件下，還會(huì)降低電流限流點(diǎn)以減小變壓器磁通密度，進(jìn)而降低音頻噪音和開關(guān)損耗。隨著負(fù)載電流的 增大，電流限流點(diǎn)也將升高，跳過的周期也越來越少。

　　當(dāng)不再跳過任何開關(guān)周期時(shí)(達(dá)到最大功率點(diǎn))，LinkSwitch-II內(nèi)的控制器將切換到恒流模式。需要進(jìn)一步提高負(fù)載電流時(shí)，輸出電壓將會(huì)隨之下降。輸出電壓的下降反映在FB引腳電壓上。作為對(duì)FB引腳電壓下降的響應(yīng)，開關(guān)頻率將線性下降，從而實(shí)現(xiàn)恒流輸出。

　　D5、R2、R3和C3組成RCD-R箝位電路，用于限制漏感引起的漏極電壓尖峰。電阻R3擁有相對(duì)較大的值，用于避免漏感引起的漏極電壓波形振蕩，這樣可以防止關(guān)斷期間的過度振蕩，從而降低傳導(dǎo)EMI。

　　二極管D7對(duì)次級(jí)進(jìn)行整流，C7對(duì)其進(jìn)行濾波。C6和R7可以共同限制D7上的瞬態(tài)電壓尖峰，并降低傳導(dǎo)及輻射EMI。電阻R8和齊納二極 管 VR1形成一個(gè)輸出假負(fù)載，可以確?？蛰d時(shí)的輸出電壓處于可接受的限制范圍內(nèi)，并確保充電器從AC市電斷開時(shí)電池不會(huì)完全放電。反饋電阻R5和R6設(shè)定最 大工作頻率與恒壓階段的輸出電壓。

　　五、恒流源

　　1、淺談如何設(shè)計(jì)三線制恒流源驅(qū)動(dòng)電路

　　恒流源驅(qū)動(dòng)電路負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)溫度傳感器Pt1000，將其感知的隨溫度變化的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成可測量的電壓信號(hào)。本系統(tǒng)中，所需恒流源要具有輸出 電流恒定，溫度穩(wěn)定性好，輸出電阻很大，輸出電流小于0.5 mA(Pt1000無自熱效應(yīng)的上限)，負(fù)載一端接地，輸出電流極性可改變等特點(diǎn)。

　　由于溫度對(duì)集成運(yùn)放參數(shù)影響不如對(duì)晶體管或場效應(yīng)管參數(shù)影響顯著，由集成運(yùn)放構(gòu)成的恒流源具有穩(wěn)定性更好、恒流性能更高的優(yōu)點(diǎn)。尤其在負(fù)載 一端需要接地的場合，獲得了廣泛應(yīng)用。所以采用圖2所示的雙運(yùn)放恒流源。其中放大器UA1構(gòu)成加法器，UA2構(gòu)成跟隨器，UA1、UA2均選用低噪聲、低失調(diào)、高開環(huán)增益雙極性運(yùn)算放大器OP07。

　　三線制恒流源驅(qū)動(dòng)電路

　　設(shè)圖中參考電阻Rref上下兩端的電位分別Va和Vb，Va即為同相加法器UA1的輸出，當(dāng)取電阻R1=R2，R3=R4時(shí)，則Va=VREFx+Vb，故恒流源的輸出電流就為：

　　由此可見該雙運(yùn)放恒流源具有以下顯著特點(diǎn)：

　　1)負(fù)載可接地;2)當(dāng)運(yùn)放為雙電源供電時(shí)，輸出電流為雙極性;3)恒定電流大小通過改變輸入?yún)⒖蓟鶞?zhǔn)VREF或調(diào)整參考電阻Rref0的大小來實(shí)現(xiàn)，很容易得到穩(wěn)定的小電流和補(bǔ)償校準(zhǔn)。

　　由于電阻的失配，參考電阻Rref0的兩端電壓將會(huì)受到其驅(qū)動(dòng)負(fù)載的端電壓Vb的影響。同時(shí)由于是恒流源，Vb肯定會(huì)隨負(fù)載的變化而變化， 從而就會(huì)影響恒流源的穩(wěn)定性。顯然這對(duì)高精度的恒流源是不能接受的。所以R1，R2，R3，R4這4個(gè)電阻的選取原則是失配要盡量的小，且每對(duì)電阻的失配 大小方向要一致。實(shí)際中，可以對(duì)大量同一批次的精密電阻進(jìn)行篩選，選出其中阻值接近的4個(gè)電阻。

　　2、開關(guān)電源式高耐壓恒流源電路圖

　　研制儀器需要一個(gè)能在0到3兆歐姆電阻上產(chǎn)生1MA電流的恒流源，用UC3845結(jié)合12V蓄電池設(shè)計(jì)了一個(gè)，變壓器采用彩色電視機(jī)高壓 包，其中L1用漆包線在原高壓包磁心上繞24匝，L3借助原來高壓包的一個(gè)線圈，L2借助高壓包的高壓部分。L3和LM393構(gòu)成限壓電路，限制輸出電壓 過高，調(diào)節(jié)R10 可以調(diào)節(jié)開路輸出電壓。