電子工程師必須掌握的電路圖集錦（二）
三、DC-DC電源
1、3V轉+5V、+12V的電路圖
由電池供電的可攜式電子產品一般都採用低電源電壓，這樣可減少電池數量，達到減小產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定性及精度，要求採用穩壓電源供電。若電路採用5V工作電壓，但另需一個較高的工作電壓，這往往使設計者為難。本文介紹一種採用兩塊升 壓模塊組成的電路可解決這一難題，並且只要兩節電池供電。
該電路的特點是外圍元件少、尺寸小、重量輕、輸出+5V、+12V都是穩定的，滿足可攜式電子產品的要求。+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40mA，AH805及FP106都是一個電平控制 的關閉電源控制端。
兩節1.5V鹼性電池輸出的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使其產生28～30V電壓，經穩壓管穩壓後輸出+12V電壓。
從圖中可以看出，只要改變穩壓管的穩壓值，即可獲得不同的輸出電壓，使用十分靈活。FP106的第⑤腳為控制電源關閉端，在關閉電源時，耗 電幾乎為零，當第⑤腳加高電平》2.5V時，電源導通;當第⑤腳加低電平<0.4V時，電源被關閉。可以用電路來控制或手動控制，若不需控制時，第 ⑤腳與第 ⑧腳連接。
2、用MC34063做3.6V電轉9V電路圖
工作狀態：
無負載：
輸入：3.65V、18uA(相當600mAH的電池待機三年多)
有負載：
輸出：9.88V、50.2mA，輸入：3.65V、186.7mA，效率為72%
工作原理：
無負載時，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600mAH的電池待機三年多)!
當有負載時(Q1有Ieb電流)，8550的EC極導通，IC得電工作。
IC是否工作是由是否有負載決定的，就相當一個電池。
用IC做電壓轉換效率高，輸出穩定!
這個電路加點改進，增加功率可以做「不需開關的4.2V轉5V移動電源」。可以用個電池盒做手機的後備電源!
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鹼性電池充電器電路圖
鹼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。有的說絕對不能充，電池說明提示了會有爆炸的危險。事實上，鹼性電池確可充電，充電次數一般為30-50次左右。
實際上是由於在充電方法上的掌握，導致了截然不同的兩種後果。首先 ，鹼性電池可以充電是毋庸置疑的，同時，在電池的說明中，都提到鹼性電池不可充電，充電可能導致爆炸。這也是沒錯的，但是注意這裡的用詞是「可能」導致爆 炸。你也可以理解為廠家的一種免責性的自我保護聲明。鹼性電池充電的關鍵是溫度。只要能做到對電池充電時不出現高溫，就可以順利地完成充電過程，正確的充電方法要求有幾點：
1.小電流50MA
2.不過充1.7V，不過放1.3V
一些人嘗試充電實踐後，斬釘截鐵地說不能充電，之所以出現充不進電、用電時間短、漏液、爆炸等問題，多數是充電器的問題，如果充電器充電電 流太大，遠超過 50ma，如一些快速充電器充電電流在200ma以上，直接的後果是電池溫度很高，摸上去燙手，輕則會漏液，嚴重的就會爆炸。
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停充功能，長時間的充電導致電池過充也會出現漏液和爆炸。好一點的充電器有自動停 充功能，但停充電壓一般設定為鎳氫充電電池的1.42V，而鹼性電池充滿電壓約為1.7V。因此，電壓太低，感覺上就是充不進電，用電時間短，沒什麼效 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。
一般建議用南孚鹼性電池電壓不低於1.3V。所以，你如果打算對鹼性電池充電，必須要有一個合格的充電器，充電電流50ma左右，充電截止電壓1.7V左右。看看你家的充電器吧。
市面上有賣鹼性電池專用充電器的，所謂專利產品。實際上就是充電電壓1.7V電流50ma的簡單電路。利用手邊現有的零件LM358和TL431，我做了個簡單電路，截止電壓1.67V自動停充，成本兩元而已。供感興趣的朋友參考。
相關說明：
鹼錳充電電池：是在鹼性鋅錳電池的基礎上發展起來的，由於應用了無汞化的鋅粉及新型添加劑，故又稱為無汞鹼錳電池。這種電池在不改變原鹼性電池放電特性的同時，又能充電使用幾十次到幾百次，比較經濟實惠。
鹼性鋅錳電池簡稱鹼錳電池，它是在1882年研製成功，1912年就已開發，到了1949年才投產問世。人們發現，當用KOH電解質溶液代替NH4Cl做電解質時，無論是電解質還是結構上都有較大變化，電池的比能量和放電電流都能得到顯著的提高。
它的特點：
1.開路電壓為1.5V;
2.工作溫度範圍寬在-20℃～60℃之間，適於高寒地區使用;
3.大電流連續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。
充電次數在30次以內，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
該設計採用了Power Integrations的LinkSwitch系列產品LNK613DG。這種設計非常適合手機或類似的USB充電器應用，包括手機電池充電器、USB 充電器或任何有恆壓/恆流特性要求的應用。
在電路中，二極體D1至 D4對AC輸入進行整流，電容C1和C2對DC進行濾波。L1、C1和C2組成一個π型濾波器，對差模傳導EMI噪聲進行衰減。這些與Power Integrations的變壓器E-sheild?技術相結合，使本設計能以充足的裕量輕鬆滿足EN55022 B級傳導EMI要求，且無需Y電容。防火、可熔、繞線式電阻RF1提供嚴重故障保護，並可限制啟動期間產生的浪涌電流。
圖顯示U1通過可選偏置電源實現供電，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償的數量。1μF的值對應於對一條0.3 Ω、24 AWG USB輸出電纜的補償。(10 μF電容對0.49 Ω、26 AWG USB輸出電纜進行補償。)
在恆壓階段，輸出電壓通過開關控制進行調節。輸出電壓通過跳過開關周期得以維持。通過調整使能與禁止周期的比例，可以維持穩壓。這也可以使 轉換器的效率在整個負載範圍內得到優化。輕載(涓流充電)條件下，還會降低電流限流點以減小變壓器磁通密度，進而降低音頻噪音和開關損耗。隨著負載電流的 增大，電流限流點也將升高，跳過的周期也越來越少。
當不再跳過任何開關周期時(達到最大功率點)，LinkSwitch-II內的控制器將切換到恆流模式。需要進一步提高負載電流時，輸出電壓將會隨之下降。輸出電壓的下降反映在FB引腳電壓上。作為對FB引腳電壓下降的響應，開關頻率將線性下降，從而實現恆流輸出。
D5、R2、R3和C3組成RCD-R箝位電路，用於限制漏感引起的漏極電壓尖峰。電阻R3擁有相對較大的值，用於避免漏感引起的漏極電壓波形振蕩，這樣可以防止關斷期間的過度振蕩，從而降低傳導EMI。
二極體D7對次級進行整流，C7對其進行濾波。C6和R7可以共同限制D7上的瞬態電壓尖峰，並降低傳導及輻射EMI。電阻R8和齊納二極 管 VR1形成一個輸出假負載，可以確保空載時的輸出電壓處於可接受的限制範圍內，並確保充電器從AC市電斷開時電池不會完全放電。反饋電阻R5和R6設定最 大工作頻率與恆壓階段的輸出電壓。
五、恆流源
1、淺談如何設計三線制恆流源驅動電路
恆流源驅動電路負責驅動溫度傳感器Pt1000，將其感知的隨溫度變化的電阻信號轉換成可測量的電壓信號。本系統中，所需恆流源要具有輸出 電流恆定，溫度穩定性好，輸出電阻很大，輸出電流小於0.5 mA(Pt1000無自熱效應的上限)，負載一端接地，輸出電流極性可改變等特點。
由於溫度對集成運放參數影響不如對電晶體或場效應管參數影響顯著，由集成運放構成的恆流源具有穩定性更好、恆流性能更高的優點。尤其在負載 一端需要接地的場合，獲得了廣泛應用。所以採用圖2所示的雙運放恆流源。其中放大器UA1構成加法器，UA2構成跟隨器，UA1、UA2均選用低噪聲、低失調、高開環增益雙極性運算放大器OP07。
三線制恆流源驅動電路
設圖中參考電阻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，當取電阻R1=R2，R3=R4時，則Va=VREFx+Vb，故恆流源的輸出電流就為：
由此可見該雙運放恆流源具有以下顯著特點：
1)負載可接地;2)當運放為雙電源供電時，輸出電流為雙極性;3)恆定電流大小通過改變輸入參考基準VREF或調整參考電阻Rref0的大小來實現，很容易得到穩定的小電流和補償校準。
由於電阻的失配，參考電阻Rref0的兩端電壓將會受到其驅動負載的端電壓Vb的影響。同時由於是恆流源，Vb肯定會隨負載的變化而變化， 從而就會影響恆流源的穩定性。顯然這對高精度的恆流源是不能接受的。所以R1，R2，R3，R4這4個電阻的選取原則是失配要儘量的小，且每對電阻的失配 大小方向要一致。實際中，可以對大量同一批次的精密電阻進行篩選，選出其中阻值接近的4個電阻。
2、開關電源式高耐壓恆流源電路圖
研製儀器需要一個能在0到3兆歐姆電阻上產生1MA電流的恆流源，用UC3845結合12V蓄電池設計了一個，變壓器採用彩色電視機高壓 包，其中L1用漆包線在原高壓包磁心上繞24匝，L3藉助原來高壓包的一個線圈，L2藉助高壓包的高壓部分。L3和LM393構成限壓電路，限制輸出電壓 過高，調節R10 可以調節開路輸出電壓。
三、DC-DC電源
1、3V轉+5V、+12V的電路圖
由電池供電的可攜式電子產品一般都採用低電源電壓，這樣可減少電池數量，達到減小產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定性及精度，要求採用穩壓電源供電。若電路採用5V工作電壓，但另需一個較高的工作電壓，這往往使設計者為難。本文介紹一種採用兩塊升 壓模塊組成的電路可解決這一難題，並且只要兩節電池供電。
該電路的特點是外圍元件少、尺寸小、重量輕、輸出+5V、+12V都是穩定的，滿足可攜式電子產品的要求。+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40mA，AH805及FP106都是一個電平控制 的關閉電源控制端。
兩節1.5V鹼性電池輸出的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使其產生28～30V電壓，經穩壓管穩壓後輸出+12V電壓。
從圖中可以看出，只要改變穩壓管的穩壓值，即可獲得不同的輸出電壓，使用十分靈活。FP106的第⑤腳為控制電源關閉端，在關閉電源時，耗 電幾乎為零，當第⑤腳加高電平》2.5V時，電源導通;當第⑤腳加低電平<0.4V時，電源被關閉。可以用電路來控制或手動控制，若不需控制時，第 ⑤腳與第 ⑧腳連接。
2、用MC34063做3.6V電轉9V電路圖
工作狀態：
無負載：
輸入：3.65V、18uA(相當600mAH的電池待機三年多)
有負載：
輸出：9.88V、50.2mA，輸入：3.65V、186.7mA，效率為72%
工作原理：
無負載時，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600mAH的電池待機三年多)!
當有負載時(Q1有Ieb電流)，8550的EC極導通，IC得電工作。
IC是否工作是由是否有負載決定的，就相當一個電池。
用IC做電壓轉換效率高，輸出穩定!
這個電路加點改進，增加功率可以做「不需開關的4.2V轉5V移動電源」。可以用個電池盒做手機的後備電源!
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鹼性電池充電器電路圖
鹼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。有的說絕對不能充，電池說明提示了會有爆炸的危險。事實上，鹼性電池確可充電，充電次數一般為30-50次左右。
實際上是由於在充電方法上的掌握，導致了截然不同的兩種後果。首先 ，鹼性電池可以充電是毋庸置疑的，同時，在電池的說明中，都提到鹼性電池不可充電，充電可能導致爆炸。這也是沒錯的，但是注意這裡的用詞是「可能」導致爆 炸。你也可以理解為廠家的一種免責性的自我保護聲明。鹼性電池充電的關鍵是溫度。只要能做到對電池充電時不出現高溫，就可以順利地完成充電過程，正確的充電方法要求有幾點：
1.小電流50MA
2.不過充1.7V，不過放1.3V
一些人嘗試充電實踐後，斬釘截鐵地說不能充電，之所以出現充不進電、用電時間短、漏液、爆炸等問題，多數是充電器的問題，如果充電器充電電 流太大，遠超過 50ma，如一些快速充電器充電電流在200ma以上，直接的後果是電池溫度很高，摸上去燙手，輕則會漏液，嚴重的就會爆炸。
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停充功能，長時間的充電導致電池過充也會出現漏液和爆炸。好一點的充電器有自動停 充功能，但停充電壓一般設定為鎳氫充電電池的1.42V，而鹼性電池充滿電壓約為1.7V。因此，電壓太低，感覺上就是充不進電，用電時間短，沒什麼效 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。
一般建議用南孚鹼性電池電壓不低於1.3V。所以，你如果打算對鹼性電池充電，必須要有一個合格的充電器，充電電流50ma左右，充電截止電壓1.7V左右。看看你家的充電器吧。
市面上有賣鹼性電池專用充電器的，所謂專利產品。實際上就是充電電壓1.7V電流50ma的簡單電路。利用手邊現有的零件LM358和TL431，我做了個簡單電路，截止電壓1.67V自動停充，成本兩元而已。供感興趣的朋友參考。
相關說明：
鹼錳充電電池：是在鹼性鋅錳電池的基礎上發展起來的，由於應用了無汞化的鋅粉及新型添加劑，故又稱為無汞鹼錳電池。這種電池在不改變原鹼性電池放電特性的同時，又能充電使用幾十次到幾百次，比較經濟實惠。
鹼性鋅錳電池簡稱鹼錳電池，它是在1882年研製成功，1912年就已開發，到了1949年才投產問世。人們發現，當用KOH電解質溶液代替NH4Cl做電解質時，無論是電解質還是結構上都有較大變化，電池的比能量和放電電流都能得到顯著的提高。
它的特點：
1.開路電壓為1.5V;
2.工作溫度範圍寬在-20℃～60℃之間，適於高寒地區使用;
3.大電流連續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。
充電次數在30次以內，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
該設計採用了Power Integrations的LinkSwitch系列產品LNK613DG。這種設計非常適合手機或類似的USB充電器應用，包括手機電池充電器、USB 充電器或任何有恆壓/恆流特性要求的應用。
在電路中，二極體D1至 D4對AC輸入進行整流，電容C1和C2對DC進行濾波。L1、C1和C2組成一個π型濾波器，對差模傳導EMI噪聲進行衰減。這些與Power Integrations的變壓器E-sheild?技術相結合，使本設計能以充足的裕量輕鬆滿足EN55022 B級傳導EMI要求，且無需Y電容。防火、可熔、繞線式電阻RF1提供嚴重故障保護，並可限制啟動期間產生的浪涌電流。
圖顯示U1通過可選偏置電源實現供電，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償的數量。1μF的值對應於對一條0.3 Ω、24 AWG USB輸出電纜的補償。(10 μF電容對0.49 Ω、26 AWG USB輸出電纜進行補償。)
在恆壓階段，輸出電壓通過開關控制進行調節。輸出電壓通過跳過開關周期得以維持。通過調整使能與禁止周期的比例，可以維持穩壓。這也可以使 轉換器的效率在整個負載範圍內得到優化。輕載(涓流充電)條件下，還會降低電流限流點以減小變壓器磁通密度，進而降低音頻噪音和開關損耗。隨著負載電流的 增大，電流限流點也將升高，跳過的周期也越來越少。
當不再跳過任何開關周期時(達到最大功率點)，LinkSwitch-II內的控制器將切換到恆流模式。需要進一步提高負載電流時，輸出電壓將會隨之下降。輸出電壓的下降反映在FB引腳電壓上。作為對FB引腳電壓下降的響應，開關頻率將線性下降，從而實現恆流輸出。
D5、R2、R3和C3組成RCD-R箝位電路，用於限制漏感引起的漏極電壓尖峰。電阻R3擁有相對較大的值，用於避免漏感引起的漏極電壓波形振蕩，這樣可以防止關斷期間的過度振蕩，從而降低傳導EMI。
二極體D7對次級進行整流，C7對其進行濾波。C6和R7可以共同限制D7上的瞬態電壓尖峰，並降低傳導及輻射EMI。電阻R8和齊納二極 管 VR1形成一個輸出假負載，可以確保空載時的輸出電壓處於可接受的限制範圍內，並確保充電器從AC市電斷開時電池不會完全放電。反饋電阻R5和R6設定最 大工作頻率與恆壓階段的輸出電壓。
五、恆流源
1、淺談如何設計三線制恆流源驅動電路
恆流源驅動電路負責驅動溫度傳感器Pt1000，將其感知的隨溫度變化的電阻信號轉換成可測量的電壓信號。本系統中，所需恆流源要具有輸出 電流恆定，溫度穩定性好，輸出電阻很大，輸出電流小於0.5 mA(Pt1000無自熱效應的上限)，負載一端接地，輸出電流極性可改變等特點。
由於溫度對集成運放參數影響不如對電晶體或場效應管參數影響顯著，由集成運放構成的恆流源具有穩定性更好、恆流性能更高的優點。尤其在負載 一端需要接地的場合，獲得了廣泛應用。所以採用圖2所示的雙運放恆流源。其中放大器UA1構成加法器，UA2構成跟隨器，UA1、UA2均選用低噪聲、低失調、高開環增益雙極性運算放大器OP07。
三線制恆流源驅動電路
設圖中參考電阻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，當取電阻R1=R2，R3=R4時，則Va=VREFx+Vb，故恆流源的輸出電流就為：
由此可見該雙運放恆流源具有以下顯著特點：
1)負載可接地;2)當運放為雙電源供電時，輸出電流為雙極性;3)恆定電流大小通過改變輸入參考基準VREF或調整參考電阻Rref0的大小來實現，很容易得到穩定的小電流和補償校準。
由於電阻的失配，參考電阻Rref0的兩端電壓將會受到其驅動負載的端電壓Vb的影響。同時由於是恆流源，Vb肯定會隨負載的變化而變化， 從而就會影響恆流源的穩定性。顯然這對高精度的恆流源是不能接受的。所以R1，R2，R3，R4這4個電阻的選取原則是失配要儘量的小，且每對電阻的失配 大小方向要一致。實際中，可以對大量同一批次的精密電阻進行篩選，選出其中阻值接近的4個電阻。
2、開關電源式高耐壓恆流源電路圖
研製儀器需要一個能在0到3兆歐姆電阻上產生1MA電流的恆流源，用UC3845結合12V蓄電池設計了一個，變壓器採用彩色電視機高壓 包，其中L1用漆包線在原高壓包磁心上繞24匝，L3藉助原來高壓包的一個線圈，L2藉助高壓包的高壓部分。L3和LM393構成限壓電路，限制輸出電壓 過高，調節R10 可以調節開路輸出電壓。
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