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lm324n引脚图及功能及电压电路图【详细讲解】

发布时间:2020-03-03 13:07人气:

LM324n为四运放集成电路这是大家都知道的,那么它在电路中是起什么作用呢?小编简单的整理一些相关资料,主要解析LM324n在充电器电路的应用,希望能够帮助新手们用最简单的方法记住LM324n的特点及功能。


LM324系列器件带有真差动输入的四运算放大器,具有真正的差分输入。与单电源应用场合的标准运算放大器相比,它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下,静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源,因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。


lm324n引脚图及功能及电压电路图第1图


LM324的特点:

1.短跑保护输出

2.真差动输入级

3.可单电源工作:3V-32V

4.低偏置电流:最大100nA(LM324A)

5.每封装含四个运算放大器。

6.具有内部补偿的功能。

7.共模范围扩展到负电源

8.行业标准的引脚排列

9.输入端具有静电保护功能


二、lm324引脚图功能

LM324是四运放集成电路,它采用14管脚双列直插塑料(陶瓷)封装,外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。


特点                                 

内部频率补偿  

直流电压增益高(约100dB)              

单位增益频带宽(约1MHz)    

电源电压范围宽:单电源(3—32V);                    

双电源(±1.5—±16V)  

低功耗电流,适合于电池供电           

低输入偏流  

低输入失调电压和失调电流  共模输入电压范围宽,包括接地  

差模输入电压范围宽,等于电源电压范围  输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V)


1.基准电压VREF形成

外接电源经插座X、二极管VD1后由电容C1滤波。VD1起保护作用,防止外接电源极性反接时损坏TL431。R3、R4、R5和TL431组成基准电压VREF,根据图中参数VREF,=2.5×(100+820)/820=2.80(V),这个数据主要是针对镍氢充电电池而设计(单节镍氢充电电池充满后电压约为1.40V)。


2.大电流充电

(1)工作原理

用LM324制作的充电器接入电源,电源指示灯LED(VD2)点亮。装入电池(参考图片,实际上是用导线引出到电池盒,电池装在电池盒中),当电池电压低于VREF时,IC1-1输出低电平,VT1导通,输出大电流给电池充电。此时,VT1处于放大状态——这是因为电池电压和VD4压降的和约为3.2V(假设开始充电时电池电压约为2.5V),而经VD1后的电压大约5.0V,所以,VT1的发射极一集电极压差远大于0.2V,当充电电流为300mA时,VT1发热比较严重,所以最好用PT=625mW的S8550,或者适当增大基极电阻以减小充电电流(注:由于LM324低电平驱动能力较小,实测IC1—2,IC1—4输出低电平并不是0V,而是约为0.8V)。


(2)充电的指示

首先看IC1-3的工作情况:其同相端10脚通过R13接VREF,R14接成正反馈,反相端9脚外接电容,并有一负反馈通路,所以,它实际上构成了滞回比较器。刚开始时C2上端没有电压,则IC1-3输出高电平。这个高电平有两个放电通路,一个通路是通过R14反馈到10脚,另一通路是经电阻R15对电容C2充电,当充电的电压高于10脚电压V+时,比较器翻转输出低电平;

与此同时,由于R14的反馈作用,10脚电压立即下跳到V-,这时,电容C2通过电阻R15放电,当放电的电压小于10脚电压V-时,比较器再次翻转输出高电平,由于R14的反馈作用,10脚电压立即上跳到V+,此后电路一直重复上述过程,因此,IC1-3的输出为频率固定的方波信号。

其次看IC1-4的工作情况:电池电压经R2、R16分压,接IC1-4的12脚,因为R2最后看IC1-1的工作情况:当IC1-2输出低电平时,显然IC1-1的3脚为低电平,而其2脚通过R1接VREF所以,IC1-1也输出低电平。结合上面的讨论,我们可以看出,R11和VD5两端电压差为零,因此,VD5(饱和指示)不能点亮!

另外,由于IC1-1输出低电平,无论IC1-3的9脚电压如何变化(电容充、放电在该脚形成三角波电压)都不会受IC1-1输出的影响——因为IC1-3的9脚电压(要么高到V+,要么低到V-)始终高于IC1-1的输出,VD6反偏截止!所以,这种状态下,三只指示灯的工作情况分别为:VD2点亮,指示电源正常;VD3闪烁,指示电池充电正常;VD5不亮。


3.小电流充电

当充电一段时间后,电池电压慢慢上升到接近VREF时,IC1—2输出电压慢慢上升,于是,流过R7的电流慢慢减小,即流经VT1基极的电流慢慢减小,因此VT1输出的电流也会慢慢减小,但电池电压还会持续不断地缓慢上升,当电池电压几乎等于VREF时,IC1-2会输出较高电压,这时IC1-1的3脚电压高于2.80V(反相端2脚的输入端电压),比较器翻转输出高电平。

该电压有两个作用:一方面会使VD5正偏导通被点亮(此时,IC1-4输出还是低电平),指示充电饱和;另一方面VD6也正偏导通,而R17很小,实际上是强制C2上端为高电平,所以IC1-3的9脚电压高于10脚电压,IC1-3被强迫输出低电平,VD3因无正偏压而熄灭。

虽然,从外在的表现看充电灯熄灭,饱和灯点亮在某一时刻瞬间转换完成,但是实际上充电过程却是逐渐过渡的:当电池电压远低于VREF时持续大电流充电,当电池电压接近于VREF时充电电流慢慢减小,直至逐渐充电趋近零——即使饱和灯点亮时,小电流充电仍在继续!所以这种状态下,三只指示灯的工作情况分别为:VD2点亮,指示电源正常;VD3不亮;VD5点亮(饱和指示,小电流充电)。


4.IC1-4的用途

从上面2、3内容的分析中可以看出,无论电路是大电流或小电流充电,IC1-4的输出一直是“低电平”,好像它没有什么作用似的,还不如直接把VD3、VD5负极接“地”?刚开始设计时,确实没有考虑用IC1-4,把VD3、VD5的负极直接接地。

然而,当制作好后通电工作时发现一个问题:当不装电池通电时,饱和指示灯VD5点亮——这显然不合适!因为,没装电池时VT1处于微导通状态,IC1-2的5脚电压高于VREF,IC1-2输出高电平,于是IC1-2也输出高电平,VD5点亮。

若在原理图中接入IC1-4,没装电池时VT1处于微导通状态,IC1-4的12脚电压也会高于VREF,因此,IC1-4输出高电平,这样VD5就不能点亮。需要说明一点,外接输入电压不能太高,也不能太低。输入电压太高,大电流充电时调整管发热严重;另一方面,IC1-2输出高电平的时间会因为电源电压较高而提前超过VREF(设定值),这样就会给我们一个错觉,电池很快就充满了!

实际上并非如此。输入电压太低也不好,同上面的分析一样,IC1-2输出高电平的时间会因为电源电压较低而迟后,更有甚者,也可能永远达不到VREF,充电指示灯一直闪烁,但大电流充电过程早已结束。所以,外接电压太高或太低,充电和饱和指示的状态是不准确的。


总结

从这电路的制作过程来看,以我个人经验而言,主要有以下几点可以借鉴,与君共勉

一,先弄懂电路原理,抄板或是找到相关图纸。

二,制订改动方案,和修改相关参数。

1、首先,是改变压器。按照原电压相应改动次输出绕组的匝数,其它绕组(如辅助绕组、12V后级IC供等)不变动。如果想保持原功率不变输出电压减小要增大输出电流就加粗线径。

2、当原充电器的输出电压大范围改低以后,431和光耦817周边元件的参数要相应改变。改到多少最适合,那要跟据实际计算和实验来定。

三,细心调试,当改好电源后。

先必须要进行低压测试,后级输出部分加一个相得的输出电压(不要在反接二极管后面)。有的光耦发光二级管部分是接在IC电源12V绕组的,也要分别加上另一组12V电压。充电器输出改为12V输出的可以共用一个12V电源。加好电压后测试基准、反馈电路各部分参数是否正常。一切正常后,再串60W灯泡上电。如无问题就大功告成。

四、必要工具,除万用表外,示波器是必备工具。

利用示波器可以直观的看到驱动波形和占空比。可以,发现波形和占空比对电路的影响,对电源效率的影响。可以对电路进行测试,和适时调试。在测试中发现问题,以便及时更正。在调试中可以还原和发挥充电器的最大性能。


lm324n应用电路图:


lm324n引脚图及功能及电压电路图第2图


管脚定义为:

1 、第一路运放输出;

2 、第一路运放反相输入;

3 、第一路运放同相输入;

4 、输入电压正极;

5 、第二路运放同相输入;

6 、第二路运放反相输入;

7 、第二路运放输出;

8 、第三路运放输出;

9 、第三路运放反相输入;

10、第三路运放同相输入;

11、工作地;

12、第四路运放同相输入;

13、第四路运放反相输入;

14、第四路运放输出。


lm324n引脚图及功能及电压电路图第3图


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