手机充电器电路设计

11课题名称........................................................................................................................................................2...2设计主体要求及内容...................................................................................................................................2...3课题分析与方案论证...................................................................................................................................2...3.1方案一............................................................................................................................................2...3.2方案二............................................................................................................................................4...4各局部电路设计...........................................................................................................................................5...4.1整流滤波电路................................................................................................................................5...4.2恒压电路........................................................................................................................................5...4.3恒流电路........................................................................................................................................7...4.4充电提示电路................................................................................................................................8...5组装调试........................................................................................................................................................8...6元器件的选择...............................................................................................................................................8...7设计总结及改进意见...................................................................................................................................9...7.1本方案特点及存在的问题...........................................................................................................9..7.2改进意见及其他设想...................................................................................................................9..8设计心得.....................................................................................................................................................9...参考文献21课题名称2设计主体要求及内容通信技术的高速发展促使手机种类众多，也导致手机充电器也是多种多样，本设计设计并制作一套手机通用锂电池的充电器。充电器的简单工作过程如下：交流输入电压经电容降压，二极管整流桥整流后变成直流电，经隔离二极管和滤波电容对手机充电，随着充电时间的增长，电池两端的电压也升高，通过分压器将此电压引入基准电压比较器，其中三个比较器带三个指示灯，分别指示充电的状态，当三个灯全亮时，表示充电已满。通过以上的工作过程描述结合生活经验设计手机实用充电器电路。技术要求：能够顺利为锂电池充电，有必要的显示、保护功能，充电电压4.2V，充电限制电压4.5V。设计并调试正常，要求总投资不得高于20元。3课题分析与方案论证从课题上可以看出设计的主体要求是将市电变换为符合要求的直流电源，整体上应该有降压、整流、滤波、恒压电路。降压电路可以用最简单的变压器完成，将220V电压变为10V左右的低压，为了优化波形使其更加稳定可采用滤波电容去除高频干扰。手机通用的锂电池充电电压为4.2V，因此需要设计一个恒压源电路。充电电流在一定程度上影响了充电的时间，过高的电流会缩短电池的使用寿命，所以我们还需要一个可靠地恒流源来保证充电的时间和手机的使用寿命。当上述条件都具备时对于不同容量的手机电池充电时间是不一样的，因此需要一个不以时间为参考的充电完成信号，我们可以根据电池两端的电压是否达到标准电压来判断是否充满电。3.1方案一本方案采用的是现行手机充电器的通用电路，主要是由开关电源和充电电路组成的。31NI1ISflpjIs.2a£55皿/充电端1CHPW,S05C101检测C1OUFZD2R5.9-VDI交航Rl1OV3.3K„R1R13.1原理图制作成功后该充电器能自动识别电池极性，自动调整输出电流使得电池达到最佳充电状态，可保护电池延长电池寿命。充电饱和时七彩灯会自动熄灭。当接入电源后，通过整流二极管VD1、R1给开关管Q1提供启动电流，使Q1开始导通，其集电极电流Ic在L1中线性增长，在L2中感应出使Q1基极为正，发射极为负的正反馈电压，使Q1很快饱和。与此同时，感应电压给C1充电，随着C1充电电压的增高，Q1基极电位逐渐变低，致使止，这时二极管VD1导通，高频变压器T初级绕组中的储能释放给负载。在VT1截止时，L2中没有感应电压，直流供电输人电压又经R1给C1反向充电，逐渐提高Q1基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样，由变压器T的次级绕组向负载输出所需要的电压，在C4的两端获得9V的直流电，供充电电路工作。在充电电路中Q2与CH(七彩发光二极管)组成充电指示电路。R7与PW(红色二极管)组当充电端1接电池的正，端2接电池的负时，充电回路是电源的+、Q5(发射极)、Q5(集电极)、端1接+、Q7(饱和)、端2接-;当充电端2接电池的正，端1接电池的负时，充电回路是电源的+、Q4(发射极)、Q4(集电极)、端2接+、Q6(饱和)、端2接-。即可完成自动极性的识别，保证充电回路自动工作。4本方案是前期分析的具体实现，也是比较简单的一种。—«I—V.2原理图该电路有四部分组成电源输入电路、恒流电路、恒压电路、充电指示电路组成。电源输入电路由交流电220V电压经过变压器T(二次侧电压9V)、整流桥、滤波电容C后，产生8.1V的直流电压。该电压经过恒流电路恒压电路处理后对电池充电。同时随着电池两极板电压的升高充电电流将逐渐减小。当电池电压到达低使V3截止VL熄灭，提醒用户充电结束。54各局部电路的设计4.1整流滤波电路变压器源边是220V交流电，二次侧电压为9V经过四个二极管组成的整流桥就变为了直流电，DE电压为8.1左右，滤波电容是为了滤除交流成分。在实际购买原器件时为了降低成本和焊接方便2A、50V。4.2恒压电路在这边部分电路中使用了TL431°TL431是TLST公司研制开发的并联型三端稳压基准，其突出优点是封装简单(型如三极管)、参数优越(高精度、低温漂)、性价比高(民品1.3〜1.5元/只)，是作为电压基准的良好选择。其电压调节范围为2.5V〜36V。本方案中的接法类似于下图(b)调节电位器RP1就可以调节输出电压，这也正是本方案的一大优点，可以做到电压连续可调，这样不仅可以为手机电池充电还可以作为电源为其他电子芯片、元件供电。6F♦F♦>Uo=2.5VVo=2.5aUo=2.5VTL431TL431TL431图421TL431原理图图4.2.2恒压电路BC电压可以被精确的调整到一个值，再经过V的CE管压降就得到充电电压74.3恒流电路BV终提供给手机电池。RP2可以调节基极电流，就可以由IB调节整个充电电流的大小84.4充电提示电路图4.4充电提示电路没有充满而是进入恒压充电方式，在恒流充电阶段，电池充到70%的总容量时通常需要约30%的充电时间，而在恒压阶段用70%的充电时间仅能充30%的总电池电量。这是由于电池具有内部电阻。电池内部电阻越低，电池充电时间就越短。为了保证电池能够充满可在VL熄灭后继续充电1~2个小时，当充电电流降至100mA以内时则应停止充电。这使得本方案有了一个缺陷，当二极管灯灭时不能说明电池已经充满，需要特别说明否则一般用户会自然的认为充电结束而致使电池充不满。5组装和调试组装时选用的是11*8cm的PCB电路板，变压器独立放置。依据电路图从左至右从中间到两边依次焊接。由于变压器独立放置所以将变压器安排在最后焊接。RP的电阻值使得充电电压为4.2V再调节RP2的电阻阻值使得充电电流为200mA左右。6元器件选择RW；9R2~R5均选用1/4W碳膜电阻；RP1和RP2均选用小型线性电阻或可变电阻器；C选用电压值为16V的电解电容；VL选用红色LED发光二极管；7设计总结及改进意见7.1本方案特点及存在的问题本次设计制作是结合之前学习积累的实际引用，具有典型性，设计思路简单，易于初学者接受，所用元器件都是常用的，达到了设计任务中的要求可以安全的给手机充电器充电。本方案最大的问题就是在充电结束时没有明确的信号，尽管有二极管指示灯但是不能准确的反应充电的饱和程度，当然这也是本方案简单的一个原因。变压器的体积、重量、价格都是本方案中排名第一的，与方案一中的高频变压器相比差距很大，高频变压器体积小，在价格上与使用的变压器相比相差十倍之多。但是，方案一先经过整流，整流后的电压仍有110V左右，调试时过于危险。所以，经过综合考虑还是方案二最好。7.2改进意见及其他设想在自动断电功能方面需要有所改进，先进行恒流充电再进行恒压充电当电流达到饱和时发出提示本次电力电子课程设计我共用去半个多月的时间。一开始我便在书上、网上查找有关充电器的资多小时的时间，之后上电调试。首先是调节RP1的电阻值使得充电电压为4.2V再调节RP2的电阻阻值使得充电电流为200mA左右。我由于之前方案论证阶段准备充通过这次做充电器，加强了我的动手、思考和解决问题的能力。我从得到题目就认真思考设计方案，不断完善自己的方案。之后我又自己买元器件，认识了不少元器件，学到了许多课本上学不到的知识。后来我又焊板子，自己调试结果在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老想着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。我认识到理论与实践有一定的差距，因此我们要多实践，锻炼自己解决问题分析问题的能力。我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我了解了很多元件的功能，尤其是认识了TL431型精密稳压集成电路，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件印象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。这么长时间的电力电子课程设计，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计者为我们的社会付出的巨大努力。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们有机会