毕业设计（论文）-手机电池充电器的制作.doc

姓姓 名名 专专 业业 班班 级级 08 电子（1）班 论论 文文 名名 称称 手机电池充电器的制作 指指 导导 教教 师师 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 专业（班）：专业（班）： 0808 电子（电子（1 1） 姓名：姓名：陈慧敏陈慧敏 学号学号: :0810116908101169 课题名称、主要内容和基本要求：课题名称、主要内容和基本要求： 课题课题名称：名称： 手机电池充电器的制作 主要内容：主要内容： 本设计以芯片 ct3582 为核心控制电 池正常充电，同时也采用振荡电路为充电 作准备，稳压电路使电路中的电压，电流 趋于稳定起到保护作用。 设计设计要求：要求： 1、可以实现手机电池充电基本功能 2、充电准备由绿 led 显示，充电由白 led 显示，充 满由红 led 显示. 3、对电流，电压过大情况起到保护作用 进度安排：进度安排： 周次周次工作内容工作内容执行情况执行情况 13选定题目、搜集资料完成 4 选择方案、技术可行性分析、 方案论证与确定 完成 5 修改开题报告、评定开题报 告 完成 6 由老师对方案的制作要求作 指定说明并改良 完成 7 电路原理图设计、采购元器 件 完成 89硬件的实现（焊接技术、相 关仪器设备的使用） 完成 1415整个设计的硬件调试完成 16 演示制作成品、讲解设计思 路、回答提问 指导教师评语 指导教师签名： 评阅教师评语 评阅教师签名： 毕业设计（论文）成绩 答辩委员会主任签名： 目录目录 摘要摘要 .8 abstract.8 前前 言言9 一、方案论证一、方案论证.9 1.1 方案一9 1.2 方案二9 1.3 方案选择9 二、系统硬件设计二、系统硬件设计10 21 充电器的设计电路图 10 2.2 充电的调试电路设计选择10 2.2.1 振荡电路振荡电路.10 2.2.2 稳压电路稳压电路.10 过压保护过压保护11 过流保护过流保护11 2.3 充电的控制电路设计选择11 2.3.1 充电电路充电电路.11 三、系统硬件主要元器件介绍三、系统硬件主要元器件介绍11 3.1 芯片 ct3582 .11 3 3. .1 1. .1 1 特特点点.11 3 3. .1 1. .2 2 脚脚位位图图说说明明 12 3 3. .1 1. .3 3 应应用用电电路路图图 .12 3 3. .1 1. .4 4 功功能能描描述述 .13 3 3. .1 1. .4 4. .1 1 电电池池检检测测.13 3 3. .1 1. .4 4. .2 2 电电池池空空载载.13 3 3. .1 1. .4 4. .3 3 正正常常充充电电及及饱饱和和检检测测 .13 3 3. .1 1. .4 4. .4 4 短短路路保保护护.13 3.2 充电电路总图 .13 3.3 元器件清单 .15 3.4 毕业设计小结15 致谢致谢 .15 参参考考文文献献 .16 附录一附录一17 摘要摘要 本设计运用反激式开关电源工作原理实现了手机万能充电器。 本充电器由振荡电路、稳压电路、充电电路三部分组成。当手机电池 正确放置到万能充电器上时绿灯亮表示开始充电；充电过程中充电指示白 灯保持闪烁，手机电池充满电时白灯灭红灯亮。 关键词：关键词：反激式开关电源、手机万能充、振荡电路、稳压电路、充电电路 abstract this article introduces a kind of switch power flyback type using the principle of universal charging mobile work plan. by oscillating circuit, this charger voltage circuit, charging circuit of three parts. when cell phone batteries positioned properly to universal charger lights says when start charging; charging process white lights flashing charging instructions to keep cell phone battery full of electricity, when the red light is white lamp. key word: flyback type switch power supply；mobile universal charger；oscillating circuit；voltage circuit；charging circuit 前前 言言 随着科技的进步，人们从最初的书信联系,到现在,大部分人人手一部手机，但 是手机也需要电池来维持，所以便有了充电器。充电器有以下几种： 1.直充。直接插在手机上的那种。这种充电器随手机有配，突出特点是即充 即用，充电时间短。 2.座充。有两个槽位，前面可以放手机，后面可以放电池。座充里面有一个 芯片（只读存储器 rom） ，固化了一些编码，电池插入充电器后，充电器读出 编码，就知道是何种电池，执行相应的充电过程，一切都是事先安排好的。 3.万能充。放上一块电池就能直接充电。它的特点是使用方便，不必像座充 那样准备两样东西，即使出了问题也不会殃及手机。早期的万能充电源部分只 是简单的电容降压电路，容易出故障也不安全，现在的万能充基本都是开关电 源了，稳定性不错。 综上所述，万能充是最方便的充电器，随时随地只要有电源就可以充电，重 点是不伤害手机，所以我们此次就是要做一个万能充。接下来，我们就要开始 准备这次设计的资料。 一、方案论证一、方案论证 1.1 方案一方案一 本设计是为了实现手机电池充电器基本功能充电功能，过压保护，过流 保护。我们可以运用之前我们开关电源所学的知识来实现充电器基本功能所需 要的电路条件，将相关的电路和并完成一个充电器的电路图。 1.2 方案二方案二 可以设法拆除几个现成的充电器，对其电路、功能、数据等进行分析比较， 然后选择符合本次设计的充电器作进一步的分析与测试。 1.3 方案方案选择选择 第一个方案关键在于系统调试，如果电阻数值调试不对，在测试成品时整 个电路就会容易烧坏。这样会导致成本提高，同时也要相对的耐心和精力。第 二个方案整个电路的数值已经确定的，不需要再慢慢调试。经过综合比较，我 采用了第二个方案。 二、系统硬件设计二、系统硬件设计 21 充电器的设计电路图充电器的设计电路图 2.2 充电的调试电路设计选择充电的调试电路设计选择 2.2.1 振荡电路振荡电路 vt113001 与开关变压器 t2 组成 交流 220v 经过 d1（二级管）半波整流，所以形成 100v 左右的直流电压 （u0=0.45ui） ，该电压经过变压器 t2 初级绕阻加到三极管 vt113001c 级,同时 该电压经过启动 电阻 r2 为三极管 vt113001b 极提供正向电压，使其导通。 此时三极管和开关变压器 t2 组成的间歇振荡电路开始工作，t2 初级绕阻中有 电流通过，由于正反馈的作用，在变压器 t1 感应的电压通过反馈电阻 r3 和电 容 c2 加到 vt113001 的 b 极，使三极管 b 极导通电流加大，迅速进入饱和区。 随 c2 两端电压不断增大，三极管 vt28050b 极电压逐渐降低，使 vt113001 逐 渐退出饱和区，集电极电流开始减少，t2 初级绕阻 产生磁通量开始减少，t1 绕阻感应的负反馈电压使 vt113001 迅速截止，完成一个振荡周期。在 vt113001 进入截止期间，t3 绕阻就感应到 10v 左右的交流电压，作为一个后 级的充电电压。 2.2.2 稳压电路稳压电路 该电路由主要三极管 vt28050、稳压二极管 zd1 等组成。 过压保护过压保护 当输出电压升高时，在变压器 t1 反馈的绕阻端，感应的电压就会升高，则电 容 c3 所充电压升高。当电容 c3 两端电压超过 zd1 等稳压值时，稳压二极管 zd1 激穿导通，三极管 vt113001 基极电压拉低，使其导通时间缩短或迅速截 止，经开关变压器耦合后，使次级输出电压降低。反之使输出电压升高，从而 确保输出电压稳定。 过流保护过流保护 在接通电源瞬间或当某种原因使三极管 vt113001 的电流过大时，在 r4、r1 上的压降就大，使过流保护管 vt28050 导通，vt113003 截止，从而有效防止 开关管 vt28050 因冲击电流过大而损坏。通知电阻 r1 上的压降，使电容 c3 两端电压升高，此后过流保护过程与稳压原理相同。三极管 vt28050 是过流保 护管，r4 和 r1 是 vt113003 的过流取样保护电阻。 2.3 充电的控制电路设计选择充电的控制电路设计选择 2.3.1 充电电路充电电路 由芯片 ct3582 和发光二极管、c4、in4937 组成。 从变压器 t 的次级绕组感应出交流电压 10v 经过二极管 in4937 整流，c4 滤波。输出电压为 4.2v 的直流电压加到电池两端。芯片的 5、8 脚为供电输 入端；当电池正极接入 7 脚，电池负极接入 1 脚时则 2 脚接入的确认（绿） led3 亮；当电池刚接入电路时，芯片的 8 脚输出的电平越低，充电指示灯 led2(白)闪烁放光强，随着充电时间延长，电池所充的电压慢慢升高，芯片的 8 脚输出的电压慢慢升高，充电指示灯 led2（白）闪烁发光逐渐变弱。当电 池慢慢充到 4.2v 左右时，芯片 6 脚电位也达到其内部的参考电压。此时芯片 内部电路动作，使其 8 脚电压输出高电平，充电指示灯 led2（白）不在闪烁 发光而熄灭，充满指示灯 led1（红）由灭变亮。 三、系统硬件主要元器件介绍三、系统硬件主要元器件介绍 3.1 芯片芯片 ct3582 3 3. .1 1. .1 1 特特点点 支持普通三灯模式及二灯模式 自动识别电池极性 充电电流大 充电饱和电压 4.25v(典型值),可通过 l1 调整 空载时稳压输出 短路保护功能 极少的外围器件 3 3. .1 1. .2 2 脚脚位位图图说说明明 3 3. .1 1. .3 3 应应用用电电路路图图 3 3. .1 1. .4 4 功功能能描描述述 3 3. .1 1. .4 4. .1 1 电电池池检检测测 在 vdd 断开的情况下接入电池 ,ct3582 会通过自动 “极性识别“系统对电池 极性进行判断并做出相应控制 ,使电池检测指示灯 l1 亮,表示电池已正常接 入电路.当选用三灯模式时 ,如果电池电压小于 4.25v(典型值),则 l2 闪烁, l3 熄灭,表示该电池需要进行充电 ;如果电池电压大于或者等于 4.25v(典型 值),则 l2 熄灭,l3 亮,表示该电池已经充满 ,不需要继续充电 .当选用二灯 模式时,如果电池电压小于 4.25v(典型值),则 l2 闪烁,表示该电池需要进行 充电;如果电池电压大于或者等于 4.25v(典型值),则 l2 常亮,表示该电池 已经充满,不需要继续充电 . 3 3. .1 1. .4 4. .2 2 电电池池空空载载 当 vdd 连通而尚未接入电池时 ,l1,l2 常亮;此时 btp 与 btn 两端之间的 电压差为 4.17v(典型值). 3 3. .1 1. .4 4. .3 3 正正常常充充电电及及饱饱和和检检测测 vdd 连通并且接入未满电池时 ,电源开始通过 ct3582 的控制对电池进行 正常充电(此时不论电池以何种极性接入电路 ,均能正常充电 ).电池两端电 压缓缓升高 ,若选用三灯模式 ,则此时 l1 亮, l2 闪烁,l3 熄灭,表示电池正 在被充电;当电池电压升高到 4.25v(典型值)时,l2 熄灭,饱和检测指示灯 l3 亮,表示充电过程结束 ,电池已饱和 ;若选用二灯模式 ,充电时 l2 闪烁,饱 和时 l2 常亮. 3 3. .1 1. .4 4. .4 4 短短路路保保护护 若充电过程中 ,发生电池短路的情况 ,则 ct3582 内部“短路保护“系统会 自动将充电回路切断 ,避免产生大电流 .此时若选用三灯模式 ,l1,l2 熄灭, l3 亮,若选用二灯模式 ,则 l1 熄灭,l2 常亮,表示电池没有正常接入电路 . 3 3. .2 2 充充电电电电路路总总图图 3 3. .3 3 元元器器件件清清单单 序号类型数量 1 二极管 in4007 2 2 4.7uf 电容 1 3 22uf 电容 1 4 470 电阻 1 5 2200k 电阻 1 6 27 电阻 1 7 220uf 电容 1 3.4 毕业设计小结毕业设计小结 本次设计的充电器值得肯定的地方：（1）焊接的电路板比较美观。 （2）在测 试充电器功能时一次性通过，没有出现故障，非常顺利。充电器待改进的地方： （1）充电器功能有待增加。比如不用直接将电池从手机里拿出单独充电，可以 用 usb 数据线连接充电器直接充手机内置电池。 （2）充电时间缩短。这方面可 以考虑自动识别正负极及快速充电、涓流充电方式；判别调控截止电压电流及 过充保护，短路/温度补偿保护功能。 致谢致谢 通过这一次的毕业设计，我对一些专业知识和电子设计有了更深的了解， 同时也尝试着去应用自己的所掌握的知识。本次设计主要是对开关电源应用， 同时加上电路等知识，设计一些课题。经过几天的奋战,我感受很深 。 毕业设计不仅给我们提供了一个很好的展现应用自己所掌握的知识的平 台,又是检验自己所学知识的一次考核 . 充电器是我们生活中不可或缺的一部分，而老师也说充电器是一个比较 有难度的设计，所以我打算挑战一下，便选择了充电器这个设计。 其实做毕业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，所以在这次设计过程中，我了解了很多元件的功能，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，通过动手实践让我对各 个元件映象深刻。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。所以这个毕业设计对我的作用是非常大的。 8 10pf 电容 2 9 芯片 ct3582c 1 10 三极管 13001 1 11 三极管 s8050 1 12 二极管 4937 1 经过这次的毕业设计，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。从开始时满富盛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。生活就是这样，汗水预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。通过实验，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为我们的社会付出。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，但我们可以克服种种困难，把握住这次机会，将理 论和实践结合；我想说，确实很累，但当我看到自己所做的成果时，心中也 不免产生兴奋。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实验必将成为我人 生旅途上一个非常美好的回忆！ 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论 知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得 出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的 能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的， 难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处， 对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。 这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最 后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很 多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位 指导老师再次表示忠心的感谢！ 参参考考文文献献 1陆治国 主编实用电源技术手册 开关电源分册 2 网站 3 中国电子网 附录附录一一 反激式开关电源资料： 顺便指出，在控制开关 k 关断的 toff 期间，变压器铁心中的磁通 主 要由变压器次级线圈回路中的电流来决定，这就相当于流过变压器次级线圈 中的电流所产生的磁场可以使变压器的铁心退磁，使变压器铁心中的磁场始 状态。 由于控制开关突然关断，流过变压器初级线圈的励磁电流突然为0， 此时，流过变压器次级线圈中的电流就正好接替原来变压器初级线圈中励磁 电流的作用，使变压器铁心中的磁感应强度由最大值bm 返回到剩磁所对应 的磁感应强度 br 位置，即：流过 n3 绕组电流是由最大值逐步变化到 0 的。 由此可知，反激式变压器开关电源在输出功率的同时，流过次级线圈回路中 的电流也在对变压器铁心进行退磁。 图 1-20 是反激式变压器开关电源，工作于临界连续电流状态时，整流 输入电压 uo、负载电流 io，变压器铁芯的磁通 ，以及变压器初、次级电 流等波形。 图 1-20-a）中，变压器次级线圈输出电压 uo 是一个带正负极性的脉冲 波形，一般负半周是一个很规整的矩形波；而正半周，由于输出脉冲被整流 二极管限幅，当开关电源工作于连续电流或临界连续电流状态时，输出波形 基本也是矩形波。因此，整流二极管的输入电压uo 的正半周幅度与输出电 压 uo 或储能滤波电容的两端电压基本相同。因此