手机电池充电器的制作 毕业设计论文.doc

毕业设计（论文）任务书 课题名称、主要内容和基本要求： 课题名称： 手机电池充电器的制作 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： 周次 工作内容 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 摘要 .8 abstract.8 前 言 9 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 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 .10 2.2.2 稳压电路 .10 过压保护 11 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 .11 三、系统硬件主要元器件介绍 11 3.1 芯片 ct3582 .11 3.1.1 特 点 .11 3.1.2 脚 位 图 说 明 12 3.1.3 应 用 电 路 图 .12 3.1.4 功 能 描 述 .13 电 池 检 测 .13 电 池 空 载 .13 正 常 充 电 及 饱 和 检 测 .13 短 路 保 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 .15 参 考 文 献 .16 附录一 17 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：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 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 1.1 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 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 21 充电器的设计电路图 2.2 充电的调试电路设计选择 2.2.1 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 该电路由主要三极管 vt28050、稳压二极管 zd1 等组成。 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 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 2.3.1 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 3.1 芯片 ct3582 3.1.1 特 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 3.1.2 脚 位 图 说 明 3.1.3 应 用 电 路 图 3.1.4 功 能 描 述 电 池 检 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 . 电 池 空 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 ). 正 常 充 电 及 饱 和 检 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 . 短 路 保 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 . 3.2 充 电 电 路 总 图 3.3 元 器 件 清 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 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。 参 考 文 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 。 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 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 ， 整 流 二 极 管 的 输 入 电 压 uo 的 幅 值 up 与 半 波 平 均 值 upa 以 及 整 流 输 出 电 压 uo 均 基 本 相 等 。 图 1-20-b） 是 变 压 器 铁 芯 中 磁 通 量 变 化 的 过 程 ， 在 控 制 开 关 接 通 期 间 ， 变 压 器 铁 芯 被 磁 化 ； 在 控 制 开 关 关 断 期 间 ， 变 压 器 铁 芯 被 退 磁 。 因 此 ， 在 ton 期 间 ， 变 压 器 铁 芯 中 的 磁 通 量 是 由 剩 磁 sbr 向 最 大 磁 通 sbm 方 向 变 化 ； 而 在 toff 期 间 ， 变 压 器 铁 芯 中 的 磁 通 量 是 由 最 大 磁 通 sbm 向 剩 磁 sbr 方 向 变 化 。 图 1-20-c） ， 是 反 激 式 变 压 器 开 关 电 源 工 作 于 临 界 电 流 状 态 时 ， 变 压 器 初 、 次 级 线 圈 的 电 流 波 形 。 图 中 ， i1 为 流 过 变 压 器 初 级 线 圈 中 的 电 流 ， i2 为 流 过 变 压 器 次 级 线 圈 中 的 电 流 （ 虚 线 所 示 ） ， io 是 流 过 负 载 的 电 流 （ 虚 线 所 示 ） 。 在 控 制 开 关 接 通 期 间 ， 变 压 器 铁 芯 被 初 级 线 圈 电 流 磁 化 ； 在 控 制 开 关 关 断 期 间 ， 变 压 器 铁 芯