题材充电器1.doc

1. 概 述 1.1 课题研究的背景随着电子技术的不断发展，更多小型电子产品进入市场，尤其是手机、数码相机、MP3和CD等新型小电器逐步进入电子市场，使得电池的使用日益普及。然而一般的干电池由于能量密度不足，只能应用于耗电量较小的电子产品，如闹钟、计算器等；碱性电池容量增大使用持久，但绝大部分为非环保的含汞电池。充电电池的使用，既可以大大满足对电池电力的需求又能减少环境污染。现常见的充电电池有镍氢(Ni-Mh)、镍镉(Ni-Cd)及锂电池等，其中锂电池电压高，锂锰(Li-Mn)黾池基本电压为3.OV、锂一亚硫酸氯(Li-SOC12)电池电压高达3.6V，锂离子(Li-Ion)电池电压为3.OV-4.OV。随着充电电池的使用普及，对于充电器的技术要求也越来越高。市售的几元到十几元的廉价充电器功能少、充电电流小，缺少保护功能，甚至还可能是质量低劣的不合格产品。一个好的充电器售价高，其中不乏有性能、功效不能令人满意的。由此出现有电子爱好者自制充电器，虽然电路粗犷，但性价比较高。设计和制作充电器一般原则是以满足需求为前提，尽量采用常用的电子元件、不用昂贵的专用集成电路，既便于制作又降低费用。充电器设计要求应以实用、安全、方便为原则：(1)可以对常用的14节镍镉、镍氢或锂电池进行单独充电，互不影响；(2)可以选用多种电压值进行充电，以满足不同种类、不同容量电池充电的需要；(3)充电器应具有保护措施，防止电池过充；(4)为消除镍镉电池的记忆效应、恢复电池的容量，充电器应具有放电功能。若扩展其他功能，则可适应增加LED充电状态显示，限制充电电流功能，低噪声，反充电保护等。1.2 本课题研究的意义便携式电子产品的快度发展，促使电池的品种增加及性能提高，并且使可充电电池的产量大增，同时对充电器的要求也趋于效率高、体积小、成本低、重量轻并且安全实用。万能充电器是一个典型的电子技术和电器结合的产品,我们时刻都离不开它。开展本课题的研究，可以掌握产品的设计过程，拓宽在电子技术新领域产品的设计能力，充分锻炼我们的应用贯穿能力。我们可以用电子技术和电器设计结合的方法、比较详细地综合考虑设计思路、学会整理、搜集有关科学技术的先进信息、了解比较前沿的科技和生产技术、充分把我们三年来学过的各种知识，应用在思路、设计、模型与实物制作中。2.万用充电器设计的基本理论2.1 常用充电电池的类型电池是一种化学电源，通常分为一次电池和二次电池。一次电池是一次性应用的电池，二次电池是可多次反复使用的电池，即可充电电池和蓄电池。目前经常使用的充电电池有：酸电池（LA）、镉镍电池（NiCd）、镍氢电池（NiMH）和锂离子电池（Liion）等。小型充电器主要指的是对镉镍电池(NiCd)、镍氢电池(NiMH)、锂离子电池(Li-ion)三种类型电池充电。2.2常用充电电池的特点2.2.1 镉镍电池 工作电压为1.2V左右，具有优良的大放电性能，可靠性高，电池种类多，充放电次数多（可重复500左右），使用寿命长，稳定耐用。重量比能量为50，体积比能量为150。自放电率为每月15%30%。缺点是镉价格较高且污染环境，镉镍电池还具有记忆效应。 电池的记忆效应是指电池放电不完全就再次充电，那么在下次再放电时就不能放出全部电量。因此，镉镍电池充电前每节电池应放电至1V（放电终止电压）以下。2.2.2 镍氢电池 工作电压为1.2V左右，能量高，是镉镍电池的1.82倍。具有良好的冲放电性能，可随充随放、快充深放，无记忆效应。不含有害物质，对环境无污染。电池种类多。具有较好的低温放电性。充放电次数多（可重复500次以上）。重量比能量为6080，体积比能量为240300。其缺点是自放电率较高，为每月25%35%；无耐过充特性，即在镍氢电池端电压达到要求值时应停止充电。2.2.3 锂离子电池 工作电压为3.6V左右，能量高。具有良好的冲放电性能，放电曲线平稳，可随充随放，无记忆效应。不含有害物质，对环境无污染。电池种类多。充放电次数多（可重复1000次以上）。重量比能量为120140，体积比能量为300。自放电率为每月2%5%。锂离子电池在充电过程中的充电电压高于规定电压，充电电流超过规定电流；或在放电过程中有过大的放电电流；或放电到终止放电电压（电压小于2.5V）后还继续放电，这些都会损坏锂离子电池或使之报废。 2.3 常用充电器的充电方式充电电池充电的常用方法，以充电方式来分有恒定和脉冲两种常见的方式；以充电电流来分有慢速充电（涓流充电）和快速充电（大电流充电）。涓流充电是指用小电流长时间充电，在涓流充电的方式下，通常采用恒定电流和电压方式进行充电，这种方式实现的充电电路比较简单，但充电时间很长，要求充电器的输出电压和输出电流很稳定。过长的充电时间会使电池内部产生“极化”现象，从而降低充电电池的寿命。快速充电是指用大电流充电，用以减少充电时间。在这种方式下若还采用恒定大电流方式进行充电，电池会发热。电池在充到80%以后，若继续大电流充电，电池发热会有较大增加。当温度过高时，电池中的气体产生的压力很大，一种情况是气体通过减压孔外溢，从而使电解液减少，因此会使电池的寿命减小；另一种情况是电池中的气体压力过大，使得电池发生爆炸。同时恒定电流长时间充电同样会产生“极化”现象。 因此，快速充电通常采用脉冲充电方式，即先向待充电电池进行较长时间的恒定大电流充电，然后对待充电电池进行暂短大电流放电（目的是消除“极化”现象），反复多次直至充到规定要求。充电电池上电压达到要求后，电路断开大电流充电电路，然后进行长时间小电流（涓流）充电直至充满（目的是减少电池的发热）。 2.4多用充电器的充电方式蓄电池间歇变流恒压充电方法，先以第一充电电流给蓄电池充电第一充电时间，然后停止第一停止时间，再以第二充电电流给蓄电池充电第二充电时间，再停止第二停止时间，再以第三充电电流给蓄电池充电第三充电时间，再停止第三停止时间，反复循环若干次。本发明采用间歇变流充电方法对蓄电池进行间歇充电，先采用大电流进行快速充电，然后停止充电一段时间，再继续以较小电流进行充电，充电一段时间后再停止充电，如此反复多次以后，再以恒压进行充电，充到一定电量后停止充电；这种间歇变流恒压充电法大大地减少了副反应，增加了电化学的扩散过程，最大限度控制了充电时的失水量，从而延长了电池循环使用寿命。一种蓄电池充电器及充电方法，包括有整流电路、脉冲功率放大及变压电路、充电取样回路和微机控制电路。本发明使用停歇矩形波脉冲充电，脉冲产生段充电的峰值电流始终在理想的充电曲线范围之内，在脉冲停歇段停止充电，让蓄电池有充分的恢复降温时间，消除了一般智能充电器所引起的蓄电池电阻极化和浓差极化，且结构简单，既实现了快速充电、又延长蓄电池的使用寿命。其特征在于：包括有整流电路(1)、脉冲功率放大及变压电路(2)、充电取样回路(3)和微机控制电路(4)；所述的整流电路(1)的输入端与交流电网连接，整流电路(1)的一个输出端与脉冲功率放大及变压电路(2)的输入端连接，脉冲功率放大及变压电路(2)的输出端与充电取样回路(3)的输入端连接，充电取样回路(3)的输出端与待充电电池的两端连接，充电取样回路(3)的采样输出端与微机控制电路(4)的一个输入端连接，整流电路(1)的另一个输出端与微机控制电路(4)的电源端连接。3. 多用充电器的设计3.1电路工作原理3.2电路组成3.2.1稳压电路变压器：降压整流：交流变脉动直流单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，其电路如图1（a）所示。滤波：滤除脉动稳压：进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力图4 集成稳压器符号阻容滤波电路原理与特点及RC元件选择 阻容滤波电路图如下: 阻容滤波电路优点: 1.滤波效能较高 2.能兼降压限流作用 阻容滤波电路缺点: 1.带负载能力差 2.有直流电压损失 阻容滤波电路适用场合:负载电阻较大，电流较小及要求纹波系数很小的情况 阻容滤波电路参数选择: 全波整流 RC2=(2.3106)/rRL R一般取数十至数百WC(mF) 何谓退耦？ 所谓退耦，既防止前后电路网络电流大小变化时，在供电电路中所形成的电流冲动对网络的正常工作产生影响。换言之，退耦电路能够有效的消除电路网络之间的寄生耦合。 退耦滤波电容的取值通常为47200F，退耦压差越大时，电容的取值应越大。所谓退耦压差指前后电路网络工作电压之差。 如下图为典型的RC退耦电路，R起到降压作用： 大家看到图中，在一个大容量的电解电容C1旁边又并联了一个容量很小的无极性电容C2 原因很简单，因为在高频情况下工作的电解电容与小容量电容相比，无论在介质损耗还是寄生电感等方面都有显著的差别（由于电解电容的接触电阻和等效电感的影响，当工作频高于谐振频率时，电解电容相当于一个电感线圈，不再起电容作用）。在不少典型电路，如电源退耦电路，自动增益控制电路及各种误差控制电路中，均采用了大容量电解电容旁边并联一只小电容的电路结构，这样大容量电解电容肩负着低频交变信号的退耦，滤波，平滑之作用；而小容量电容则以自身固有之优势，消除电路网络中的中，高频寄生耦合。在这些电路中的这一大一小的电容均称之为退耦电容。 还有些电路存在一些设置直流工作点的电阻，为消除其对于交流信号的耦合或反馈作用就需要在其上并联适当的电容来减少对交流信号的阻抗。这些电容均起到退耦作用称之为退耦电容。 在放大倍数较高的电路中，后级的信号电流往往比较大，而电源内阻和电源布线的电阻就不容忽视了，较大的信号电流，会在这些电阻上产生压降，这些压降就会“耦合”到前面的小信号放大级的输入端，从而又被重新放大，如此反复，造成恶性循环，于是整个放大电路就无法正常工作，其表现就是产生“自激振荡”。 退耦电路就是要退除掉这种通过电源内阻、或电源布线电阻产生的耦合。使后级的大电流信号不能通过这些电阻重新耦合到前级，以保证放大电路正常工作。 小电流的退耦合电路通常是用阻容滤波电路，该电路中的电阻就称为滤波电阻，他不是什么特殊的电阻，就是普通的电阻，因为是起滤波作用，因此叫做滤波电阻。电路如图1-1所示。把电源插头接入交流220V电压，经变压器T1降压后，输出40V的交流电，再经桥式整流电路转换成直流电，为了得到所需的电压，让40V的直流电压通过三端可调式线性集成稳压器CW317，R1跨接在输出端与调整端之间，从而保证了负载开路时输出电流不小于5mA，R1的最大阻值为240。本电路最大输出电压为37V。R2为输出电压调节电阻；C1为输入端滤波电容，可抵消电路的电感效应和滤波输入端窜入的干扰脉冲；C2是为了减小R2两端纹波电压而设置的；C3是为了防止输出端负载呈容性时可能出现的阻尼振荡；VD1、VD2是保护二极管。保护护电路 该电路主要由三极管VT1、稳压二极管VDZ1等组成。 过压保护：当输出电压升高时，在变压器T的1-2反馈绕组端感应的电压就会升高，则电容C2所充电压升高。当电容C2两端电压超过稳压二极管VDZ1的稳压值时，稳压二极管VDZ1击穿导通，三极管VT2的基极电压拉低，使其导通时间缩短或迅速截止，经开关变压器T1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VT2的电流过大时，在R5、R6上的压降就大，使过流保护管VT1导通，VT2截止，从而有效防止开关管VT1因冲击电流过大而损坏。同时电阻R6上的压降，使电容C2两端电压升高，此后过流保护过程与稳压原理相同，这里不再重复。三极管VT1是过流保护管，R5、R6是VT2的过流取样保护电阻。3.3充电电路4.硬件系统可靠性设计4.1元器件选择CW317是可调式三端稳压器,能输出连续可调的直流电压。常见产品如图所示。其中，CW317系列稳压器输出连续可调的正电压，CW337系列稳压器输出连续可调的负电压。稳压器内部含有过流、过热保护电路。R1与RP1并联组成滤波电路，以减小输出的纹波电压。二极管D的作用是防止输出端与地短路时，损坏稳压器。 （a）CW317系列典型应用 （b）CW337系列典型应用 集成稳压器的输出电压Vo与稳压电源的输出电压相同。稳压器的最大允许电流ICMIomax，输入电压Vi的范围为 Vo max（ViVo）minViVo min（ViVo）max （9） 式中，Vo max为最大输出电压；Vo min为最小输出电压；（Vi-Vo）min为稳压器的最小输入、输出压差；（Vi-Vo）max为稳压器的最大输入、输出压差。 CW317，其特性参数Vo1.2V37V，Io max1.5A，最小输入、输出压差（ViVo）min3V，最大输入、输出压差（ViVo）max40V。有Vo1.25（1RP1/R1），如设计Vo=+3V+9V的直流稳压电压源，可取R1240，则RP1min336，RP1max1.49k，故取RP1为4.7k的精密线绕可调电位器。CW137可调集成稳压器典型应用电路如图所示。图中C1是为防止电路发生自激而设定的，VD1是保护二极管。C2接在稳压器调整端和接地端之间，其作用是将RP1上的纹波旁路掉，以提高稳压器的纹波抑制性能。接人C2后，若输入端或输出端短路，Q的反向高峰电流会流向调整端，使基准电压和误差放大器受损。电路中的叨，可以防止这种现象的发生。4.2硬件电路安装与调试多用充电电路印制电路板如图XX所示，其尺寸比例为1：2。（1） 将插头插入220V交流电源插座中，电源指示灯发光，用万用表（交流挡）测的U1输出电压为40V。（2） 用示波器测电容C1两端的波形，应如图所示。（3） 用万用表测Uo1输出端的电压，调节滑动变阻器RP1，分别测的Uo1输出端电压为3V，4.5V和6V时RP1所对应的电阻值。同时用示波器测电容C3两端的波形，应如 所示，只是电压值不同。（4） 用电阻123代替RP1，分别设置为3V,4.5V,6V三挡输出变换。（5） 把s调到输出6V端，充电电路指示灯发光。（6）4.4元器件清单元件数量规格电阻11240 20 15 10 5 200 330 9.1K 6.8K 1K二极管94007 LED三极管38550 9014 9015电解电容210uF 100uF普通电容20.33uF 1uF变压器1200v40v集成块1CW3175.使用说明5.1固定电池根据电池正负极之间的距离调整金属触片的位置，使触片与电池位置接触正确，并保持金属触片与电池的接触良好，对于引线式电池，将引线插头直接插入对应的插孔中。5.2极性确认:电池装入后若红色极性警示灯亮，表示电池征服极与性与触片电极不对应，必须拨动充电器左侧的切换开关进行极性转换，等待红色极性警示灯灭后表示极性已正确连接。5.3充电确认经过极1性确认后接通电源，电源指示灯量，同时充电指示红灯亮表示进入充电状态。（注：充电器初期若出现充电灯不亮，只有电源和饱和指示灯亮，此种现象基本上是电池电极与触片电极接触不良所导致。必须重复一，二项步骤进行纠正，直直充电红灯进入正常充电状态。）5.4充电完成当充电指示灯完全熄灭，饱和指示灯完全亮时表示充电已经完成。充电时间长不会影响电池的使用效果，因为一般的充电器都会有过压过流的保护功能，具有精确的电池充电状态检测电路，能自动调整充电电流来保护电池。）5.5适用于容量在250-3000毫安时容量手机的锂电池离子2.7伏电池充电5.6充电安全可靠，充电饱和自动关闭。造型美观，轻巧，携带方便，操作简单实用，可以 对绝大多数手机离子3.7伏电池充电（可以充任何3.7伏，250-3000毫安时的手机，小灵通。具有过充，过流保护功能，充满了以后可以自己停止，根本没有必要担心充电时间长了以后对所充电池造成的 损坏）。5.7（操作方法、注意事项等）6.总结时间过得真快，在这段时间里，我学到了很多在学校了学不到的东西，也认识到了自己很多的不足感觉收益非浅，以下是我在实习期间对工作的总结以及一些自己的心得体会。首先，我想谈一下实习的意义。 实习是一种对用人单位和实习生都有益的人力资源制度安排。对接受实习生的单位而言，是发展储备人力资源的措施，可以让其低成本、大范围的选择人才，培养和发现真正符合用人单位要求的人才，亦可以作为用人单位的公关手段，让更多的社会成员（如实习生）了解用人单位的文化和理念，从而增强社会对该组织的认同感并赢得声誉。对学生而言，实习可以使每一个学生有更多的机会尝试不同的工作，扮演不同的社会角色，逐步完成职业化角色的转化，发现自己真实的潜力和兴趣，以奠定良好的事业基础，也为自我成长丰富了阅历，促进整个社会人才资源的优化配置作为一名学生，我想学习的目的不在于通过结业考试，而是为了获取知识，获取工作技能，换句话说，在学校学习是为了能够适应社会的需要，通过学习保证能够完成将来的工作，为社会作出贡献。然而步出象牙塔步入社会是有很大落差的，能够以进入公司实习来作为缓冲，对我而言是一件幸事，通过实习工作了解到工作的实际需要，使得学习的目的性更明确，得到的效果也相应的更好。 其次，我介绍一下我实习所做的工作。 再次，我要总结一下自己在实习期间的体会。 1、自主学习 工作后不再象在学校里学习那样，有老师，有作业，有考试，而是一切要自己主动去学去做。只要你想学习，学习的机会还是很多的，老员工们从不吝惜自己的经验来指导你工作，让你少走弯路；集团公司、公司内部有各种各样的培训来提高自己，你所要作的只是甄别哪些是你需要了解的，哪些是你感兴趣的。 2、积极进取的工作态度 在工作中，你不只为公司创造了效益，同时也提高了自己，象我这样没有工作经验的新人，更需要通过多做事情来积累经验。特别是现在实习工作并不象正式员工那样有明确的工作范围，如果工作态度不够积极就可能没有事情做，所以平时就更需要主动争取多做事，这样才能多积累多提高。 3、团队精神 队中其他同事的交流和沟通也是相当重要的。一位资深人力资源专家曾对团队精神的能力要求有这样的观点：要有与别人沟通、交流的能力以及与人合作的能力。合理的分工可以使大家在工作中各尽所长，团结合作，配合默契，共赴成功。个人要想成功及获得好的业绩，必须牢记一