電力電子課程設(shè)計(jì)---簡(jiǎn)單安全充電器電路

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1課題名稱 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒1</p><p>　　2設(shè)計(jì)目的﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒1</p><p>　　3課題分析﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒1</p><p>　　3.1 方案一﹒﹒﹒﹒﹒﹒

2、﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒4</p><p>　　3.2 方案二﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒6</p><p>　　4 各局部電路設(shè)計(jì)﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒7</p><p>　　4.1 整流濾波電路﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒7</p><p>　　4.2恒壓電路﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒8</p&

3、gt;<p>　　4.3恒流電路﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒9</p><p>　　4.4充電提示電路 ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒10</p><p>　　5組裝調(diào)試﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒10</p><p>　　6元件清單﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒14</p><p>　　7

4、 設(shè)計(jì)心得體會(huì)﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒15</p><p>　　8 參考文獻(xiàn)﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒16</p><p>　　關(guān)鍵詞：充電器 降壓 整流 濾波 恒壓</p><p><b>　　1 課題名稱</b></p><p>　　簡(jiǎn)單安全充電器電路。</p><p

5、><b>　　2 設(shè)計(jì)目的</b></p><p><b>　　了解系統(tǒng)的工作原理</b></p><p>　　掌握晶閘管電路的設(shè)計(jì)方法</p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的的自學(xué)能力和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力</p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力&l

6、t;/p><p>　　通過(guò)設(shè)計(jì)使學(xué)生具有一定的計(jì)算能力制圖能力以及查閱手冊(cè)使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的能力和一定的文字表達(dá)能力</p><p><b>　　3 課題分析</b></p><p>　　我們?cè)O(shè)計(jì)的充電器整體上應(yīng)該有降壓、整流、濾波、恒壓電路。</p><p>　　降壓電路可以用最簡(jiǎn)單的變壓器完成，將220V電壓變?yōu)?0V左右的

7、低壓，為了讓優(yōu)化波形使其更加穩(wěn)定，可采用濾波電容去除高頻干擾。</p><p>　　手機(jī)通用的鋰電池充電電壓為4.2V，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)恒壓源電路。充電電流在一定程度上影響了充電的時(shí)間，過(guò)高的電流會(huì)縮短電池的使用壽命，所以我們還需要一個(gè)可靠地恒流源來(lái)保證充電的時(shí)間和手機(jī)的使用壽命。</p><p>　　當(dāng)上述條件都具備時(shí)對(duì)于不同容量的手機(jī)電池充電時(shí)間是不一樣的，因此需要一個(gè)不以時(shí)間為參考的

8、充電完成信號(hào)，我們可以根據(jù)電池兩端的電壓是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)電壓來(lái)判斷是否充滿電。</p><p><b>　　3.1 方案一</b></p><p>　　本方案采用的是現(xiàn)行手機(jī)充電器的通用電路，主要是由開關(guān)電源和充電電路組成的。</p><p><b>　　電路圖如下。</b></p><p><b

9、>　　圖3.1原理圖</b></p><p>　　制作成功后該充電器能自動(dòng)識(shí)別電池極性，自動(dòng)調(diào)整輸出電流使得電池達(dá)到最佳充電狀態(tài)，可保護(hù)電池延長(zhǎng)電池壽命。充電飽和時(shí)七彩燈會(huì)自動(dòng)熄滅。</p><p>　　當(dāng)接入電源后，通過(guò)整流二極管VD1、R1給開關(guān)管Q1提供啟動(dòng)電流，使Q1開始導(dǎo)通，其集電極電流Ic在L1中線性增長(zhǎng)，在L2中感應(yīng)出使Q1基極為正，發(fā)射極為負(fù)的正反 饋電壓

10、，使Q1很快飽和。與此同時(shí)，感應(yīng)電壓給C1充電，隨著C1充電電壓的增高，Q1基極電位逐漸變低，致使Q1退出飽和區(qū)，Ic開始減小，在 L2中感應(yīng)出使Q1基極為負(fù)、發(fā)射極為正的電壓，使Q1迅速截止，這時(shí)二極管VD1導(dǎo)通，高頻變壓器Ｔ初級(jí)繞組中的儲(chǔ)能釋放給負(fù)載。在VT1截止 時(shí)，L2中沒(méi)有感應(yīng)電壓，直流供電輸人電壓又經(jīng)R1給C1反向充電，逐漸提高Q1基極電位，使其重新導(dǎo)通，再次翻轉(zhuǎn)達(dá)到飽和狀態(tài)，電路就這樣重復(fù)振蕩下 去。這里就像單端反激式開關(guān)

11、電源那樣，由變壓器Ｔ的次級(jí)繞組向負(fù)載輸出所需要的電壓，在C4的兩端獲得9V的直流電，供充電電路工作。</p><p>　　在充電電路中Q2與CH（七彩發(fā)光二極管）組成充電指示電路。R7與PW（紅色二極管）組成電池好壞檢測(cè)及電源通電指示電路。Q4、Q5、Q6、Q7組成自動(dòng)識(shí)別電池極性的電路。</p><p>　　當(dāng)充電端1接電池的正，端2接電池的負(fù)時(shí)，充電回路是電源的+、Q5（發(fā)射極）、Q5

12、（集電極）、端1接+ 、Q7（飽和）、端2接-；當(dāng)充電端2接電池的</p><p>　　正，端1接電池的負(fù)時(shí)，充電回路是電源的+、Q4（發(fā)射極）、Q4（集電極）、端2接+、Q6（飽和）、端2接-。即可完成自動(dòng)極性的識(shí)別，保證充電回路自動(dòng)工作。</p><p><b>　　3.2 方案二</b></p><p>　　本方案是前期分析的具體實(shí)現(xiàn)，也

13、是比較簡(jiǎn)單的一種。</p><p><b>　　電路圖如下。</b></p><p><b>　　圖3.2 原理圖</b></p><p>　　該電路有四部分組成電源輸入電路、恒流電路、恒壓電路、充電指示電路組成。</p><p>　　電源輸入電路由電源變壓器T、整流橋堆D1，D2，D3，D4和濾波

14、電容C組成。</p><p>　　恒壓電路由電阻R1、R2、電位器RP1、晶體管V1、精密穩(wěn)壓基準(zhǔn)源IC組成。</p><p>　　恒流電路由晶體管V2、電阻R3、電位器RP2。充電指示電路由晶體管V3、</p><p>　　電阻R4、R5和發(fā)光二極管VL組成。交流電220V電壓經(jīng)過(guò)變壓器T（二次側(cè)電壓9V）、整流橋、濾波電容C后，產(chǎn)生8.1V的直流電壓。該電壓經(jīng)過(guò)

15、恒流電路恒壓電路處理后對(duì)電池充電。同時(shí)V3導(dǎo)通，VL發(fā)光。隨著電池兩極板電壓的升高充電電流將逐漸減小。當(dāng)電池電壓到達(dá)4.2V時(shí)，R1上電壓降低使V3截止VL熄滅，提醒用戶充電結(jié)束。</p><p>　　4 各局部電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 整流濾波電路</p><p>　　圖4.1電源輸入部分</p><p>　　變壓器源邊是22

16、0V交流電，二次側(cè)電壓為9V經(jīng)過(guò)四個(gè)二極管組成的整流橋就變?yōu)榱酥绷麟?，DE電壓為8.1左右，濾波電容是為了濾除交流成分。在實(shí)際購(gòu)買原器件時(shí)為了降低成本和焊接方便購(gòu)買的是集成整流橋堆，規(guī)格是2A、50V。</p><p><b>　　4.2 恒壓電路</b></p><p>　　在這邊部分電路中使用了TL431。TL431是TL、ST公司研制開發(fā)的并聯(lián)型三端穩(wěn)壓基準(zhǔn)，其

17、突出優(yōu)點(diǎn)是封裝簡(jiǎn)單（型如三極管）、參數(shù)優(yōu)越（高精度、低溫漂）、性價(jià)比高（民品1.3～1.5元/只），是作為電壓基準(zhǔn)的良好選擇。其電壓調(diào)節(jié)范圍為2.5V～36V。本方案中的接法類似于下圖（b）調(diào)節(jié)電位器RP1就可以調(diào)節(jié)輸出電壓，這也正是本方案的一大優(yōu)點(diǎn)，可以做到電壓連續(xù)可調(diào)，這樣不僅可以為手機(jī)電池充電還可以作為電源為其他電子芯片、元件供電。</p><p>　　圖4.2.1 TL431原理圖</p>

18、<p>　　圖4.2.2 恒壓電路</p><p>　　BC電壓可以被精確的調(diào)整到一個(gè)值，再經(jīng)過(guò)V2的CE管壓降就得到充電電壓。</p><p><b>　　4.3 恒流電路</b></p><p><b>　　圖4.3恒流源</b></p><p>　　流經(jīng)B點(diǎn)的電流經(jīng)過(guò)三極管V2，1

19、013被放大，最終提供給手機(jī)電池。調(diào)節(jié)RP2可以調(diào)節(jié)基極電流,由公式</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　就可以由IB調(diào)節(jié)整個(gè)充電電流的大小。</p><p><b>　　4.4充電提示電路</b></p><p>　　圖4.4 充電提示電路</p>&

20、lt;p>　　當(dāng)充電結(jié)束時(shí)電池陽(yáng)極電壓接近4.2V，此時(shí)R1上的電壓降低，使得V3截止，VL熄滅。此時(shí)電池并沒(méi)有充滿而是進(jìn)入恒壓充電方式，在恒流充電階段，電池充到 70% 的總?cè)萘繒r(shí)通常需要約 30% 的充電時(shí)間，而在恒壓階段用 70% 的充電時(shí)間僅能充 30% 的總電池電量。這是由于電池具有內(nèi)部電阻。電池內(nèi)部電阻越低，電池充電時(shí)間就越短。</p><p>　　為了保證電池能夠充滿可在VL熄滅后繼續(xù)充電1~

21、2個(gè)小時(shí)，當(dāng)充電電流降至100mA以內(nèi)時(shí)則應(yīng)停止充電。這使得本方案有了一個(gè)缺陷，當(dāng)二極管燈滅時(shí)不能說(shuō)明電池已經(jīng)充滿，需要特別說(shuō)明否則一般用戶會(huì)自然的認(rèn)為充電結(jié)束而致使電池充不滿。</p><p><b>　　5 組裝和調(diào)試</b></p><p>　　組裝時(shí)選用的是11*8cm的PCB電路板，變壓器獨(dú)立放置。一句電路圖從左至右從中間到兩邊依次焊接。由于變壓器獨(dú)立放置所

22、以將變壓器安排在最后焊接。</p><p>　　為了焊接的方便和減少電線的使用在焊接過(guò)程中盡量使用引腳連接，最后只使用了三根導(dǎo)線。為了連接充電器的方便使用了一般萬(wàn)能充都采用的夾板和引針，這</p><p>　　樣可以很好的固定手機(jī)電池。</p><p>　　調(diào)試分為兩部分，電壓的調(diào)試和電流的調(diào)試。首先是調(diào)節(jié)RP1的電阻值使得充電電壓為4.2V再調(diào)節(jié)RP2的電阻阻值使

23、得充電電流為200mA。調(diào)試時(shí)將萬(wàn)用表接入夾板兩引針再調(diào)節(jié)相應(yīng)電阻使各參數(shù)達(dá)到要求。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：燈亮！</b></p><p><b>　　6元件清單</b></p><p><b>　　7．設(shè)計(jì)心得</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜

24、合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，電力電子技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今科學(xué)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握電力電子技術(shù)是十分重要的。 回顧起此次電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在接近兩星期的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，

25、同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻

26、，掌握得不夠牢固，比如說(shuō)不懂一些元器件的性能……通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故</p><p><b>　　8. 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1　王梅義.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行技術(shù).北京：電力工業(yè)出版社，1981　　 2　He Jiali, Zhang Yuanhui, Yang Nianci. New Type Power Lin

27、e Carrier Relaying System with Directional Comparison for EHV Transmission Lines. IEEE Transactions PAS-103，1984(2) 　3　沈國(guó)榮.工頻變化量方向繼電器原理的研究.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1983(1)  　4　葛耀中.數(shù)字計(jì)算機(jī)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用.繼電器，1978(3) 　 5　楊奇遜.微型機(jī)

28、繼電保護(hù)基礎(chǔ).北京：水利電力出版社，1988 　 6　He Jiali, Luo shanshan, Wang Gang,et al. Implementation of a Digital Distributed Bus Protection. IEEE Transactions on Power Delivery,1997,12(4) 　 7　吳　斌，劉　沛，陳德樹</p><p&