簡易手機移動電源控制電路課程設計

1、<p>　　課 程 設 計</p><p><b>　?。ㄕf明書）</b></p><p>　　簡易手機移動電源控制電路設計</p><p>　　班級 / 學號 </p><p>　　學 生 姓 名 </p&

2、gt;<p>　　指 導 教 師 </p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　　課 程 名 稱 電子技術課程綜合設計 </p><p>　　課程設計題目 簡易手機移動電源控制電路設計 </p

3、><p>　　課程設計的內容及要求：</p><p>　　一、設計說明與技術指標</p><p>　　簡易手機移動電源控制電路設計，技術指標如下：</p><p>　　電路能夠對3.3V鋰離子電池進行充電； </p><p><b>　　輸出電壓為5V； </b></p><p&g

4、t;　　充電時充電指示燈亮； </p><p>　?、?用4個發(fā)光二極管顯示電量。</p><p><b>　　二、設計要求</b></p><p>　　1．在選擇器件時，應考慮成本。</p><p>　　2．根據技術指標，通過分析計算確定電路和元器件參數(shù)。</p><p>　　3．畫出電路原理圖

5、（元器件標準化，電路圖規(guī)范化）。</p><p><b>　　三、實驗要求</b></p><p>　　1．根據技術指標制定實驗方案；驗證所設計的電路，用軟件仿真。</p><p>　　2．進行實驗數(shù)據處理和分析。</p><p><b>　　四、推薦參考資料</b></p><

6、p>　　1. 童詩白，華成英主編．模擬電子技術基礎．[M]北京：高等教育出版社，2006年</p><p>　　五、按照要求撰寫課程設計報告</p><p>　　成績 指導教師 日期 </p><p><b>　　一、概述</b></p>&

7、lt;p>　　移動電源，也叫“外掛電池”、“外置電池”、“后備電池”、“數(shù)碼充電伴侶”、“充電寶”。手機移動電源是一種集供電和充電功能于一體的便攜式充電裝置的電能存儲器，可以給手機等數(shù)碼設備隨時隨地充電或待機供電。一般由聚合物鋰離子電芯作為儲電載體。區(qū)別于產品內部配置的電池，也叫e電源，外掛電池。一般配備多種電源轉接頭， 通常具有大容量、多用途、體積小、壽命長和安全可靠等特點，是可隨時隨地為普通功能手機、PDA、GPS導航儀、PS

8、P、DV、USBXI和智能手機等多種數(shù)碼產品供電或待機充電的功能產品。容量一般為5000-8000mAh?！耙苿与娫础边@個概念是隨著數(shù)碼產品的普及和快速增長而發(fā)展起來的，其定義就是：方便易攜帶的隨身電源。針對數(shù)碼產品功能日益多樣化，使用更加頻繁，與我們日常生活的關聯(lián)也越來越密切，如何提高數(shù)碼產品的使用時間、方便人們的生活、及時補充電量、發(fā)揮其最大功用的重要性就更加刻不容緩。而移動電源，就是針對并解決這一問題的最佳方案，隨身攜帶一個移動電

9、源，就可以隨時隨地為多種數(shù)碼產品充電。</p><p>　　本次要設計一個簡易的手機移動電源控制電路。</p><p>　　簡易手機移動電源控制電路設計，技術指標如下：</p><p>　　電路能夠對3.3V鋰離子電池進行充電； </p><p><b>　　輸出電壓為5V； </b></p><p&

10、gt;　　充電時充電指示燈亮； </p><p>　　④ 用4個發(fā)光二極管顯示電量。</p><p>　　設計時在選擇器件時，應考慮成本，并根據技術指標，通過分析計算確定電路和元器件參數(shù)。</p><p><b>　　方案論證</b></p><p>　　移動電源其實是一個可以對外充電的電池，它由輸入充電控制電路，輸出升

11、壓控制電路，電池電量檢測顯示電路，LED控制電路，電池保護電路構成，如下圖：</p><p><b>　　充電輸入</b></p><p><b>　　5V放電輸出</b></p><p>　　圖1 手機移動電源控制電路電路的原理框圖</p><p><b>　　三、電路設計</b

12、></p><p><b>　　1.充電控制電路</b></p><p>　　充電控制電路，利用5V輸入，如電腦USB，適配器對移動電源里的電池進行充電控制，當電池電壓充到4.20V左右時，充電電流降到100mA左右時，即停止充電，充電完成，斷開電路。目前，移動電源的輸入電流為1A左右，如果利用電腦的USB充電，要考慮USB的輸出承受力，一般的電腦USB輸出為5

13、00mA，原理圖如圖2所示。GS1661是電流模式提高變換器。恒定的開關頻率1MHz以及工廠工作以及脈沖寬度調制（PWM）。自26v / 2A 提供高輸出電壓?？刂苹芈肥欠咫娏髂Ｊ娇刂萍軜?；因此，斜坡補償電路添加電流信號允許循環(huán)運行穩(wěn)定免稅大于50%。內部固定PWM頻率：1.0MHz精密的反饋參考電壓：0.6V的（±2%）?內部0.25Ω，2A，26V功率MOSFET關斷電流：0.1μ過電壓保護，過溫保護?。</p>

14、;<p>　　? Adjustable Over Current Protection: 0.5A ~ 2.5A ? Package: SOT23-6L</p><p>　　調過電流保護：0.5A的~ 2.5A?包：sot23-6l。該gs1661是電流模式升壓轉換器。恒定的開關頻率為1MHz，脈沖寬度調制（PWM）操作。建立在26V / 2A MOSFET提供高輸出電壓?？刂苹芈返慕Y構的峰值電流模

15、式控制；因此，斜坡補償電路被添加到當前的信號允許運行穩(wěn)定的占空比大于50%。</p><p>　　輸出電壓的輸出電壓的電阻分壓器的FB。輸出電壓：</p><p>　　圖2 手機移動電源充電控制電路原理圖</p><p>　　圖3 手機移動電源充電控制電路線形圖</p><p><b>　　升壓輸出電路 </b>&l

16、t;/p><p>　　升壓輸出電路，：當移動電源接入手機后，升壓電路即開始工作，將移動電源的電池升壓到5V，以供手機充電，手機將自行控制充電，充滿后自動斷電。該CS5171 / 3 芯片 560千赫開關穩(wěn)壓器具有效率高，1.5個集成開關。這些部分操作在寬輸入電壓范圍，從2.7 V至30 V，靈活的設計允許芯片在大多數(shù)電源配置，操作包括升壓，反激式，向前，反相，和SEPIC。該集成電路采用電流模式架構，這讓優(yōu)秀的負載和

17、線路調整，以及一個實用的手段限制電流。高頻率的操作與高度集成調節(jié)電路，結果在一個非常緊湊的電源解決方案結合。電路設計包括規(guī)定為特點的頻率同步，關機，并反饋控制或正或負電壓調節(jié)。這些零件到?引腳1372 / 1373兼容。利用CS5171/ 3芯片可以是輸出電壓升高至5V，2.7 V至28 V輸入，SEPIC轉換器2.7 V至28 V輸入，5 V輸出SEPIC轉換器以供手機充電。</p><p>　　圖4 手機移

18、動電源升壓輸出電路</p><p><b>　　電池電量顯示電路：</b></p><p>　　這個電路的功能就是顯示當前移動電源的電池剩余的電量，這樣能更加方便用戶使用，及時充電。(XHEC)顯航的移動電源的電量顯示功能還具備省電功能，即在對外輸出時，工作開始的幾秒會自動顯示電池的電量然后自動熄滅，節(jié)省電池的電能。當需要了解電池的電量時，直接按動按鈕，即可再次顯示，

19、非常方便使用。LM324是四運放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端Vo

20、的信號與該輸入端的相位相同。如圖所示電路，如圖通過LM324AJ四運算放大器放大電流，來控制四個發(fā)光二極管（LED1~4）來顯示移動電源電量，當移動電源電充滿時，四個發(fā)光二極管（LED1~4）全部亮起。當移動電源對鋰電池充電時發(fā)光二極管從LED4~1依次熄滅來顯示移動電源電量。</p><p>　　圖5 手機移動電源充電顯示電路原理圖</p><p><b>　　充電指示燈&l

21、t;/b></p><p>　　當系統(tǒng)工作時指示燈亮起圖中所示的電源指示燈為單向導通的發(fā)光二極管。電阻R可選用5、單向導通二極管為1N4004或1N4007。二極管主要用作單向工作，R用作降壓限流。</p><p>　　圖6 手機移動電源充電指示燈電路原理圖</p><p><b>　　5.電池保護電路：</b></p>

22、<p>　　當電池出現(xiàn)放電時過流，放電時電壓過低，充電時電壓過高這幾種異常情況下，電池保護電路就會關閉電池與外部的連接，保護電池的安全。移動電源使用的都是鋰電池，這種電池不能過流，或電壓過低、過高，否則會出現(xiàn)爆炸，燃燒等危險情況。 R5402N系列是高耐壓、CMOS工藝的電池保護IC，用于1節(jié)鋰離子/鋰聚合物可充電電池的過充電/過放電/過電流保護，還內置了負載短路保護電路，以防止大的負載短路電流和充電/放電過電流。保護IC是通

23、過監(jiān)視VDD與VSS之間的電池電壓以及V-和VSS之間的電壓差來進行控制充電和放電。電池電壓在過充電電壓以下（Vdet1）并且在過放電電壓以上（Vdet2）、V-端電壓在過充電電流檢測電壓以下（Vdet4）并且在過放電電流檢測電壓以上（Vdet3）的情況下，進行充電和放電控制的MOSFET均被打開。這被視為通常工作狀態(tài)，可以自由的進行放電和充電。通過LM7805CT芯片來保護電路，通過此芯片來穩(wěn)定電壓保護輸出電壓穩(wěn)定不會燒壞鋰電池。&l

24、t;/p><p>　　圖7 手機移動電源充電池保護原理圖</p><p>　　圖8 手機移動電源充電池保護芯片原理圖</p><p><b>　　性能的測試</b></p><p>　　如下圖所示當系統(tǒng)開關打開時，電池接入電路。充電指示燈LED6亮起。</p><p>　　圖9 手機移動電源性能

25、測試</p><p>　　圖10 手機移動電源性能測試充電電流</p><p>　　圖11 手機移動電源性能測波形圖</p><p>　　如上圖所示，MXX4測試充電電流，隨著充電時間的變長，充電電流逐漸減小。說明正在對電池進行充電，移動電源電源正在工作。</p><p>　　圖12 手機移動電源性能測波形圖</p>&l

26、t;p>　　2.如圖所示，示波器顯示為充電電壓波形圖，充電電壓穩(wěn)定。</p><p>　　萬用表XMM1測試移動電源充電電壓，電壓為5V。根據輸出電壓可確定，該電路可以對鋰電池充電。</p><p>　　圖13 手機移動電源性能測試</p><p>　　圖14 手機移動電源性能測試</p><p>　　3.如下圖所示，由四個LM32

27、4AJ四運算放大器放大電流，來控制四個發(fā)光二極管（LED1~4）來顯示移動電源電量，當移動電源充電時，四個發(fā)光二極管（LED1~4）全部亮起。</p><p>　　圖15 手機移動電源性能測試</p><p>　　通過性能測試，證明移動電源已經達到設計要求。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　

28、　根據電路圖制作實物可以得到一個簡易的的手機移動電源，該移動電源會在充電式亮起充電指示燈，電路能夠對3.3V鋰離子電池進行充電， 輸出5V電壓適合手機電池充電，并且有4個發(fā)光二極管顯示電量，符合設計要求。</p><p><b>　　性價比</b></p><p>　　圖16 手機移動電源原件性價比</p><p>　　如圖所示，可以跟據各個

29、芯片在淘寶和阿里巴巴上的售價來選擇價格較為便宜而又包郵的！比如bd137和LM324AJ 芯片的選擇。就可以選擇價格便宜的。 </p><p>　　性價比是一個性能與價格之間的比例關系，此概念是用來權衡商品在客觀的可買性上所做的量化。對移動電源來說，其作用是給移動電子設備提供續(xù)航能力，對同一個被充電設備，在價格相等的條件下，移動電源能夠提供的續(xù)航時間越長，則該款移動電源性價比越高。續(xù)航時間主要是由容量決定的，因

30、而我們用每安時平均價格作為權衡移動電源性價比的標準。 </p><p>　　一款移動電源的性能是依據其在額定輸出（電壓和電流）時能夠提供的輸出容量來決定的。這里我們說的是“輸出容量”，注意不是標稱容量，這是因為移動電源內的鋰離子電池如果正常工作需要輸出電能，但鋰電池的電壓是3.7V，而從移動電源輸出時卻需要5V電壓，因此，在移動電源內部就需要一個升壓過程，即從3.7V升到5V，這一過程必然通過電路上的電子元器件消

31、耗掉一部分能量，又加之鋰電池自身的保護系統(tǒng)和穩(wěn)壓系統(tǒng)也都消耗能量，這些能量最終以熱能的形式浪費掉了。到最后，實際從移動電源接口輸出的電量并不是鋰電池的容量，二者的比值就是移動電源的轉換效率。轉換效率越高，消耗的電量越小，能輸出的電量越大，移動電源外殼的溫度越接近環(huán)境溫度。反之，轉 換效率越低，消耗的電量越大，能輸出的電量越小，移動電源外殼的溫度就升得越高。</p><p>　　課設體會及合理化建議</p&g

32、t;<p>　　本次課設運用數(shù)電和模電知識來解決現(xiàn)實生活中的手機移動電源問題，經過1個星期的努力終于做出了完整的手機充電系統(tǒng)。通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關數(shù)電和模電方面的知識以及如何去提高電路性能。在設計中雖然遇到了一系列問題，但經過一次又一次的思考和檢查，終于找到問題所在，也暴露了我在這方面知識的欠缺和經驗不足，我發(fā)現(xiàn)自己在專業(yè)只是上面還是有漏洞，而且以前的學習只停留在表面和書本上，這次課設給了我新的學習機

33、會。</p><p>　　沒有做課設前覺得課程設計只是對所學知識的單純總結，但通過這次課設我發(fā)現(xiàn)這不僅是對知識的檢驗，更重要的是提高了自己獨立思考、動手操作的能力。我學會了很多學習的方法，有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網查詢，這是日后最實用的，真的是受益匪淺。</p><p>　　課設已經接近尾聲，回想起來感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說是苦多于甜。我的課設課題確實有點難

34、，我自己很難獨立完成，在這次實踐中我也向其他同學學習了很多，深刻的認識到了自己平時不注意鍛煉動手能力，對專業(yè)知識也學習的不夠，在遇到一些問題的時候不知道從哪里下手。同時我懂得了一個道理，就是理論與實際相結合是很重要的，雖然感覺理論上已經掌握，但在運用到實踐的過程中卻出現(xiàn)了很多意想不到的困惑，我才認識到只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正的弄明白。這也激發(fā)了我今后努力學習的興趣和動力，

35、產生積極的影響。通過這次設計，我學會了堅持、耐心和認真，這將為自己以后的學習和生活打下基礎。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 童詩白，華成英主編.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2006年。</p><p>　　[2] 閻石主編. 數(shù)字電子技術. [M]北京：高等教育出版社，2006年&

36、lt;/p><p>　　[3] 陳振官等編著. 新穎高效聲光報警器. [M]北京：國防工業(yè)出版社，2005年</p><p><b>　　[4] 百度文庫</b></p><p><b>　　附錄I 總電路圖</b></p><p>　　圖17 手機移動電源控制電路總電路圖</p>&