具有放电功能的自动充电器 - 副本培训资料.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。具有放电功能的自动充电器 - 副本-辽宁工业大学模拟电子技术基础课程设计（论文）题目：具有放电功能的自动充电器院（系）：电子与信息工程学院专业班级：通信121学号：120405016学生姓名：王佳枫指导教师：（签字）起止时间：2014.6.30-2014.7.11课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程学号120405016学生姓名王佳枫专业班级通信121课程设计（论文）题目具有放电功能的自动充电器课程设计（论文）任务设计参数：（1）设计并制作一台具有放电功能的自动充电器。（2）充电电流为500mA。（3）充电电压为3.2V（每节1.6V）。设计要求：1.分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2.确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3.设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。进度计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：方案审查；第5天：选择器件；第6天：单元电路设计；第7天：参数计算；第8天：整体电路设计；第9天：EWB仿真、完善设计；第10天：答辩。指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算摘要随着便携式设备不断小型化和高性能化，蓄电池、镍氢电池等可充电电池在生活中应用非常广泛，但往往因为充电不当，而使电池过早夭折。作为其电源的二次电池的使用率日益增高。一款性价比高的充电器注定成为消费者的首选。本课程设计为具有放电功能的自动充电器。电源部分主要经过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路输出稳定直流电压。通过对器件参数的控制，电源电路使输出电压为3.2V。充电放电通过继电器闭合与打开和电压升高降低的变化进行自动控制充放电功能单元电路展开分析，进过multisim仿真，验证了，输出电压的稳压值，基本满足设计要求，进过焊接调试后，实测的实验数据与仿真结果有一定误差，但在误差范围内，设计基本达到预期要求.具有放电功能的自动充电器在一定程度上方便了日常生活的使用，同时进一步改善了电池的使用寿命和使用周期，并且在安全性和实用性上都尽可能达到较高的水准。本充电器不仅电路简单，制作容易，成本较低，并且方便实用，便于推广。关键词：充电器；自动充放电；桥式电路；方便实用；环保节能；目录第1章绪论11.1具有放电功能的自动充电器的概况11.2本文研究内容11.3总体设计方案21.3.1方案论证21.3.2总体设计方案框图3第2章具有放电功能的自动充电器各单元电路设计42.1电源电路设计部分42.2充电电路设计部分42.3放电电路设计部分5第3章具有放电功能的自动充电器整体电路设计63.1整体电路及原理63.2电路参数计算63.3电路分析仿真73.4焊接调试与实物测试9第4章课程设计总结10参考文献11附录1：总体电路图12附录2：元器件清单13附录3：实物连接图14-第1章 绪论1.1 具有放电功能的自动充电器的概况具有放电功能的自动充电器在一定程度上方便了日常生活的使用，同时进一步的改善了电池的使用寿命和使用周期。并且在安全性和实用性上都尽可能的达到了较高的水准。一般电池为镉镍电池，有记忆效应，所以需要在充电前对电池进行一次放电，以使电池能能够在每次充电时能够充分充放电。所以这次具有放电功能的自动充电器就此产生，本充电器电路简单。制作容易，成本较低，并且具有自动充电放电功能，方便实用，便于推广。1.2 本文研究内容本文研究的具有放点功能的自动充电器的设计与制作，经过对资料的查找和分析确定了如下设计方案与要求，进行了元器件的选择以及参数的确定，并确定了总体的结构，以及实物焊接与调试。具体如下：1.分析设计要求，明确性能指标。必须自习分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2.确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低以及制作的难易等方面综合比较，并且考虑器件的来源，敲定可行方案。3.设计各单元元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并且标出必要的说明。设计参数：1.设计并且是做一个具有当店功能的自动充电器。2.充电电流为500mA。3.充电电压为3.2V（每节1.6V）。1.3 总体设计方案1.3.1方案论证方案1：如图1.1，将220V交流电压经过变压器到10V左右再通过桥式电路D1整流，经过C1滤波，然后再其上加一个12V直流电压并作为稳压电路输入，由C2和7805稳压调整后，从电容C3的两端输出稳定的3.2V直流电压。图1.1电源电路方案2：如图1.2，将220V交流电压经过变压器到3.2V左右交流电压经过D2，D3全波整流后输出3.2V直流电压。再通过桥式电路D1整流，再通过LM317稳压器稳压输出3.2V比较电压。图1.2电源电路分析：本课设要求结构尽量简单，故选用方案2，可以是结构相对简单，电路图相对简单，在实际的电路连接中，方案二比较可行，从经济方面看。方案二比较便宜，总之选择方案2是正确的抉择。1.3.2总体设计方案框图如图所示：放电电路充电电路电源电路图1.2方案框图整个电路分为三个部分，及放电电路、充电电路和电源电路。通过对器件参数的控制，电源电路是输出电压为3.2V。充电和放电电路中通过LM317和TL082构成的比较电路将反馈控制晶体管VT的导通和截止，从而控制继电器J的吸合和释放，从而实现对充放电的控制。第2章 具有放电功能的自动充电器各单元电路设计2.1电源电路设计部分电源部分总体由变压器，整流电路，稳压电路构成。如图2.1所示，电压220V经过变压器变到3.2V左右交流电压经过D2，D3整流后变为直流电压进行充电，而经过二极管桥式整流电路D1整流后，通过LM317稳压输出3.2V直流比较电压。图2.1电源电路2.2充电电路设计部分如图2.2所示，将电池放入电池盒中，接通电源，此时TL082（2）脚的参考基准电压为3.2V，而（3）脚上镉镍电池反馈电压小于3.2V，（1）脚输出负电平，晶体管截止，继电器J中无电流流过，J2闭合，通过R8，J2对电池进行充电。当电池电压到达3.2V后，TL082的（1）脚输出高电平，使晶体管VT导通，继电器得电后使其常闭触点J2断开，充电结束，LED2是充电指示灯，充电完毕熄灭。图2.2充电电路2.3放电电路设计部分如图2.3所示，电池在充电前要对镉镍电池进行一次放电。将电池放入后接通220V电源，闭合J3，此时LM317输出基准电压设定为1.6V，若反馈电压高于此值，晶体管导通，继电器J使得J2断开，J1闭合，同时点亮LED1，当电池电压小于1.86时，晶体管截止，J1断开，LED1熄灭，放电结束。图2.3放电电路第3章 具有放电功能的自动充电器整体电路设计3.1整体电路及原理如图3.1所示，该电路给两节个镍电池充电，件检测到个镍电池的电压充电至3.2V或放电至1.6V时，电路将自动断电或充电。在图中，交流电压经过VD1、VD2全波整流后的直流电压给电池充电，经过桥式整流后的直流电压经过滤波和稳压后供给比较，控制电路，电路TL082构成比较电路，LM317的输出作为TL082的基准电压，电池反馈电压引至（3）脚，反馈电压与输入电压比较后，由TL082的脚（1）输出信号去控制晶体管VT的导通截止，控制继电器J对开关的控制，从而实现对电路的控制。图3.1自动充电器原理图3.2电路参数计算运放大器选用TL082，变压器选择10W左右变压器，次级电压为10V左右晶体管选用2N1711，稳压选择LM317。LM317计算公式为个Vo1.25（1R2/R1），317稳压块的输出电压变化范围是Vo1.25V37V（高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo1.25V45V），所以R2/R1的比值范围只能是028.6。充电功率（C）=充电电流（MA）/电池电容（MAH）。电池电容量为500MAH，充电率=1，则充电电流为500MA。3.3电路分析仿真如图3.2所示为电路的整流部分的波形。图3.2整流波形充电时的电路，如图3.3，将电池放入电池盒中，接通电源，此时TL082（2）脚的参考基准电压为3.2V，而（3）脚上镉镍电池反馈电压小于3.2V，（1）脚输出负电平，晶体管截止，继电器J中无电流流过，J2闭合，通过R8，J2对电池进行充电。枫图3.3充电仿真电路图放电时的电路，如图3.4，将LM317输出基准电压设定为1.6V，若反馈电压高于此值，晶体管导通，继电器J使得J2断开，J1闭合，同时点亮LED1，当电池电压小于1.6V时，晶体管截止，J1断开，LED1熄灭，放电结束。图3.4放电仿真电路图3.4焊接调试与实物测试好VU图3.5实物焊接图如图3.5所示是本次设计的实物焊接实物图。图中的运放采用OP07运放，但是实是设计时用的是TL082，运放在这个实验中起到了，与LM317构成比较作用，所以最后的测试充电压没有稳压到3.2V，造成实验误差，其次电路中还有一些100欧一下的电阻实验室也没有，只能几个电阻并联达到与实际阻值相近的值，也造成滤波的电压不是在3.2V左右。综上所述，本次的实物测试是有稍微大的误差，造成实物的测试没有达到理想的效果。第4章 课程设计总结本设计通过方案比较，选出如下方案：本设计电路给两节个镍电池充电，件检测到个镍电池的电压充电至3.2V或放电至1.6V时，电路将自动断电或充电。交流电压经过VD1、VD2全波整流后的直流电压给电池充电，经过桥式整流后的直流电压经过滤波和稳压后供给比较，控制电路，电路TL082构成比较电路，LM317的输出作为TL082的基准电压，电池反馈电压引至（3）脚，反馈电压与输入电压比较后，由TL082的脚（1）输出信号去控制晶体管VT的导通截止，控制继电器J对开关的控制，从而实现对电路的控制。本设计采用二极管桥式整流电路整流，采用LM317稳压，采用发光二极管为显示，采用TL082为过压比较。通过Multisim真软件仿真电路后，结果与预测有一定的误差，不是很成功，从软件设计到实物测试，我学习了从无到有，首先从软件的选择上，我们一开始选择了EWB，发现许多器件都没有，后来我们又换了Multisim仿真，仿真是成功了，在实物焊接上有遇到了难题了，就是实验室好多器件都没有，为此我们很失望，其实老师学生都有难处，都应该相互体谅，才能共同进步，在焊接实物的时候对电路板的排件很重要，要有总体和部分思想，焊接的技术也非常中要，出现虚焊和过锡焊都会影响电路的运行，对于运放的8个端口，以及二极管和三极管的正负要正确的区分，才能正确连接电路图，对于整个电路的运行是非常重要的啊。但是这次的课设要学到了许多知识，为以后的工作打下坚实的基础，培养了自学能力和合作的意识，提高了自己的动手能力，实践能力得到了质的的飞跃，非常感谢学校和老师提供这样的机会。参考文献1周志敏等编著充电器电路设计与应用人民邮电出版社2005.102周志敏等编著便携式电子设备电源设计与应用人民邮电出版社2007.63吕之伦等编著电子元器件与电子电路识图上海科学技术出版社2009.44何希才等编著新型稳压电源及应用实例电子工业出版社2004.15康华光主编电子技术基础（模拟部分）高等教育出版2005.76路秋生主编常用充电器电路与应用机械工业出版社2005.17程远东主编电子设计与制作技术科学出版社2005.9附录1：总体电路图附录2：元器件清单序号编号名称参数个数1D1整流桥1B4B4212D2，D3，D4二极管1N400133R1，R5电阻10024R2电阻2215R3，R4电阻4.7k26R6电阻4317R7，R8电阻1k28R9电阻3019U1集成稳压器LM317110U2运放TL082111T1变压器NLT_PQ_4_20112V1交流电源220V,50HZ113J继电器114J1，J2开关115J继电器1附录3：实物连接图