作业论文报告-制作充电器的心得体会[小编推荐]

第一篇：作业论文报告-制作充电器的心得体会[小编推荐]

经过一周的学习和实践，我们小组终于在产生问题和解决问题的过程中完成了自己人生中第一件电焊作品——充电器，虽然只进行了很简单的焊接组装过程，但已足够令我们受益匪浅，在实践中收获了经验和一种成就感。

在刚开始接触电焊时，我们小组每两个人合作，一人焊锡，另一人操纵铁丝，直到一个人能够独立熟练地完成整个焊接过程。在这个过程，我们体会到了团结互助的优势和乐趣。而在接下来的工作，则是由小组成员自己独立完成，这一过程中，我们各自发现了很多问题。有的同学没有仔细看过教材就急于上手，所以导致很多细节和要点被忽略，给自己增加了工作量，焊充电器的效率更是大大降低。有的同学在焊锡时，不注意焊成了内空的面包状，这些虚焊的点使得电压等数据无法显示正常。有的同学运用电烙铁不够熟练，有时候一不小心烫到自己，或者使焊点之间让锡相连造成短路。有的同学没有注意电烙铁的温度和加热时间，导致电路板被烫坏。

而普遍让我们觉得难度大的就是排线的的焊接。开始时并未找到剪去排线胶皮的窍门，所以导致总是很容易就剪断线，即使是焊接后，排线也仍然比较容易折断，所以要及时检查排线的连通性。焊接排线时，排线在焊接背面露出的铜丝不宜过长，伸入焊点的细丝也应及时剪去，否则容易造成短路。

我们就这样，通过每天的熟悉，慢慢的开始知道了如何去好好运用电烙铁，熟练的操作。在最后的调试过程中，如果没有很好的实现电路应有的功能，同学之间就会相互帮助进行检测，这样有利于我们更好熟知电路，理解电路。

在检测成品时，非常需要我们的细心和严谨。特别是，在眼力检查电路焊接时，要配合手动拨拉两下，例如三极管等元件，是很容易焊后折断的。这种错误低级但是不易发现，要心细才能保证实验结果达到预想效果。

这一周的生活让我们感觉到很充实而有趣。因为大家每一天都在体验着一些新的东西，每一天都有着不同的收获。我们自己能够亲手碰触到，自己能够亲手去制作，而不是像在以前的学习中，只能接触到书上的一个一个的电路图，一个一个的定理、原理。我们懂得了书上的电路图和现实中自己要去亲手焊接的电路是完全不一样的，要想成功的完成一件作品，首先，我们就必须要先把电路图、原理弄清楚，不能知其然不知其所以然；其次，在制作的时候，不能墨守成规，死板的遵守课本的指示。比如电路图中的排布，当元件的排版困难的时候，我们应该去思考哪种才是最优的排列元器件的方法。最后，在遇到问题时不能着急慌张，要冷静分析，学会独立思考。

这一周的实习让我们都有了很大的收获，让我们有了一定的提高，使得我们能够更好的投入到接下来的学习中，为以后的学习打下了坚实的基础。相信在接下来的收音机制作中，我们能学到更多的东西，有更好的表现。

第二篇：实习课手机万能充电器制作教案

手机万能充电器制作

一、实验内容：

数字万用表的设计与制作

二、实验要求：

1、了解数字万用表的使用方法；

2、认识分立器件，能够识别与连接色环电阻、普通电容、电解电容、二极管、三极管、振荡器、稳压管等元件的工作特性；

3、理解电路的工作原理；

4、完成整个电路焊接、装配与调试；

三、实验步骤：

1、清查元器件的数量与质量对不合格元件应及时更换。

2、确定元器件的安装方式、安装高度，一般由该器件在电路中的作用、印制版与外壳间的距离以及该器件两安装孔之间的距离所决定。

3、进行引脚处理，即对器件的引脚弯曲成形并进行烫锡处理。成型时不得从引脚根部弯曲（应>1.5mm,卧装需从根部弯曲的元件请小心弯曲），尽量把所有字符的器件面置于易于观察的位置，字符应从左到右（卧式），从下到上（直立式）。

4、插装：根据元件位号对号插装，不可插错，对有极性的元器件（如二极管、三极管、电解电容等）及三极管的管脚，插孔时应特别小心

5、焊接：各焊点加热时间及用锡量要适当，防止虚焊、错焊，避免因拖锡而造成短路。

6、焊后处理：剪去多余引脚线，检查所有焊点，对缺陷进行修补。焊接注意事项：

1、焊接时间不能过长(必要时可以用镊子夹住被焊元器件，起到散热作用)

2、焊接时不能出现假焊或虚焊。焊接前准备工作：

1、搪（均匀涂抹）锡：将要锡焊的元器件引线或导电的焊接部位预先用焊锡润湿。

2、印刷板面的氧化物处理。

(1)用细砂纸轻轻打磨，直到露出光亮的铜箔面。

(2)在光亮的铜箔面涂上一层松香水(松香粉末与酒精配制的)。焊接过程总结：

(1)准备施焊：焊接前的准备包括焊接部位的清洁处理，元器件安装及焊料、焊剂和工具的准备。左手焊锡丝，右手握电烙铁（烙铁头要保持清洁，并使焊接头随时保持施焊状态）。

(2)加热焊件：应注意加热整个焊件整体，要均匀受热。

(3)送入焊丝：加热焊件达到一定温度后，焊丝烙铁从对面接触焊件。(4)移开焊丝：当焊丝融化一定量后，立即移开焊丝。

(5)移开焊铁：焊锡渡润焊盘或焊件的施焊部位后，移开烙铁。电子电路基本常识：

I、二极管有白边一侧的管脚为负极。II、判断LED的正负极方法为：

1.LED引腳长的为负极，短的为正极；（负极为中间管脚即公共端；红R灯为直脚侧，绿G灯为弯脚侧）

2.看管芯的截面积，面积小的为正极； 3.通常有缺口处为负极。

III、瓷片电容计算方法：第一二位数代表电容值；第三位数字代表0的个数（以P为单位）。

IV、电解电容有极性之分，一般管脚长正短负；通常负极有一条白边做标记。

四、实验分析：

图1 电路原理图

该充电器电路主要由开关电源和充电电路两部分组成，其输入电压AC220V、50／60Hz、40mA，输出电压DC3.8~4.2V、输出电流在200mA±80mA。具体电路原理如下。

1．开关电源

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种直流稳压电源。本电路的开关电源部分利用间歇振荡电路组成。当接入220V交流电源后，通过整流二极管D1和电阻R3，变为直流电，给三极管Q1提供启动电流，使Q1开始导通，其集电极电流IC流经电感线圈L1，并线性增长，在L2中感应出使Q1基极为正，发射极为负的正反馈电压，使Q1很快饱和。与此同时，感应电压给C2充电，这就使Q1基极电压逐渐降低，致使Q1退出饱和区，Ic开始减小，在L2中感应出使Q1基极为负、发射极为正的反向电压，从而Q1迅速变为截止状态。此时，直流电源又通过R3和C2开始给电容C2反向充电，使Q1的基极电压开始升高，升高到一定值时，Q1重新导通，并逐渐达到饱和状态…。如此周而复始，电路就这样反复震荡下去，并通过变压器T的次级线圈L3两端得到稳定的6~9V的直流电压，供充电电路工作。

2．充电电路

该电路主要由一块8脚集成电路(CT3582)和其它辅助元件组成。CT3582是一颗可以自动识别电池极性的单节锂电池充电控制IC，该IC 集成了完整的电池极性识别、自动充电控制、充电保护等万能充电器方案所需的功能，不需要太多的外部元件就可以为锂电池充电。

LED1红色发光管与R6和IC的3脚组成充电指示电路。LED2与IC的第4脚组成电池好坏检测电路。在外接电源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LED1、LED3绿灯亮，表示电池已正常接入电路。如果电池

电压大于或者等于4.25V（典型值），则指示灯LED1、LED3红灯亮，表示该电池已经充满，不需要继续充电。

当CT3582第8脚VDD连通而尚未接入电池时，LED1、LED3红灯亮；此时BTP与BTN两端之间的电压差为4.17V（典型值）。

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，检测指示灯LED1、LED3闪烁，表示电池正在被充电；当电池电压升高到4.25V（典型值）时，则指示灯LED1、LED3红灯亮，表示充电过程结束，电池已饱和。

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。

图2给出了两种充电控制方式：恒流限压模式和恒压限流模式。

图2 充电原理示意图

恒流充电是采用恒定的电流源对锂电池进行充电。恒流充电的工作原理是在充电过程中，通过一个电流检测单元，采集TEST2 信号对整个充电回路的电流进行监控，并反馈一个控制信号CONTROL2，对电流源进行控制和调节，使得电流源输出一个恒定的电流对另外利用一个电池电压检测单

元，检测TEST1 的信号对锂电池的电压进行监控，如果锂电池的电压达到4.2V，就通过CONTROL1 输出一个充电截至信号，关闭电流源。

恒压充电是通过检测电池电压调节电流源输出电流对电池进行充电的方法。在充电的过程中，通过电压检测单元对采样TEST1 的信号，输出CONTROL1 信号控制电流源，当电池电压升高时，充电电流逐渐减小。达到能量守恒的平衡状态。另外通过电流检测单元，对TEST2 进行监控，当电流减小的预设值时，输出CONTROL2 信号，关断整个充电回路。

恒流充电模式的优点在于保持恒定的电流充电，在整个充电过程中都能控制充电电流维持在预设值，保持稳定的充电时间。缺点是当电池电压达到预设电压值（判断充满的状态）后，充电电流马上关断，此时电池并没有真正充满，充电结束后，电池电压会迅速下降100mV 左右，而且也会影响电池的放电时间。

恒压充电模式的优点在于能够实时的检测电池电压对充电电流进行调节，当电池电压达到预设电压后，充电电流逐渐减小。这段恒压充电过程，保证了电池真正的充满，充电结束后，电池电压基本不变。同时具有更长的放电时间。缺点是充电电流随着电池电压的上升减小很快，影响充电时间。

第三篇：基于多功能手机充电器的设计论文

目 录

引言..................................................1

1概述............................................21.1

电池的应用现状...............................31.2

充电器的设计背景.............................3

1.2.1

手机充电器市场需求情况及发展趋势..........3

1.3

论文的主要内容...............................4 2

锂离子电池特性..................................52.1

锂离子电池充电器系统分析.................6

2.1.1

锂离子快速充电特性........................6

2.1.2

锂离子电池快速充电特性....................7 3

充电器的基本设计..............................9

3.1

充电器的充电时间....................................9

3.1.1

锂离子的充电方式..........................9

3.1.2

设计电路注意事项..........................9

3.2

充电器工作原理...........................10

3.2.1 滤波整流...........................................11 4 总 结....................................................13 致 谢...........................................................14 参考文献...........................................................15 附录一 充电器的电路全图.........................................16 附表一 元器件的数量、规格、封装........................17

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引 言

随着现在手机的多功能化发展趋势，手机耗电量逐步增加，这就提高了对电池的要求，但是另一方面，电池随着手机体积的缩小而变得越来越小，而电池供电技术却并没有随之提高，这就带来了待机时间减少的问题，给经常外出的人使用手机但来了不少的麻烦。为了解决这一问题，许多人在购买手机时候采用了双电双充的配置方案，用来解决耗电量的问题。这样不但提高了手机购置成本，而且使用当中并不像想象中的那样方便，不是忘了携带第二块电池就是忘了充电，使得外出是因为电池电量不足影响手机的正常使用，为了解决这一问题。本文介绍了一种多功能手机充电器。

1概述

目前，市场上手机充电器种类繁多，但其中也有很多质量低劣的不合格产品。在去年产品质量国家监督抽查结果中，将近40％的厂家生产的充电器不合格。其主要问题出现在: 与交流电网电源的连接，电源端子骚扰电压，辐射骚扰场强和充电电压几个方面。另外，一些产品的低温性能、额定容量、放电性能、安全保护性能等方面存在质量问题。这些质量问题会影响到手机的正常使用，还会影响手机的使用寿命，严重时还可能伤害消费者。现在市场上发现有一些假冒伪劣手机电池便携式充电器。这些充电器由于价格非常低，携带方便，有许多手机用户更愿意使用这些充电器来对电池进行充电。劣质充电器实际上就是一个没有安全保证的简易变压器，由于内部缺少保护电路等保证安全的零配件，因而重量较原装品轻很多。但实际上，由于现在的手机电池多采用锂离子电池或镍氢电池作电芯，对充电器的电压、电流特性及安全保护有很高的要求。这些假冒伪劣充电器由于设计简单，采用劣质材料，加工手段粗糙，对手机电池的性能和寿命有很大损害。没有保护电路的充电器，由于不能保证充电时电流的稳定，因而会有烧坏电池甚至爆炸的危险。目前手机充电器主要有旅行充电器，座式充电器和车载充电器。厂家生产的原装旅行充电器和座式充电器，设计上都采用越来越精密的保护电路或开关电路设计，对电池的充电起到了良好的保护作用。车载充电器可以方便用户在汽车上为手机充电，一端插入点烟器，另一端连接手机，但不宜在汽车中长期充电，因为汽车中温度较高。

1.1电池的应用现状

锂离子电池具有较高的能量重量比和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命较长，价格也越来越低。它的这些特点促进了便携式产品向更小更轻的方向发展，使得选用单节锂离子电池供电的产品也越来越多。

锂离子电池的不足之处在于对充电器的要求比较苛刻，对保护电路的要求较高。其要求的充电方式是恒流恒压方式，为有效利用电池容量，需将锂离子电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度（精度高于1％）。另外，对于电压过低的电池需要进行预充，充电终止检测除电压检测外，还需采用其他的辅助方法作为防止过充的后备措施，如检测电池温度、限定充电时间，为电池提供附加保护。由此可见实现安全高效的充电控制成为锂离子电池推广应用的瓶颈。

锂电池充电器的基本要求是特定的充电电流和充电电压，从而保证电池安全充电。增加其它充电辅助功能是为了改善电池寿命，简化充电器的操作，其中包括给过放电的电池使用涓流充电、电池电压检测、输入电流限制、充电完成后关断充电器、电池部分放电后自动启动充电等。所有或者部分这些功能都可以在充电芯片中实现，当然，也可利用ASIC、分立器件、或在微处理器的基础上用软件实现。

1.2充电池的设计背景

因为所有手机充电器其实都是由一个稳定电源（主要是稳压电源、提供稳定工作电压和足够的电流）加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成。手机常用锂离子（lion）电池的充电器采用的是恒流限压充电制，充电电流一般采用C2左右。但是每个品牌的锂电池不可能完全一样，里面的芯片铁定有些差别。而万能充为了满足所有电池，不可能只针对诺基亚一款电池设计，它是根据自己的电板设计，所以有时候它显示充电满了，可是实际还差好多。最重要的是，用得久了，就会影响电池的寿命，因为电池总是“吃不饱”。万能充不能提供恒流限压充电制，所以最好不要用它。尤其是市场上有一些10块钱左右的万能充，对电池手机的危害极大，简直就是毒瘤！

1.2.1手机充电器市场需求情况及发展趋势

1.目前，手机充电器可分为单槽形状和双槽型充电器，单槽形充电器正在受到双槽形的攻击。双槽形充电器除了具有慢速充电、快速充电、放电及镍镉、镍氢锂电池兼充的标准功能外，还有部分产品带有自动温度控制与电压控制，严防过充的新功

能，因而消费者应将倾向于选择双槽型充电器。

2.随着手机种类的日益增多，各种充电器因机型不同，电源端口的大小也不相同，从而不能互换使用，给消费者带来了不便。标准型充电器，是指可以连接所有手机底端电源插座（端口）的充电器。而且，生产的手机的电源端口将统一为适用于标准充电器的规格。这样，消费者将不必在每次换手机时同时购买新的充电器。由此可见，充电器在从坐式向便携式、双槽式等方向发展的同时，也开始向标准化、通用化的方向发展。

3.手机充电器的待机耗电量的降低逐步成为充电器的设计过程中的一个重要环节。相比于以前的充电器，今后生产的产品将会在各项功能完善的同时进一步降低本身的待机耗电量。为了达到这一目标，可以设计一个判断AC适配器是否连接负荷（手机）的IC，当未连接负荷时，将AC适配器的直流输出方（2级电路）切换到高阻抗电路上。通过采取这一措施可以大幅减少待机时2级电路的消耗电流（可以达到数十μA）。另外，还可以在输入交流100V方（1级电路）中设置切换电路。在未连接负荷时，通过开关切换电路来减少供应给直流输出方（2级电路）的功率从而减少耗电量。

4.现在市场上的大部分充电器，只是针对锂电池或镍氢电池充电的，但是随着市场的发展，自动识别两种电池而进行相应的充电进程的充电器正在逐步占据主流。可以自动分辨锂电池或镍氢电池的座充能“防止将锂电放电的错误动作”，如果在充锂电池时不小心按到了座充上的“放电钮”，好的座充可以辨识出来是锂电池，因此不会做放电动作；差的座充则不管三七二十一地进行放电，这就会造成锂电池寿命的折损。

1.3论文的主要内容

本文内容直接介绍了当今时代的手机充电器和最流行的手机电池——锂离子电池，结合市场需求本文详细介绍了充电器的发展和锂离子电池的特性等。本着这两点我详细的分析了充电器的工作原理，并设计出了一款多功能手机充电器。锂离子电池特性

电子技术的不断发展导致各种电子产品向小型化发展，如手机、数码相机、笔记本电脑等的推广普及。而电子产品的小型化必须伴随着电源的小型化。金属锂是所有金属中最轻，氧化还原电位最低，质量能量密度最大的：这都推动了锂离子电池的发展。另外由于人们环境保护意识的日益增强，对铅、镉等有毒金属的使用日益受到限制，这也成了锂离子电池发展的推动力之一。以下是锂离子电池的特性

1）工作电压高。通常单节锂离子电池的电压为3.7 V。单体电池即可为3 V的逻辑电路供电。对于要求较高供电电压的电子设备，电池组所需串联电池数也可大大减少。

2）体积小、重量轻、比能量高。通常锂离子电池的比能量可达镍镉电池的2倍以上，与同容量镍氢电池相比，体积可减少30%，重量可降低50%，有利于便携式电子设备小型轻量化。

3）寿命长。锂离子电池采用碳负极，在充放电过程中，碳负极不会生成金属锂，从而可以避免电池因内部金属锂短路而损坏。目前，锂离子电池的寿命可达1200次以上，远远高于各类电池。

4）安全快速充电。锂离子电池与金属锂电池不同，它的负极用特殊的碳电极代替金属锂电极，因此允许快速充电。采用1 C充电速率，可在两小时内充足电，而且安全性能大大提高。（注：充电率C表示充电的速度。若不考虑充电过程的损耗，充电率可表示为：C=充电电流(mA)/电池容量(mAh)(1.1)若电池的容量为500 mAh，C=1，则充电电流为500 mA。但实际的充电过程是一个电化学反应过程，有一定的损耗（如发热），故实际充电电流要比计算值大30%左右。短充电时间，可采用1 C、2 C充电率，一般最大充电率可达4 C。）

5）允许温度范围宽。锂离子电池具有优良的高低温放电性能，可在-20~+60℃之间工作。高温放电性能优于其它各类电池。此外，锂离子电池还具有自放电电流小、无记忆效应和无环境污染等优点，综合性能优于铅酸、镍镉、镍氢和金属锂电池，被称为性能最好的电池。

尽管锂离子电池具有上述诸多优点，但还是存在有如下的缺点。

1）与干电池无互换性。锂离子电池虽然有电压高的好处，但也有很难和干电池互换 的缺点。当蓄电池放完电时，一般的想法是用干电池暂时取代，但由于这两者电压不 同，不能直接代换。

2）无法急速充电。锂离子电池不能像镍镉电池那样，用1

5分钟急速充足电。锂离子电池的充电方法是：最初以恒定电池充电，最后则以恒定电压完成充电。现在各电池公司推荐的充电速率是1 C，这样，充电时间约需2小时，第一个小时可充入电池额定容量的80%左右。

3）内部阻抗高。因为锂离子电池的电解液为有机溶液，其电导率比镍镉电池、镍氢电池的水溶液电解液小得多，所以，锂离子电池的内部阻抗比镍镉电池或镍氢电池约大10倍。直径18 mm、长650 mm的单节电池的阻抗为50 m?。

4）工作电压变化较大。电池放电到额定容量的80％时，镍镉电池的电压变化很小(约0%），锂离子电池的电压变化很大（约40%）。对电池供电的设备来说，这是严重的缺点。但是由于锂离子电池放电电压变化比较大，很容易据此检测电池的剩余电量。

5）放电速率较大时，容量下降较大。放电速率为0.5 C时，锂离子电池和镍镉电池容量的减少量相当，但放电速率大于1 C时，锂离子电池的容量严重减少。

同其优点相比，这些缺点不应成为主要问题，特别是用于一些高科技、高附加值的产品中。因此锂离子电池具有广泛的应用价值，其经济价值相当可观。

2.1锂离子电池充电器系统分析

2.1.1锂离子电池快速充电特性

1)恒流充电特性

锂离子电池由锂离子移动产生氧化-还原反应，充电效率几乎为100%。若继续进行恒流充电，充电电压有可能升高超过使用电压。原因是若超过一定电压，金属锂析出并发生电解液的分解，当然电压会超过使用电压。

2)充电电压/电流特性

对完全放电的蓄电池进行恒流充电时，以充电量为参数，表示其电流与电压之间的关系，即为充电电压/电流特性。对于根据电压决定充电电量的锂离子电池，需要设定安全的最高电压进行充电，适宜用恒压充电方式。

3)充电终期电压的温度特性

电池的充电电压一般为负温度特性，因此需要对充电电压进行补偿。对于锂离子电池，完全充电电压与安全使用的充电电压有较大的差值，因此充电器不需要进行温度补偿。

4)充电温度与放电容量

由于充电时的温度不同各种电池的充电效率是不同的。放电容量表示进行标准的充电后的放电容量。锂离子电池的电解液几乎不发生分解，充电效率高，在5~45℃温度范围内进行充电时容量不会有较大差别。下面根据锂离子电池的充电特性，结合锂离子电池快速充电状态曲线，如图2.1所示，对各个状态分别加

以说明。图2.1中所标示的数据是根据多种市场产品总结得到的较为典型的值。

图2.1锂离子电池快速充电状态曲线图

2.1.2锂离子电池快速充电状态

1）涓流充电状态

在该状态下，充电器检测电池电压是否较低，如果是则采用涓流充电，即一个比较小的恒定电流对电池进行充电直至电池电压上升到一个安全值。2)恒流充电状态涓流充电后，充电器转入恒流充电状态。该状态下，充电电流保持不变的较大的值，通常是涓流充电电流的10倍或更大。电池的最大充电电流决定于电池的容量，通常选用1 C充电速率。比如1000 mAh的电池采用1000 mA电流充电。为了缩短充电时间，也可采用2 C或更高的速率在恒流充电和涓流充电状态下，充电器连续监控电池的电压和温度，并且可以采用以下两种恒流充电终止法，终止恒流充电。

（1）电池最高电压终止法

当单节锂电池的电压达到4.2 V，恒流充电状态应立即终止。

（2）电池最高温度终止法

在恒流充电过程中，当电池的温度达到60℃时，恒流充电状态应立即终止。

2）恒压充电状态

恒流充电终止后，充电器立即转入恒压充电状态。在该状态下，充电电压保持恒定。因为锂离子电池对充电电压精度的要求比较高，单节电池恒压充电电压应在规定值的±1%之间变化，因此要求锂离子电池充电器输出电压有较高的精度。在恒压充电过程中，充电器连续监控电池的电压、温度、充电电流和充电时间。常用的恒压充电终止方法有以下四种：

(1)电池最高电压:当锂离子电池的电压达到4.2 V时，恒压充电状态自动终止。

(2)电池最高温度:当锂离子电池的最高温度达到60℃时，恒压充电状态自动终止。

(3)最长充电时间:为了确保锂离子电池安全充电，除了设定最高电压和最高温度外，还应设置最长恒压充电时间。在温度和电压检测失败的情况下，可以保证锂电池安全充电。

(4)最小充电电流:在恒压充电过程中，锂离子电池的充电电流逐渐减小，当充电电流下降到一定数值（通常为恒流充电电流的1/10）时，恒压充电状态自动终止。

3）维护充电状态

电池充足电后，若电池仍插在充电器上，电池会由于自放电而损失电量。充电器应以非常小的电流对电池充电或是监测电池电位以备对电池再充电，这种状态称为维护充电状态。

3充电器的基本设计

3.1充电时间

对于便携式电源系统中的充电器进行设计时，首先是决定充电时间。调查该电源系统不使用的时间，若该时间足够长，采用普通充电方式即可；若时间较短，要采用快速充电方式。充电时间与充电方式有着密切的关系。对于锂离子电池采用恒流恒压快速充电方式。

3.1.1锂离子电池的充电方式

锂离子电池的充电方式基本上采用恒流恒压充电方式。充电的恒压设定值随负极9活性物质的不同而异。锂离子电池的容量与充电电压有关，充电电压越高，蓄积的电量也越多，实际上电池的容量增大了。然而，充电电压增高，电解液进行分解，在负极就会析出金属锂，为此，充电电压的精度要控制在±1%以内。由于充电电流不能太大，因此，用快速充电方式在1小时内充满电较困难，可用定时器采用以下的控制方式。

1)总时间的控制方式

每次都以一定时间进行充电，因此，不管放电状态的深浅程度如何都是以这种时间进行充电，单独用这种方式不能进行良好的充电。可以作为与其他充电控制备用的并用方式。考虑到充电电流的大小和电池温度，总的设定时间为3~10小时。

2)电压检测+定时器方式 这种方式是达到设定电压后。对于放电量浅的电池充电电压上升快，可比总时间控制方法提早完成充电，定时器设定时间为1~5小时。

3)电流检测+定时器方式

这种方式是达到设定电流后，经过由定时器设定的时间停止充电。电压检测与电流检测只是检测的电压与电流不同，其考虑与使用方法完全相同。

4)电流检测方式

这是以恒流恒压充电，在恒压范围检测出较低的0.1 C的电流时停止充电的方式，不会发生过充电。

3.1.2设计注意事项

1)过充电

系统设计时最需要注意的问题是防止过充电，即锂离子还

原而金属锂析出。为此，对充电器要采取相应措施。

2)保护电路

锂离子电池有过充电的安全性与过放电时的电池劣化问题，这要在电池与负载或与充电器之间增设保护电路。当电池进入过充电或放电状态时，电池脱离外部电路。对于2节以上串联的电池组，还需要对每节电池的电压进行监视。

3)充电器上限电压

即使电池中增设了保护电路对电池采取了安全措施，但还希望在充电器方设定上限电压值，当超出通常的充电电压范围电路无输出的双重保护。

4)充电温度范围

在使用温度范围以外进行充电时，电池的功能会被破坏。因此，在温度过高时应立即采取自动断电。

5)避免大电流充电

大电流充电时，金属锂要析出，因此，即使在充电初期也必须以0.1 C以下的电流充电。

3.2工作原理

锂离子电池的充电过程分两个阶段进行,首先用恒流充电到4.2V+0.05V,即转入4.2V+(-)0.05V恒压的第二阶段充电,恒压充电电流会随着时间的推移而逐渐降低,待充电电流降到0.1CmA时，表明电池已冲到额定容量的93%或者94%，此时即可以为基本充满，如果继续充下去，充电电流会慢慢降到0，电池完全充满。恒流充电率为0.1CmA到1.5CmA(CmA：当电池额定容量为1000mAb时，则1.0CmA充电率表示充电电流为1000CmA;1.5CmA充电电流为1500mA，以次类推)。标准充电率为0.5CmA，约需2小时可将电池电压（放电到3.0V的电池）充到4.2V，再转入恒压充1小时左右，即可结束充电。整个充电过程约需3小时，当充电率为105CmA时，第一阶段的充电时间只约需1/2小时。

该电路很简洁（附录一），采用了一块软封装的集成块并标有AE3102字样，通过对其8个引脚分析，是集成了两个运放。

开关电源部分采用抑制振荡型开关电源，它的简单工作原理是把220V交流电整流滤波成峰值电压300V左右的三角波（滤波电容C1不用），利用稳压器组成电平开关，控制开关管Q1的振荡与停止。此开关电源初级电流很小，Q1的C极反峰电压也较低，因此可以使用Vceo大于300V的TO-92封装的小型开关管，以缩小体积降低成本。

1）开关电源部分：

Q1和开关变压器组成间歇振荡器。充电器加电后，220V市电经D1半波整流后在Q1的C极上形成一个300V左右的直流电压，经过变压器初级加到Q1的C极，同时该电压还经启动电阻R2为Q1的B极提供一个偏置电压。由于正反馈作用，Q1的IC迅速上升

而饱和，在Q1进入饱和期间，开关变压器次级绕组产生的感应电压使D2导通，向负载输出一个约9V左右的直流电压。开关变压器的反馈绕组产生的感应脉冲经D3整流、C2滤波后产生一个与振荡脉冲个数呈正比的直流电压。此电压若超过稳压管Z1的稳压值，Z1便导通，此负极性整流电压便加在Q1的B极，使其迅速截止。Q1的截止时间与其输出电压呈反比。Z1的导通／截止直接受电网电压和负载的影响：电网电压越低或负载电流越大，Z1的导通时间越短，Q1的导通时间越长，反之，电网电压越高或负载电流越小，D3的整流电压越高，Z1的导通时间越长，Q1的导通时间越短。

2）充电部分：

手机电池残留电压（约3V）经R17、R15分压后，（1.3V）加至IC（AE3102）③脚，手机电池残留电压同时经R16点亮LED1，经LED1稳压后的电压(1.8V)加至IC②脚，此电压低于IC③脚电压，IC①脚输出低电平。此低电平使Q2导通，进行充电。R8的作用是使LED1的稳压值更稳定，LED1同时作电源指示。

IC内第Ⅱ运放与④脚的C5组成振荡电路。由⑦脚输出振荡方波，通过R12使LED2闪烁，指示充电。

随着电池电压上升，当经R17、R15分压后的（③脚）电压高于LED1的稳压（②脚）电压时，IC①脚输出高电平，使Q2截止，并点亮LED3指示充电结束。此时，LED2熄灭。

D4是防止电池反接损坏电路；R18是过流保险电阻；R6是在充电结束后进行小电流补充之用，说明书要求此时间约为0.5小时。

多功能部分：

该充电器使用了方便的电池夹，其两个电极可任意分开大小，适应多种手机锂电。在充电器侧面还留有小灵通充电接口。在充电器的另一个侧面，有一个极性转换开关，只有电池极性与充电极性相符时，测试灯LED1才会点亮。

3.2.1滤波整流

反馈绕组C2 D3是怎样滤波整流的？我画了一个简单的示意图如图二，或许这样就可以清晰的看出原理了：正如文章中开关电源部分的解释：开关变压器的反馈绕组产生的感应脉冲经D3整流、C2滤波后产生一个与振荡脉冲个数呈正比的直流电压。此电压若超过稳压管Z1的稳压值，Z1便导通，此负极性整流电压便加在Q1的B极，使其迅速截止。Q1的截止时间与其输出电压呈反比。Z1的导通／截止直接受电网电压和负载的影响：电网电压越低或负载电流越大，Z1的导通时间越短，Q1的导通时间越长，反之，电网电压越高或负载电流越小，D3的整流电压越高，Z1的导通时间越长，Q1的导通时间越短。

如图（2）滤波整流电路

4总

结

经过三个多月的不懈努力，手机多功能充电器的论文（设计）终于完成。在整个论文（设计）过程中，我遇到了很多的难题，但都在指导老师和同学的帮助下得到了顺利的解决。通过此次论文（设计），从不断的学习过程中我深刻体会到：无论是论文撰写，还是实际操作实践都是一个不断学习的过程，从最初刚写论文时的含糊不清到最后能够对整个论文有深刻的认识，从中我体会到实践对于学习的重要性和“实践出真知”的深刻含义。在大学的课堂上明白的只是理论，没有经过彻底的实践考察，对知识的理解还不够明确。然而，通过此次的论文撰写和实物的操作，让我真正做到了理论与实践的完美相结合。

总之，通过此次毕业论文（设计）的顺利完成，让我深刻体会到要更好的做好一个完整的事情，不仅仅需要基础知识的牢固，而且要有有系统的思维方式和巧妙的工作方法。在对待我们要解决的问题时，我们不仅仅要有毅力和耐心，而且，还要善于运用所拥有的资源来充实自己。同时，我们在对待一个新事物的时候，一定要从整体考虑，一定要一步一个脚印，这样所取得的成果才能更见成效！

致 谢

本文是在指导老师齐仁龙老师的悉心指导下完成的，齐仁龙老师在学术上严格要求，老师的教诲和鼓励，及在学术上一丝不苟的精神，本人受益匪浅，在此向齐仁龙老师表示衷心的感谢和敬意！

同时，也要感谢本设计小组的陈坤同学，感谢他在我遇到困难时的热情帮助，在课程设计中，我们积极的交流与探讨也使我受益非浅，希望在以后的学习道路中我们能够共同进步。

参考文献

[1] 付植桐.电子技术（第二版）[M].北京：高等教育出版社 ,2003 [2] 林钢．常用电子元器件［M］．北京：机械工业出版社,2004 [3] 陆绮荣.电子测量技术［M］.北京：电子工业出版社.2007 [4] 李良荣.EWB9电子设计技术［M］.机械工业出版社,2007 [EB/OL]http://hi.baidu.com/tmind/blog/item/d80e781b55b72fd1ad6e753c.Html

附录1

Clt-688原理图

附表一

基于多功能手机充电器的设计材料

名称 元器件 数量

D1.D2.D4 R3 R6 C1 C2 Z1 C3 R2.R10 R1 Q1 C4 R7 R14 R11 R12 IC R13 R6 Q2 R9 R8 R17 R15 R16 D3 R4 C5 LED 4007 7.2 3.3k 2.2u 9v1 332 470 47k 13001 100u 21k 1M 680 2.2k AE3102 5.6K 10K 8550 510 2.2K 29.4k 24K 3.6K 4148 47k 104 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3

第四篇：手机充电器设计报告

手机充电器设计报告

题目：手机充电器设计

指导老师：翟永前

专业班级：电子信心工程专业12级

组别：第六组

组长：曹广振

团队成员：王沛、索彬、赵小芳、曹广振

院系名称：通信信号学院

智能充电器的设计

【摘要】

随着手机在世界范围内的普及，手机电池充电器的使用越来越广泛。充电器种类繁多，但从严格意义上讲，只有单片机参与处理和控制的充电器才能称为智能充电器。

该设计利用51单片机的处理控制能力实现充电器的智能化，在单片机的控制下，具有预充、充电保护、自动断电和充电完成报警提示功能。该设计包括了六个功能模块：

· 单片机模块：实现充电器的智能控制，如自动断电，充电完成报警提示。· 充电过程控制模块：采用专用的电池充电芯片实现对充电过程的控制。· 光耦模块：控制通电和断电，在电池充满电后及时关断充电电源。

· 充电电压提供模块： 将一般家用交流电压经过变压器、电压转换芯片等转换为5V直流电压。

· 电压测试模块：利用AD转换把充电电池两端的电压通过数码管显示出来。· C51程序：单片机控制电池充电芯片实现充电过程的自动化，并根据充电状态给出有关的指示。

【关键字】

单片机、电压转换、MAX1898、智能、充电器

【目录】

一、设计综述

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4

二、基本方案

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三、软硬件设计

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四、软硬件仿真

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五、测试

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六、设计体会

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一、设计综述

手机电池的使用寿命和单次使用时间预充电过程密切相关，锂电池是手机最为常用的一种电池，它具有较高的能量重量比、能量体积比，具有记忆效应，可重复充电多次，使用寿命较长，价格也越来越低。锂电池对于充电器的要求也比较苛刻，需要保护电路，为了有效利用电池容量，须将锂电池充点值最大电压，但是过压充电会导致电池损坏，这就要求较高的充电精度。

而大部分充电器多采用大电流的快速充电法,在电池充满后如果不及时停止会使电池发烫，过度的充电会严重损害电池的寿命。一些低成本的充电器采用电压比较法，为了防止过充，一般充电到90%就停止大电流快充，而采用小电流涓流补充充电，这样就使充电时间增长了。

一部好的充电器不但能在短时间内将电量充足，而且还可以对锂电池起到一定的维护作用，修复由于记忆造成的记忆效应，即电池容量下降现象。设计比较科学的充电器往往采用专用充电芯片配合单片机控制的方法。专用的充电芯片可以检测出电池充电饱和时发出的电压变化信号，比较精确的结束充电工作，通过单片机对这些芯片的控制，可以实现充电过程的智能化，以缩短充电时间，同时能够维护电池，延长电池使用寿命。

另外，比起一般充电器，智能充电器还增加了充电电压的显示，让我们能直观的看到电池的由预充、快充、满充充电阶段，从而加强对电池的维护。

二、基本方案

（一）方案分析

该设计采用逐个功能模块分析再组合的方法来实现方案。

1、单片机模块

智能的实现利用单片机控制,经过分析，单片机芯片可以选择Atmel公司的AT89C52，来控制充满电时蜂鸣器报警声，以及通过中断控制光耦器件通电和断电。

2、充电过程控制模块

根据手机锂电池的需求特性，选择采用Maxim公司的MAX1898作为电池充电芯片。充电芯片Max1898的内部电路包括输入电流调节器、电压检测器、充电电流检测器、定时器、温度检测器和主控器，输入电流调节器用于限制总输入电流，包括系统负载电流与充电电流，但检测到输入电路大于设定的门限电流时，通过降低充电电流从而控制输入电流，Max1898外接限流型充电电源和PNP功率三级管，可对单节锂电进行有效的快充，它通过外接电容设定充电时间，通过外接电阻设置最大充电电流。

定时电容C和充电时间Tchg的关系式满足：C=34.33×Tchg

最大充电电流Imax和限流电阻Rset的关系式满足：Imax＝1400/Rset

3、光耦模块

为了在充满电后能及时关断充电电源，则需要引入一个光耦模块芯片6N137。

6N137光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器，其内部有一个850 nm波长AlGaAs LED和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。具有温度、电流和电压补偿功能，高的输入输出隔离，LSTTL/TTL兼容，高速(典型为10MBd)，5mA的极小输入电流。6N137光耦合器的真值表如下：

4、充电电压提供模块：

由于一般家用电压为+220V交流电压，需要设置一个电压转换电路将+220V交流电压转换成+5V直流电。首先用变压器将220V交流电压转换成7V交流电，经过桥式整流变成直流电，再利用电压转换芯片LM7805将7V直流电压转换为5V直流电压。

5、电压测试模块

该部分采用AD转换来实现充电电压的现实。采用中断触发，基本原理是将一段时间内的输入模拟电压 Ui 和参考电压UR 通过两次积分，变换成与输入电压平均值成正比的时间间隔,再变换成正比于输入模拟信号的数字量。

把模拟信号转换成数字信号，转换原理为：

（二）方案实现功能

方案实现的功能，即充电过程：

· 预充

在安装好电池之后，接通输入直流电源，当充电其检测到电池时将定时器复位，从而进入预充过程，在此期间充电器以快充电流的10％给电池充电，使电压、温度恢复到正常状体，预充电时间由外接电容C9确定，如果在预充时间内电池电压达到2.5V，且电池温度正常，则进入快充过程；如果超过预充时间后，电池电压低于2.5V，则认为电池不可充电，充电器显示电池故障，由单片机发出故障指令，LED指示灯闪烁，· 快充

快充就是以恒定电流对电池充电，恒流充电时，电池的电压缓慢上升，一旦电池电压达到所设定的终止电压时，恒流充电终止，充电电流快速递减，充电进入满充过程，· 满充

在满充过程中，充电电流逐渐递减，直到充电速率降到设置值以下，或满充超时时，转入顶端截止充电，顶端截止充电时，充电器以极小的充电电流为电池补充能量，由于充电器在

检测电池电压是否达到终止电压时有充电电流通过电池电阻，尽管在满充和顶端截至充电过程中充电电流逐渐下降，减小了电池内阻和其它串联电阻对电池端电压的影响，但串联在充电回路中的电阻形成的压降仍然对电池终止电压的检测有影响，一般情况下，满充和顶端截止充电可以延长电池5％～10％的使用时间，· 断电

当电池充满后，Max1898芯片的2脚／Chg发送的脉冲电平会由低变高，这将会被单片机检测到，引起单片机的中断，在中断中，如果判断出充电完毕，则单片机将通过P2.O口控制光耦切断L7805向Max1898供电，从而保证芯片和电池的安全，同时也减小功耗。

· 报警

当电池充满后，MAX1898芯片的2引脚/CHG发送

三、软硬件设计

（一）硬件部分

1、单片机控制设计，电路如下：

电路说明如下：

（1）P3.1脚控制发出报警声提示；

（2）P3.0脚输出控制光耦器件，在需要的时候可以及时关断充电电源。外部中断0由充电芯片MAX1898的充电状态输出信号经过反向后触发

2、充电部分：该部分为设计的主核心部分，利用MAX1898配合外部PNP组成完整的单节锂电池充电器。电路图具体说明：

（1）MAX1898的电压输入脚IN输入电压范围为4.5 V~ 12V，锂电池的充电方式要求是恒

流、恒压方式，所以电源输入需要采用恒流恒压源。

（2）PNP场效应管为电压放大型器件,输入阻抗高,耐压高，通过外接的PNP场效应管提供锂电池的充电接口。

（3）引脚CT通过外接的电容CCT 来设置快充时的最大充电时间tCHG。

= 34.33×tmax

（4）引脚ISET通过外接电阻RSET来设置最大充电电流Ifast。关系式如下：

Ifast =1400/2.8×103 电路图如下：

3、光耦控制部分，实现电路如下：

电路说明：即当GATE输入为低电平时，OUTPUT输出为高电平；当GATE输入为高电平时，OUTPUT输出为低，即断电。

4、充电电压转换，实现电路模块如下：

5、总电路（总电路实际上是由第5部分的充电电压和下图构成）

（二）软件部分

1、程序流程图

2、程序代码及说明

//防止BattCharger.h被重复引用的h文件

#ifndef _BATTCHARGER_H #define _BATTCHARGER_H #include sbit GATE = P3^0;sbit BP = P3^1;

uint t_count,int0_count;#endif ***************************************************************** 主程序

*****************************************************************/ #include “reg52.h” #include “ABSACC.h” #include “intrins.h” #include “BattCharger.h” #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define PORTA4 XBYTE [0x7F8F]

uchar tab[]={0xc0,0xC0,0xC0,0xC0,0xC0,0xC0,0xC0};uchar tab2[]={0xC7,0xCB,0xD3,0xF3};uchar SEGPT2[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};unsigned int Num;

unsigned int getdata;

uchar keydata;

uchar selectkey;unsigned int date;sbit CLOCK=P3^5;uint tt=0;/* 延时子程序 */ void delay(Num){

unsigned int ii;

for(ii=0;ii

{}

}

/***************************************************************** 定时器0和中断0控制充电过程

*****************************************************************/ /* 定时器0中断服务子程序 */ void timer0()interrupt 1 using 1 {

TR0 = 0;// 停止计数

TH0 =-5000/256;// 重设计数初值

TL0 =-5000%256;

t_count++;

if(t_count>600)// 第一次外部中断0产生后3s

{

if(int0_count==1)// 还没有出现第二次外部中断0，则认为充电完毕

{ GATE = 0;// 关闭充电电源

BP = 0;// 打开蜂鸣器报警

}

else // 否则即是充电出错

{

GATE = 1;

BP = 1;}

ET0 = 0;

// 关闭T0中断

EX0 = 0;

// 关闭外部中断0

int0_count = 0;

t_count = 0;

}

else

TR0 = 1;

// 启动T0计数

}

/* 外部中断0服务子程序 */ void int0()interrupt 0 using 1 {

if(int0_count==0)

{ TH0 =-5000/256;// 5ms定时

TL0 =-5000%256;

TR0 = 1;// 启动定时/计数器0计数

t_count = 0;// 产生定时器0中断的计数器清零

}

int0_count++;}

/***************************************************************** 定时器1和中断1控制AD转换

*****************************************************************/ /* 定时器1中断服务子程序 */ void time1(void)interrupt 3 {

CLOCK=~CLOCK;

}

/* 外部中断1服务子程序 */ void int1(void)interrupt 2

{

getdata=0;

date=0;

getdata=PORTA4;

date=getdata*100/51;

tab[0]=SEGPT2[date/100]-0x80;

tab[1]=SEGPT2[date%100/10];

tab[2]=SEGPT2[date%10];

tab[3]=SEGPT2[0];TR0=0;}

/*显示子程序 */ void DISP(void){

unsigned int i;

for(i=0;i<5;i++)

{

P2 = 0;

P1 =tab[i];

P2 =tab2[i];

delay(255);

} }

/* 初始化 */ void init(){

EA = 1;// 打开CPU中断

PT0 = 1;

// T0中断设为高优先级

TMOD = 0x01;// 模式1，T0为16位定时/计数器

ET0 = 1;

// 打开T0中断

BP = 1;// 关闭蜂鸣器

int0_count = 0;// 产生外部中断0的计数器

IT0 = 1;

// 外部中断0设为边沿触发

EX0 = 1;

// 打开外部中断0

GATE = 1;

// 光耦正常输出电压清零

}

void main(void){

TH1=(65536-50000)/256;

TL1=(65536-50000)%256;

ET1=1;init();

while(1)

{

DISP();

PORTA4=0x00;

IT1 =1;

EX1=1;

}

}

四、软硬件仿真

该设计中，由于在Protues和Multisim里都找不到元件MAX1898和6N137，不过好在单片机对充电过程的控制不复杂，可以在protel里画图，然后直接在在电路板上焊接测试。因此该设计可以仿真的部分只有用于充电器两端的电压显示部分（即AD转换部分）。仿真调试步骤如下：

（一）在Keil程序里边新建项目，名称为“充电器显示”，并选择单片机型号为AT89C52.BUS。

（二）执新建文件，输入源程序保存为充电器显示.C，并保存，然后将源程序添加到项目中。

（三）执行菜单命令“在弹出的对话框中选择“Output”选项卡，选中“Greate HEX File”。

（四）编译源程序，得到HEX”文件。

（五）在proteus仿真平台上建立仿真原理图，并将程序上载到虚拟芯片上调试及运行。结果如下：

五、测试

（一）测试方法

1、线路连接

按仿真图在万用板上大概排下版，然后开始焊接，并连好每条线，检查无误后，进行下一步。

2、硬件是否工作测试

由于充电器电路实现比较特殊，芯片是否正常工作不好确定，且该设计有一部分不能仿真，只能根据资料仔细研究分析各芯片的引脚功能及特征，综合考虑、检测。一般的测试方法是：

（1）先用万用表欧姆档逐步测量线路，确保线路都连接正确。

（2）然后，编写一段测试程序进行调试，即看各端口的工作状态是否和预设的一致来检测

芯片是否工作，这个主要是测单片机是否正常工作，从而诊断出电路板是哪一部分出了问题然后再进行调试。

（3）根据充电芯片特性，预设芯片某个输入脚的状态，检测芯片输出是否和预想的一样，来检测芯片是否能正常工作。

（二）测试条件和测试环境

该设计测试条件要求不高，只需具备一些常见测试工具：电源、万用表、锂电池，便可以进行焊接测试。

（三）测试结果

充电芯片可以正常充电，实现预充、快充、满充，数码管显示实时充电电压。

六、设计体会

这次设计所以总的来说，不算顺利，基本上到最后我们才调试出来，因此我有很多感触。一开始的时候，从图书馆借了些资料，参照资料进行原理图的设计，而我们选择的题目用到的几个芯片都是我们以前没接触过的，于是就得到网上找相关芯片的资料，来了解芯片特性，从而实现芯片的控制功能，画出原理图，但由于我们所选的MAX1898和6N137芯片和不常见，电路有一部分不能进行仿真，这也决定了我们的调试会是一个艰巨的过程。

完成原理图的设计，然后是焊板，这是一个需要耐心加细心的过程，哪怕一个小小的错误也会使结果出不来，所以必须要一条线一条线的检查，确认无误才能在万能板上接。还有在焊接的时候也要特别小心，稍不注意就会被电烙铁烫到，或出错了把芯片给烫坏了或者不该连接的线路被焊锡连起来了。同时这也需要同组人的配合，三个人交换检查线路，出错的可能性就小一些，通过合作也使我懂得了认真严谨的工作态度和团队精神的重要性。

上边就说了我们的调试将会是一个艰难的过程，事实的确如此，我们前边的部分其实很早就完成了，后边的调试花去了大部分时间，一开始怎么调试从MAX1898的充电电压输出端BATT都为低电平，电路也检查不出问题，分析各连线也合理，老师检查完成情况的时候，让我们再买块充电芯片来试试，于是我们重新从网上买了芯片再测试就好了，结果发现是原来的芯片坏了，我们一开始也怀疑是芯片坏了，但因为我们的芯片必须得网购，怕麻烦我们就没买；还有一个错误导致充满电以后不能断电，我们一开始设计的光耦模块原理图是照资料上的直接画的，因为简单，我们也没怀疑它会有问题，可是最后怎么调试都不出来才去查资料，发现资料上有些默认的连接它省略了，而我们实物图中必须要连起来。通过这些错误我认识到做设计是一个必须要很有耐心的过程，对于任何的细节都应该仔细研究分析。

经过发现错误然后改正错误，通过大家的努力，我们组基本上完成了实验目标。从一开始的迷茫，到现在对综合电路的设计有了一定方向，知道了该怎么去着手分析电路、设计电路，还有怎么去查找资料，和进行电路的调试，这是一个学习和进步的过程。

通过这次课程设计，也使我受益颇多。既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了单片机的应用设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题。通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题，我觉得这是一个进步的过程。

第五篇：制作手机充电器防漏电保护装置 结题报告.

制作手机充电器防漏电保护装置

摘要：随着现代电子科技技术的飞速发展，智能手机几乎已成为人们日常生活不可或缺的部分。然而在给这些电子产品充电时，却很少有人会去重视一些因用电而导致的一些隐藏威胁。近期新闻内不断播报因手机漏电而引发的危险事故，这些事件在不断呼吁人们，使用科技带来便利的同时，切记不可忽视用电安全。本课题专门针对手机充电时交易引发的漏电现象展开研究，希望找到相应对策保护使用者的生命及财产安全。

关键词：防漏电、保护装置、电路、继电器、稳压器

一、研究背景

现代消费类电子产品从录像机的兴起而显露雏形。随着科学技术的不断发展进步，以及电子技术的迅猛发展，近年来一批有着强大的市场潜力的新型消费类电子产品正在悄悄走进我们的生活。如个人数字助理(PDA)、mp3、数码相机、个人视频记录器(PVR)、平板电脑、智能手机等。人们在享受着这些便携设备所带来的便捷的同时，也在承受着这些产品续航能力不足所带来的烦恼。

为提高产品的续航能力，人们使用智能充电宝或充电器来给产品充电，但由于目前充电器市场管理混乱，产品鱼龙混杂，由充电器产品引发的安全问题不时见诸于报端，最近有两则新闻令人震惊：

1.2013年7月11日晚，南航空姐马爱伦用正品iphone 5充电时通了个电话，突然被一股强烈的电流击倒。法医鉴定死者颈部有明显电击痕迹，死因为触电身亡。

2.7月8日晚，30岁的北京男子武建同在给苹果iPhone 4手机充电时遭受电击，尽管暂时保住了一条命，但人尚处于昏迷中。

我们在感叹生命脆弱的同时，也在思考导致这些事件发生的根本原因。面对频频发生的手机充电事故，作为学生的我们也能够做些什么。

二、研究目的：

本课题旨在深入研究手机充电器的工作于使用原理，分析可能造成手机充电时漏电的可能原因。并根据探究结果设计并制作一个手机充电器防漏电保护装置，要求考虑到设计的可行性、耐用性及成本造价问题，且能够投入日常实际应用。

三、研究方法与过程：

1、充电器漏电保护装置设想：

考虑到现在市场上的充电器大部分具有USB输出接口，充电保护装置的结构可以采用下图所示结构，该装置对外接口包括一个通用USB插头和一个USB插座，插头用于与普通充电器相连，USB插座用于与充电电线相连。使用时只需将该保护装置连接到充电器后端，就可以在充电的同时畅享各类消费类电子产品带来的便捷与快乐，而免受漏电带来的各种烦恼。示意图1如下：

图1组成示意图

实验材料：电路板、电容、继电器等。

2、充电器漏电保护装置主要功能及设计指标

2.1主要功能

根据以上分析，我们课题组将目标定位解决充电器220V漏电保护的问题。即安全保护装置的主要功能是：

正常状况下保护装置不影响充电功能；

当充电器的输出接口出现220V交流电时，保护装置应立即切断充电器输出，将220V交流电与被充电设备和人员隔离。2.2主要指标

对于安全保护装置需要达到的指标，我们初步认为在以下两个方面必须加以约束：

必须能够满足一般家庭的使用环境：在我国，家庭中使用的市电电压标准为220V±10%，因此安全保护装置发生保护动作的电压范围不得小于198V～242V。发生漏电时要确保人员的安全：触电对于人员的危害程度取决于电流作用于人体的时间。一般来说，通过人体的电流I和作用时间T的乘积不超过50毫安秒（即：IT≤50mA·S）可以认为是安全的。而影响流过人体电流大小的因素除了施加的电压之外就是人体自身的电阻。人体的电阻主要是皮肤角质层的电阻，当皮肤清洁、干燥、完好时，阻值可达10kΩ以上；若皮肤潮湿、破损或粘有电性粉尘时，其阻值可急剧下降到800Ω～1000Ω。我们以危险性较高的1000Ω计算，220V时触电超过0.2秒人员就会发生危险。因此，安全保护装置的动作时间不能大于0.2秒。

3、充电器漏电保护装置设计理念：

经过查阅资料与课题组讨论，我们决定使用整流电路作为触发电路，作用主要有两方面：一是利用整流电路过交流隔直流的特性，使触发电路只响应交流信号不响应直流信号；二是将220V交流转换为后续电路更容易处理的直流信号。切换电路使用继电器电路实现。继电器可以控制充电器输出接口的物理通断，绝缘性能高，当发生漏电更加安全可靠。

考虑到整流电路输出的信号一般电压波动较大，如果直接接入继电器电路的话，会造成电路功能不稳定。因此我们在整流电路与切换电路之间增加一个稳压电路。

整套方案中的整流电路、继电器、稳压电路使用到的都是常用器件，价格便宜。构想如下图：

图2保护装置电路的原理框图

4、充电器漏电保护装置设计图纸：

安全保护装置的电路设计见附件1，下面按功能分别介绍各部分电路设计。4.1 整流电路设计

整流电路我们使用单相桥式整流，电路设计如图3。

图3整流电路

注解：

（1）T1是变压器，主要功能是调整交流电压的幅值。我们选用定制的DB-5VA型器件，可以将220V转为43V。

（2）D1是桥式整流器，主要功能是变交流为直流。工作原理如下：

T1的输出u2是交流正弦波，如图4-（c）。当u2处于正半周时，桥式整流器中的D1、D3导通，D2、D4截止，电流由变压器Tr次级上端经D1→RL→D3回到T次级下端，在负载RL上得到一半波整流电压。如图4-（a）。当u2处于负半周时，D1、D3截止，D2、D4导通，电流由Tr次级的下端经D2→RL→D4回到Tr次级上端，在负载RL上得到另一半波整流电压。如图4-（b）。这样在一个完整u2周期内，负载RL上得到一个始终是同向的电压波形，完成了从交流到直流的变换，如图4-（d）。

图4桥式整流器工作原理

（3）C1是滤波电容，主要功能是利用电容的充放电特性，将桥式整流器输出的脉动电压波形变得平滑，见图5。本设计中使用的是100uF 的电解电容。

图5电容滤波示意图 4.2稳压电路设计

电源芯片D2使用的是recom公司的三端稳压器R-78HB5.0-0.5，它具有稳定度高、适应性强、使用方便的优点。该芯片输入电压范围为直流9V-72V，输出电压5V，电流0.5A。在整个电压范围内效率可达80%以上。电路设计见图6。

图6稳压电路 注解：

（1）C2为输入端滤波电容，可抵消电路的电感效应和滤波输入线窜入的干扰脉冲，这里取0.1uF瓷介电容。

（2）C3是为减小输入端纹波电压，使用3.3uF的电解电容。（3）V1为保护二极管，防止反向电压击穿稳压器。4.3继电器电路设计

一般情况下，保护装置的输入和输出接口通过继电器连接，可以正常充电；当输入接口上出现220V漏电时，经过稳压电路会输出一个5V信号驱动继电器断开输入与输出接口的连接。电路设计见图7。

图7继电器电路 注解：

（1）K1选用双线圈的磁保持继电器，它依靠自身的永磁力即可保持触点的断开或闭合状态。也就是说只有当需要改变触点状态时才需要给线圈加电，线圈断电后触点状态可以保持。两个线圈分别受稳压电路和复位开关控制。继电器的断开时间小于3毫秒，远小于前文分析的0.2秒的指标要求。单相桥式整流。

（2）V2、V3是保护二极管，分别并联在继电器的两个线圈两端，连接极性与控制信号相反，提供继电器线圈断电时的放电回路。

（3）SW1是拨码开关，用于继电器复位。当继电器发生保护动作断开输入与输出的连接之后，可以打开复位开关使继电器恢复到输入输出连接的状态。（4）X1是输入USB接口。（5）X2是输出USB接口。5.测试及验证情况

经测试，安全保护装置能够达到预期目的。如图8所示，正常充电情况下，+5V充电电源从充电输入口直接连接到装置的输出口。当充电输入为220V市电时，经过变压器调整幅值、桥式电路整流、滤波电路初步稳压、最终经过稳压电路变为+5V信号控制继电器切断充电输入与装置输出的连接，使220V市电无法输出到待充电的设备或操作人员。

图8 安全保护装置工作示意图

经过多次验证，本装置可以对36V～260V之间的交流电实现保护功能，切断时间约3毫秒，达到了设计指标要求。

四、总结

本装置可以在充电器发生漏电时立即切断电源，提高了设备与人员的安全性。

五、体会

通过本次课题的实践，我们得到了许多与专业人员进行交流的机会，小组成员不仅掌握了有关电路的相关知识，跟进一步了解了科学探究所必经的方法与步骤。我们也深刻体会到了科学来源于生活，更要服务于生活。由于所学知识的有限，我们得到了许多外界的帮助，希望随着知识量的扩大，今后我们能够更加独立地完成课题。

六、参考文献

1.《实用电源电路设计：从整流电路到开关稳压器》 户口川朗著 高玉苹等译 2.《开关电源理论及设计》 周洁敏编著 3.《电磁场与机电能量转换》 周顺荣主编

附件1