电力电子课程设计---手机充电器电路的设计

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1、手机充电器电路的设计1.选题背景随着现代科技的日益发展，对手机的要求也日趋多功能化。而手机耗电量的逐步增加，引起了人们的高度重视，这就使我们提高了对手机电池节能的要求。另一方面，手机电池随着手机体积的日渐缩小而变得越来越精小化。然而，电池供电技术却并没有随之提高，这就使我们手机出现了待机时间日渐减短的问题，从而，给一些经常外出的人们在使用手机时带来了不少的麻烦。为解决这一问题，许多人在购买手机时采用了双电双充的配置方案，以便用来解决手机耗电量大的难题。当然，这样做也相应提高了手机的购置成本，同时，在我们使用的时候也并不像想象中的那样方便，这使得我们外出时

2、因为电池电量不足影响手机的正常使用。针对这一现象，本文专门介绍了一种多功能的手机充电器，以满足用户对高性价比的需要。2.设计要求通信技术的高速发展促使手机种类众多，也导致手机充电器也是多种多样，本设计设计索尼爱立信牌手机的充电器电路。充电器的简单工作过程如下：交流输入电压经电容降压，二极管整流桥整流后变成直流电，经隔离二极管和滤波电容对手机充电，随着充电时间的增长，电池两端的电压也升高，通过分压器将此电压引入基准电压比较器，其中三个比较器带三个指示灯，分别指示充电的状态，当三个灯全亮时，表示充电已满。通过以上的工作过程描述结合生活经验设计手机实用充电器电

3、路。以上功能仅供参考，在基本功能完成的前提下可根据本人想法增加其他功能。为培养学生的独立思考和实践能力，本次课程设计要求学生独立设计充电器电路，自己根据设计需要购买元器件并独立焊接调试正常。所设计的充电器具有必要的充电显示和保护功能，充电电压4.2V，充电限制电压4.5V。3.方案论证3.1系统概述从课题上可以看出设计的主体要求是将市电变换为符合要求的直流电源，整体上应该有降压、整流、滤波、恒压电路。降压电路可以用最简单的变压器完成，将220V电压变为10V左右的低压，为了优化波形使其更加稳定可采用滤波电容去除高频干扰。9手机通用的锂电池充电电压为4.2

4、V，因此需要设计一个恒压源电路。充电电流在一定程度上影响了充电的时间，过高的电流会缩短电池的使用寿命，所以我们还需要一个可靠地恒流源来保证充电的时间和手机的使用寿命。当上述条件都具备时对于不同容量的手机电池充电时间是不一样的，因此需要一个不以时间为参考的充电完成信号，我们可以根据电池两端的电压是否达到标准电压来判断是否充满电。稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。如下图所示：把220V交流变成低压直流的四个组成部分

5、：降压—整流—滤波—稳压。图3-1-11、整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电，二极管在电路中起开关的作用。2、滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分，电容和电感起滤波的作用。3、稳压电路对整流后的直流电压采用技术进一步稳定直流电压。三端稳压器是常用的稳压器件。3.2设计方案方案一：本方案是前期分析的具体实现，也是比较简单的一种。电路图如下：图3-2-19该电路有四部分组成电源输入电路、恒流电路、恒压电路、充电指示电路组成。电源输入电路由电源变压器T、整流桥堆D1，D2，D3，D4和滤波电容C组成。恒压电路由电阻

6、R1、R2、电位器RP1、晶体管V1、精密稳压基准源IC组成。恒流电路由晶体管V2、电阻R3、电位器RP2。充电指示电路由晶体管V3、电阻R4、R5和发光二极管VL组成。交流电220V电压经过变压器T（二次侧电压9V）、整流桥、滤波电容C后，产生8.1V的直流电压。该电压经过恒流电路恒压电路处理后对电池充电。同时V3导通，VL发光。随着电池两极板电压的升高充电电流将逐渐减小。当电池电压到达4.2V时，R1上电压降低使V3截止VL熄灭，提醒用户充电结束。方案二：全自动镍镉电池充电器的电路如下图所示，充电器主要由电源电路、电压比较器及指示电路等组成。图3-2

7、-2方案三：本方案为本次采用设计方案，是现行手机充电器的通用电路，主要是由开关电源和充电电路组成的。制作成功后该充电器能自动识别电池极性，自动调整输出电流使得电池达到最佳充电状态，可保护电池延长电池寿命。充电饱和后闪烁的红灯会自动熄灭。电路图如下所示:9图3-2-34.过程论述方案3为本次采用设计方案，是现行手机充电器的通用电路，主要是由开关电源和充电电路组成的。当接入电源后，通过整流二极管VD1、R1给开关管Q1提供启动电流，使Q1开始导通，其集电极电流Ic在L1中线性增长，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

8、，感应电压给C1充电，随着C1充电电压的增高，Q1基极电位逐渐变低，致使Q1退出