手机充电器

2020-01-30 来源：客趣旅游网

1 选题背景 .............................................................................................................................. 1

1．1 指导思想 ................................................................................................................ 1 1．2 方案论证 ................................................................................................................ 1 1．3 基本设计任务 ........................................................................................................ 3 1．4 发挥设计任务 ........................................................................................................ 3 1．5电路特点 ................................................................................................................. 3 1．5.1电源输入电路 ................................................................................................ 3 1．5．2恒流电路 ........................................................................................................ 3 1．5．3恒压电路 ....................................................................................................... 4 1．5．4充电指示电路 ................................................................................................... 4 2 电路设计 .............................................................................................................................. 4

2.1作原理 ....................................................................................................................... 4 3 各主要电路及部件工作原理 .............................................................................................. 4

3.1电源输入电路 ........................................................................................................ 4 3.2恒流电路 ................................................................................................................. 5 3.3恒压电路 ................................................................................................................. 6 3.4充电指示电路 ........................................................................................................... 7 4 原理总图 .............................................................................................................................. 7 5 元器件清单 .......................................................................................................................... 8 6 组装与调试 .......................................................................................................................... 8

6.1电路的组装 ............................................................................................................... 8 6.2调试 ........................................................................................................................... 9 7 小结 ...................................................................................................................................... 9 8 设计体会及今后的改进意见 .............................................................................................. 9

8.1设计体会 ................................................................................................................... 9 8.2本方案特点及存在的问题 ..................................................................................... 10 8.3 改进意见 ................................................................................................................ 10 参考文献 ................................................................................................................................ 11

内容摘要：

通信技术的高速发展古今手机种类众多，也导致手机充电器也是多种多样，本设计设计并制作一套手机通用锂电池的充电器。该充电器将交流220V电压经T降压、UR整流、C滤波后，产生7.5V直流电压。该电压经恒压电路、恒流电路处理后，对电池GB恒流充电。同时V3导通，VL发光。随着GB电压的上升，充电电流将逐渐减小。当GB端电压达到4.2V时，R1上的电压降低，使V3截止，VL熄灭，充电完成。

关键字：T降压、UR整流、C滤波、恒压电路、恒流电路。设计要求：

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、电源变压器、电解电容、发光二极管、三极管、电位器、整流桥堆、TL431型精密稳压集成电路等元件的工作特性；

3、理解电路的工作原理；

4、完成整个电路焊接、装配与调试；

1 选题背景

通信技术的高速发展古今手机种类众多，也导致手机充电器也

是多种多样，当用户手机充电器损坏或丢失后，无法修复或购不到同型号充电器，使手机无法使用本设计设计并制作一套手机通用锂电池的充电器，该充电器由于其操作简单，价格便宜，适合机型多，将会深受用户的欢迎。 1.1指导思想

该锂离子电池充电器电路由电源输入电路、恒流电路、恒压电路和充电指示电路组成。 1.2方案论证方案一：

图1为充电器的一个整体设计框图。充电器主要由电源输入电路、恒流电路、恒压电路和充电指示电路组成。其中电源输入电路是核心部分，由它通过电源变压器T将220V的交流电压降到9V左右,然后经过整流桥堆UR和滤波电容器C得到充电直流电压。恒压电路由电阻器R1、R2、电位器RP1、晶体管V1和精密稳压集成电路IC组成；恒流电路由晶体管V2、电阻器R3和电位器RP2组成；充电指示电路由晶体管V3、电阻器R4、R5

和充电指示发光二极管VL.组成。

交流220V电压经T降压、UR整流、C滤波后，产生7.5V直流电压。该电压经恒压电路、恒流电路处理后，对电池GB恒流充电。同时，V3导通，VL发光。随着GB电压的上升，充电电流将逐渐减小。当GB端电压达到4.2V时，R1上的电压降低，使V3截止，VL熄灭。调整RP1的阻值，使V2集电极输出充电电压为4.2V;调整RP2的阻值，使充电电流为电池容量的0.5倍左右。

图一

方案二：

图2为充电器的一个整体设计框图。该充电器电路主要由振荡电路、充电电路、稳压保护电路等组成，其输入电压AC220V、50／60Hz、40mA，输出电压DC4．2V、输出电流在150mA～180mA。在充电之前，先接上待充电池，看充电器面板上的测试指示灯是否亮?若亮，表示极性正确，可以接通电源充电；否则，说明电池的极性和充电器输出电压的极性是相反的，这时需要按一下极性转换开关行。

AN1(测试键)才

图2

综合考虑以上两种方案，方案一原理清晰简单，易于设计；方案二原理较复杂，所用元器件较多，基于我所掌握的知识有限，所以此次设计我使用方案一。 1.3 基本设计任务

通信技术的高速发展古今手机种类众多，也导致手机充电器也是多种多样，本设计设计并制作一套手机通用锂电池的充电器。

充电器的简单工作过程如下：交流输入电压经T降压、UR整流、C滤波后降压，二极管整流桥整流后变成直流电，经恒压电路和恒流电路对手机充电，随着充电时间的增长，电池两端的电压也升高，通过充电指示灯来表明充电状态，当充电指示灯亮时，表明正在充电；当充电指示灯熄灭时，表明充电完成。

技术要求：能够顺利为锂电池充电，有必要的显示、保护功能，充电电压4.2V，充电限制电压4.5V。

工作要求：独立设计充电器方案，根据本人的方案，购买所需要的元器件和电路板，独立设计并调试正常。

1.4 发挥设计任务

1.5.1电源输入电路

由电源变压器T、整流桥堆UR和滤波电容器C组成 1.5.2恒流电路

由晶体管V2、电阻器R3和电位器RP2组成 1.5.3恒压电路

由电阻器R1、R2、电位器RP1、晶体管V1和精密稳压集成电路IC组成 1.5.4充电指示电路

由晶体管V3、电阻器R4、R5和充电指示发光二极管VL.组成

2 电路设计

2.1 工作原理

该锂离子电池充电器电路由电源输入电路、恒流电路、恒压电路和充电指示电路组成。如图1

电源输入电路由电源变压器T、整流桥堆UR和滤波电容器C组成恒流电路由晶体管V2、电阻器R3和电位器RP2组成

恒压电路由电阻器R1、R2、电位器RP1、晶体管V1和精密稳压集成电路IC组成

充电指示电路由晶体管V3、电阻器R4、R5和充电指示发光二极管VL.组成

3各主要电路及部件工作原理

3.1. 电源输入电路

交流220V电压经T降压，得到电压为9V的交流电压，经过UR整流就变为了直流电，DE电压为8.1左右，滤波电容是为了滤除交流成分，得到更好的直流电。 3.2、恒压电路发参作中也为

在这边部分电路中使用了TL431。TL431是TL、ST公司研制开的并联型三端稳压基准，其突出优点是封装简单（型如三极管）、数优越（高精度、低温漂）、性价比高（民品1.3～1.5元/只），是为电压基准的良好选择。其电压调节范围为2.5V～36V。本方案的接法类似于下图（b）调节电位器RP1就可以调节输出电压，这正是本方案的一大优点，可以做到电压连续可调，这样不仅可以手机电池充电还可以作为电源为其他电子芯片、元件供电。

图4.2.1 TL431原理图

图4.2.2 恒压电路

BC电压可以被精确的调整到一个值，再经过V2的CE管压降就得 3.3. 恒流电路

图4.3恒流源

流经B点的电流经过三极管V2，1013被放大，最终提供给手机电池。调节RP2可以调节基极电流,由公式

IcIb （4.3）

就可以由IB调节整个充电电流的大小。

3.4充电指示电路

图4.4 充电提示电路

当充电结束时电池阳极电压接近4.2V，此时R1上的电压降低，使得V3截止，VL熄灭。此时电池并没有充满而是进入恒压充电方式，在恒流充电阶段，电池充到 70% 的总容量时通常需要约 30% 的充电时间，而在恒压阶段用 70% 的充电时间仅能充 30% 的总电池电量。这是由于电池具有内部电阻。电池内部电阻越低，电池充电时间就越短。

为了保证电池能够充满可在VL熄灭后继续充电1~2个小时，当充电电流降至100mA以内时则应停止充电。这使得本方案有了一个缺陷，当二极管灯灭时不能说明电池已经充满，需要特别说明否则一般用户会自然的认为充电结束而致使电池充不满。

4 原理总图

手机充电器原理图

5原器件清单

总共用器件为：

R1选用3W金属膜电阻器； R2~R5均选用1/4W碳膜电阻；

RP1和RP2均选用小型线性电阻或可变电阻器； C选用电压值为16V的电解电容； VL选用红色LED发光二极管；

V1选用BD137、3DA硅1C或2383型硅NPN晶体管，V2选用BD138、3CA4或1013型硅PNP晶体管，V3选用S9015或3CG120硅型PNP晶体管。

6 组装和调试

6.1电路的组装

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。

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，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。 6.2调试

7 小结

这次做的手机充电器原理清晰简单，该充电器主要由电源输入电路、恒流电路、恒压电路和充电指示电路组成。其中电源输入电路是核心部分，由它通过电源变压器T将220V的交流电压降到9V左右,然后经过整流桥堆UR和滤波电容器C得到充电直流电压。恒压电路由电阻器R1、R2、电位器RP1、晶体管V1和精密稳压集成电路IC组成；恒流电路由晶体管V2、电阻器R3和电位器RP2组成；充电指示电路由晶体管V3、电阻器R4、R5和充电指示发光二极管VL.组成。

8 设计体会及今后的改进意见

8.1设计体会

通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。

课程设计期间，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。

生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实习，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。我想说，设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但

我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作，我感觉我和同学们之间的距离更加近了；我想说，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋；正所谓“三百六十行，行行出状元”。我们同样可以为社会作出我们应该做的一切，这有什么不好？我们不断的反问自己。也许有人不喜欢这类的工作，也许有人认为设计的工作有些枯燥，但我们认为无论干什么，只要人生活的有意义就可。社会需要我们，我们也可以为社会而工作。既然如此，那还有什么必要失落呢？于是我们决定沿着自己的路，执着的走下去。

同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，通过求教同学，也得到了解决。在此对给过我帮助的所有同学再次表示忠心的感谢！

8.2 本方案特点及存在的问题

优点：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：充电电流随着电池电压的上升减小很快，影响充电时间。 8.3 改进意见

1、使该充电器其体积小、携带方便，操作简单，价格便宜，适合机型更多。

2、增加指示灯数量，用户根据需要可以调节充电器电极距离和输出电压极性，并通过状态指示灯可方便看出电池的充电情况。

参考文献

【1】王兆安.电力电子技术.西安交通大学.机械工业出版社2010.1

【2】党宏社.电路、电子技术实验与电子实训.陕西科技大学.电子工业出版社2008 【3】

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