1、本科生课程设计（论文）I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本科生课程设计（论文）II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 500m
2、A。（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
3、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 日本科生课程设计（论文）III注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算本科生课程设计（论文）IV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
4、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
5、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；本科生课程设计（论文）V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
6、 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本科生课程设计（论文）VI本科生课程设计（论文）1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
7、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
8、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） 。本科生课程设计（论文）21.3 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
9、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 电源电路本科生课程设计（论文）3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：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
10、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。电源电路 充电电路 放电电路本科生课程设计（论文）4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
11、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。本科生课程设计（论文）5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
12、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 本科生课程设计（论文）6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
13、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。本科生课程设计（论文
14、）7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。本科生课程设计（论文）8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
15、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 放电仿真电路图本科生课程设计（论文）93.4 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
16、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。本科生课程设计（论文）10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
17、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
18、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。本科生课程设计（论文）11参考文献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 200
19、9.44 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本科生课程设计（论文）12附录 1：总体电路图本科生课程设计（论文）13附录 2：元器件清单序号 编号 名称 参数 个数1 D1 整流桥 1B4B42 12 D2，D3，D4 二极管 1N4001 33 R1，R5 电阻 100 24 R2 电阻 22 15 R3，R4 电阻 4.7k 26 R6 电阻 43 17 R7，R8 电阻 1k 28 R9 电阻 30 19 U1 集成稳压器 LM317 110 U2 运放 TL082 111 T1 变压器 NLT_PQ_4_20 112 V1 交流电源 220V,50HZ 113 J 继电器 114 J1，J2 开关 115 J 继电器 1本科生课程设计（论文）14附录 3：实物连接图
