【正文】 通過本次畢業(yè)設(shè)計活動，本設(shè)計人對電子元器件有了較深的認(rèn)識、掌握了各種電路板制板軟件的使用、走過了整個設(shè)計的過程。本設(shè)計避免使用昂貴的專用集成電路芯片（如 MAX712～713，MAX864A 等） ，而選擇使用分立元器件構(gòu)成充電器電路，這樣可以使得成本低廉。在這些電路圖出現(xiàn)之前，本文設(shè)想了很多的電路，但是最終不是因為電路的實現(xiàn)太因難就是因為成本太高而放棄。一個紅色 LED，指示電源是否斷電，另一個為綠色 LED，顯示鎳氫電池的充電狀態(tài)，燈滅表示正在充電，燈亮表示充滿電，可以取用了。設(shè)置二極管的目的是為了在充電的過程中鎳氫電池不會因市電斷電而放電既而白白損耗電池電量。在這一電壓段范圍內(nèi)，鎳氫電池可以接受大電流充電，這就是在窗口檢測電路中設(shè)置 和 的原因。根據(jù)大量的數(shù)據(jù)手冊和用戶反應(yīng)及實驗結(jié)果，鎳氫電池的充電終止電壓約為 ，可以認(rèn)為是 ，放電終止電壓為 ，經(jīng)驗值可以為 。 過流保護(hù)和顯示電路過壓保護(hù)和顯示單元的實現(xiàn)電路如圖 47 所示。它實際上是一個直流反向器而且只工作在電壓反向狀態(tài)。本設(shè)計中對控制電路的設(shè)置保證了通道在高電平（）時能夠?qū)?，低電平（）時關(guān)閉其通道，能夠被非門輸出的邏輯電平所控制。Q6 與 R5 和 R7 組成如 所示的非門電路，Q4 和 Q5組成充電器電路的電流通道開關(guān)?，F(xiàn)重述這一工作過程：當(dāng)電壓窗口檢測電路的輸出為高電平（）時，大于表 提供的驅(qū)動電壓值（） ，非門接收到這個電壓信號后，輸出為低電平（） ，這樣低的電壓不足以開啟電流通道（至少需要大于 才能開啟） 。非門的輸入信號是電壓窗口檢測電路輸出的負(fù)邏輯電平，輸出信號（邏輯電平）則用于控制電流通道工作。選用集成的非門電路顯得太浪費，故本設(shè)計采用一個三極管 S9014 和兩個電阻構(gòu)成非門。實驗測試數(shù)據(jù)如表 52 所示（窗口上門限為 ，下門限為 ） 。最終的輸出電平仍為高電平，表示輸入待檢測的電壓不在這個范圍內(nèi)。電路中設(shè)定 VCC 為 ，在分壓電阻的作用下分別取得兩個電壓比較點： 和 。通過對分壓電阻值的設(shè)定可以改變窗口檢測電路的窗口范圍。本設(shè)計中要用其中的三個，如有特別需要，第四個用作溫度檢測電路備用。LM324N 簡介江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22LM324N 的外部引腳如圖 57 所示。在本設(shè)計中為了增強充電器電路的抗擊市電電壓波動能力，將輸入的直流電壓設(shè)置為 。S9013 的開通偏置電壓為 ，其開通與否由電壓檢測單元輸出電壓信號經(jīng)窗口檢測電路分析后提供一個輸出邏輯電平控制。S9015 可以允許通過的最大電流是 ，三個并聯(lián)使用可以為輸出增加 的電流。當(dāng)充電電路的主通道中流過的電流（即流過 L7805CV）達(dá)到 ～ 時，電阻 R2 上有約 的壓降。本文在設(shè)計中需改進(jìn)這個典型的應(yīng)用電路(如圖 42 所示)，以適應(yīng)充電器電路的功能要求。L7805CV 典型應(yīng)用電路如圖 32 所示。本設(shè)計采用集成穩(wěn)壓電路 L7805CV，在決定使用這個集成電路之間，本設(shè)計也做了一個用三極管和外圍電阻組成的穩(wěn)壓電路，電路圖如圖 56 所示。經(jīng)過這種變換，可以得到直流 的電壓輸出。由于在這個電路中充電速度快而放電速度慢。經(jīng)過測試證明輸出電壓的波形比較接近直流（波形是一條常數(shù)直線） 。隨后輸入變壓器，變壓器的輸出電壓范圍在交流 16V 到 24V。制造電熔絲的材料是一種在大電流時會瞬時發(fā)熱使自身熔化的鉛錫合金，它的熔化速度很快，充電器電路在這段時間內(nèi)可以容忍一下。 智能充電器硬件參數(shù)分析 市電輸入保護(hù)電路市電輸入保護(hù)單元電路如圖 41 所示。C，這是可充電電池的正常工作溫度范圍。這時，單節(jié)電池的電壓被電路限制在 ，直到達(dá)到 時，顯示單元點亮指示燈，表示充電過程結(jié)束，可取用電池了。這個輸出電平用于控制 1000mA 的電流通道的開閉，從而控制充電電路的輸出電流。(8) 電壓檢測電路電壓檢測電路本質(zhì)上就是一個反向器，電路如圖 48 所示。它的作用是實現(xiàn)窗口檢測電路與開關(guān)電路的邏輯電平匹配。當(dāng)輸入電壓在此范圍內(nèi)，檢測電路輸出為低電平，反之輸入電壓低于 或高于 ，檢測電路的輸出為高電平。與 S9015 一樣，其開通電壓也是 ，允許最大電流是 500mA。這很容易實現(xiàn)，只要電路的電壓不變江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15則輸出電流不會變。圖 42 L7805CV 典型應(yīng)用電路外圍電路主要是兩個電容，并聯(lián)在輸入端的電容是為了防止脈沖電壓進(jìn)入 L7805CV，并聯(lián)在輸出端的電容是起著頻率補償?shù)淖饔靡苑乐狗€(wěn)壓電路發(fā)生振蕩。(1) 市電輸入保護(hù)電路市電輸入保護(hù)電路由具有一定電壓容忍限度的電熔絲構(gòu)成，電路如圖 41 所示。 硬件電路實現(xiàn)本設(shè)計中主要采用的分立元器件有 L7805CV（三端固定穩(wěn)壓集成電路） 、LM324N、PNP 型三極管 S901NPN 型三極管 S901電位器、二極管 1N4007?？偟墓ぷ鬟^程可概括為：當(dāng)電池電壓低于 時，進(jìn)行恒流小電流預(yù)充電，大小約 100mA；在電池電壓在 ～ 時，進(jìn)行恒流大電流充電，大小約1100mA；電池電壓達(dá)到 ～ 時，進(jìn)入維護(hù)充電狀態(tài)。紅色指示電源是否開通，而綠色則指示是處于充電狀態(tài)還是已經(jīng)充滿電。它的輸入信號是通過窗口檢測電路接收并分析電壓檢測單元的輸入電壓值后并決定其輸出的電平。這部分電路的要求是電壓穩(wěn)定性比較高，輸出電壓不會因負(fù)載的變化而改變的太多。系統(tǒng)功能在邏輯上的劃分為硬件電路的實現(xiàn)提供參考，同時硬件電路的設(shè)計可以將系統(tǒng)所劃分出的邏輯功能綜合實現(xiàn)。因此，本設(shè)計要克服以上缺陷，試制一款智能型鎳氫電池充電器。市售充電器的充電電路粗糙，沒有給充電電池提供足夠的保護(hù)，沒有按照上文所述的充電電池的特性而改變充電器的工作方式。充電器設(shè)計方案中采用了第一節(jié)所述電路的限壓和狀態(tài)顯示部分（本設(shè)計的過流保護(hù)單元采用） ，第三節(jié)所述的限流部分的電路，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些智能化的功能劃分和電路設(shè)計（電路狀態(tài)切換） 。使其具有充電高效，保護(hù)電池，狀態(tài)指示，自動跟蹤電池狀態(tài)并切換電路的能力。江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 智能充電器典型電路充電電路（MAX846A）如圖 33 所示。充電電壓穩(wěn)定，抗擊市電電壓波動的能力較強。充電電流減小時，變?yōu)楹銐盒‰娏鞒潆?LED 的亮度減弱，直到電池充滿電，BJT 截止，相應(yīng)的指示燈熄滅。充電前先調(diào)節(jié) R4，使三端可調(diào)穩(wěn)壓管 LM317 的輸出電壓為預(yù)定值Vo，預(yù)定值 Vo 由所充電的電池電壓決定，即：Vo=Ve+Vbe?？梢詽M足本文所要求的進(jìn)入第三階段的能力（在下一章論述） ，電路結(jié)構(gòu)也比較簡單，但是電路的充電效率較低，因為在電池可以接受恒流大電流充電時，電路VA VB江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9卻仍然以小電流在工作，這是該電路的一個弱點。三極管 VT 和電位器 RP 組成自動保護(hù)電路。當(dāng)電池充滿后，保護(hù)電路自動切斷充電電流，從而防止過充電。 最普通的充電器電路充電器電路如圖 31 所示。江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 83 智能充電器設(shè)計方案分析本章分析幾個國內(nèi)外比較典型的充電器電路，他們的設(shè)計思想值得本設(shè)計借鑒。電壓維持在標(biāo)稱狀態(tài)。電池電壓緩慢從預(yù)充電電壓上升到標(biāo)稱電壓。 鎳氫電池的充電狀態(tài)通過分析鎳氫電池的充放電特性曲線將充電狀態(tài)（階段）分為三個，以利于充電器功能的規(guī)化。這是由于電池內(nèi)部基本沒有存貯電量，活性化學(xué)物質(zhì)會大面積的快速激活，電壓也隨之快速上升。C。如果電池電壓低于放電終止電壓時繼續(xù)放電，電池電壓迅速下降，形成深度放電，則再進(jìn)行充電時，電池極板上的活性物質(zhì)就不易再恢復(fù)，嚴(yán)重影響電池的壽命。隔膜采用多孔維尼綸無紡布或尼龍無紡布等。過量充電時的電化學(xué)反應(yīng)如下式所示。電解液采用 30%的 KOH 溶液。這些數(shù)據(jù)可以為充電器電路的設(shè)計提供參考。充電器的技術(shù)設(shè)計要求：可對 2 節(jié)鎳氫電池充電；具有過流、過壓保護(hù)功能；充電方式根據(jù)電池狀態(tài)自動切換；具有短路保護(hù)功能；具有狀態(tài)顯示功能。充電電池的普及對充電器的技術(shù)要求越來越高。不可充電電池， （特別是含有重金屬汞的電池） ，由于對環(huán)境的污染而遭到普遍的批評，各電池生產(chǎn)廠商把業(yè)務(wù)的重點轉(zhuǎn)移到可充電電池上,隨著技術(shù)的日趨成熟，可充電電池正以迅雷不及掩耳之勢取代了不可充電電池的市場。當(dāng)充電電流下降到生產(chǎn)商設(shè)定的最小電流時就要停止充電。NiMH 電池的自放電率大概為20%/ 月。鎳氫電池(NiMH) 在輕重量的手持設(shè)備中如手機、手持?jǐn)z象機，等等鎳氫電池是使用最廣的。在電池包里第一個被完全放電的單元會發(fā)生反轉(zhuǎn)。鎳鎘電池(NiCd) NiCd 電池目前使用得很普遍?，F(xiàn)代消費類電器主要使用如下四種電池：? 密封鉛酸電池 (SLA)? 鎳鎘電池 (NiCd)? 鎳氫電池(NiMH)? 鋰電池(LiIon)在正確選擇電池和充電算法時需要了解這些電池的背景知識。一些電能轉(zhuǎn)化成了熱能，對電池起了加熱的作用。若涓流充電時電流為C/40，則充電電流即為電池容量除以40。充電方法 SLA 電池和鋰電池的充電方法為恒定電壓法要限流； NiCd 電池和NiMH 電池的充電方法為恒定電流法，且具有幾個不同的停止充電的判斷方法。這類充電器與鋰離子電池一起工作，具有充滿電后自動停止充電，溫度檢測的功能，但是這種充電器一般比較昂貴且通用性不強。按照智能化的要求，充電器能夠根據(jù)鎳氫電池的狀態(tài)自動切換工作方式。 左右。例如，對鎳氫電池（充電終止電壓為R江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2）充電的充電器的輸出電壓不是 而是 ～。電解電容的作用是為了濾波，使輸出波形平滑。市售充電器電路如圖 11 所示。因此需要對充電過程進(jìn)行更精確的監(jiān)控，以縮短充電時間、達(dá)到最大的電池容量，并防止電池?fù)p壞。本文充分考慮了國內(nèi)外的設(shè)計方案，在設(shè)計中針對市場需求，在功能上進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，以滿足用戶對高性價比的需要。摘 要 隨著便攜式電子設(shè)備的普及和充電電池的廣泛應(yīng)用，充電器的使用也越來越廣泛，但其性能卻跟不上電池的發(fā)展要求，其電路設(shè)計存在較大的缺陷。功能適用、價格低廉、電路簡化是本設(shè)計的重點。以前，老式的充電器具有先天的技術(shù)設(shè)計缺陷，在電池充足電量后不能自動切斷直流充電通路；不能根據(jù)電池所處的狀態(tài)自動切換充電器的工作方式；不能有效保護(hù)電池和充電器自身；充電效率低下，充電時間太長。圖 11 市售充電器電路圖該電路由一個大容量的電解電容和四個整流二極管組成橋式整流電路，當(dāng)然前置電路還有一個起電磁耦合作用的變壓器，是典型的全波整流電路。這是目前市售充電器廣泛采用的電路。這樣