手機(jī)恒流充電器的設(shè)計

手機(jī)恒流充電器的設(shè)計,手機(jī),充電器,設(shè)計 手機(jī)恒流充電器的設(shè)計摘要：本文采用的是最普遍鋰離子電池，在生活中為更好的維護(hù)它，延長它使用壽命，對其也要選用它的充電器，使之對手機(jī)本身以及蓄電池?zé)o損壞，因此選用鋰離子手機(jī)充電器。關(guān)鍵詞：手機(jī)充電器、鋰離子手機(jī)充電器隨著社會的進(jìn)步，科學(xué)的提高，尤其是手機(jī)的普及，手機(jī)的更換速度也加快，為了更好的使用它，維護(hù)它，所以需要給手機(jī)選擇適合的充電器。其中以鋰離子電池最普遍，鋰電池是以金屬鋰或鋰物質(zhì)為負(fù)極、利用化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能的電池。而對鋰離子電池充電，采用了兩階段快充電控制方式。第一階段采用恒電流充電，第二階段采用恒電壓充電方式為鋰離子電池充電。鋰遍器06223001201.手機(jī)充電器的原理所有手機(jī)充電器其實都是由一個穩(wěn)定電源（主要是穩(wěn)壓電源、提供穩(wěn)定工作電壓和足夠的電流）加上必要的恒流、限壓、限時等控制電路構(gòu)成。原裝充電器（指線充）上所標(biāo)注的輸出參數(shù)：比如輸出4。4V/1A、輸出5.9V/400mA就是指內(nèi)部穩(wěn)壓電源的相關(guān)參數(shù)。明白了這個道理，很快知道一個（品質(zhì)好的）手機(jī)充電器很容易改成一個質(zhì)量優(yōu)良的穩(wěn)壓電源！ 比如輸出4.4V可以給.5V的設(shè)備用，5.9V的可以給6V的設(shè)備用11手機(jī)鋰離子（lion）電池手機(jī)常用鋰離子（lion）電池的充電器采用的是恒流限壓充電制，充電電流一般采用C2左右-即采用兩小時充電率，比如500mah電池采用250ma充電大約兩小時達(dá)到4.2V后再恒壓充電。 lion電池并不適合采用NIMH電池高級快速充電器所用的-DV/DT檢測快速充電方式，因為lion電池對充電電流有嚴(yán)格的限制.鋰離子（Li+）非?；顫?，大電流充電很容易產(chǎn)生危險。 根據(jù)國內(nèi)最著名lion離子電芯廠家的技術(shù)人員提供的破壞性實驗報告情況：一般情況下lion電池（電芯）在放電情況（包括短路）一般都不會發(fā)生爆炸，但有可能出現(xiàn)過熱和燃燒，但在比較嚴(yán)重的過流充電情況，就非常容易發(fā)生爆炸！ 目前市場上出現(xiàn)標(biāo)稱可以適合250mah-2500mah電池充電的“萬能手機(jī)充電器”，其實是非常危險的，它缺乏對電池容量的檢測，采用固定的輸出電流，對不同的電池而言，不是導(dǎo)致充電時間過長就是導(dǎo)致過流充電，建議大家不用為妙！1.1.1鋰離子電池手機(jī)充電器現(xiàn)況鋰離子電池具有較高的能量重量比和能量體積比，無記憶效應(yīng)，可重復(fù)充電次數(shù)多，使用壽命較長，價格也越來越低。它的這些特點促進(jìn)了便攜式產(chǎn)品向更小更輕的方向發(fā)展，使得選用單節(jié)鋰離子電池供電的產(chǎn)品也越來越多。鋰離子電池的不足之處在于對充電器的要求比較苛刻，對保護(hù)電路的要求較高。其要求的充電方式是恒流恒壓方式，為有效利用電池容量，需將鋰離子電池充電至最大電壓，但是過壓充電會造成電池?fù)p壞，這就要求較高的控制精度（精度高于1）。另外，對于電壓過低的電池需要進(jìn)行預(yù)充，充電終止檢測除電壓檢測外，還需采用其他的輔助方法作為防止過充的后備措施，如檢測電池溫度、限定充電時間，為電池提供附加保護(hù)。由此可見實現(xiàn)安全高效的充電控制成為鋰離子電池推廣應(yīng)用的瓶頸。 鋰電池充電器的基本要求是特定的充電電流和充電電壓，從而保證電池安全充電。增加其它充電輔助功能是為了改善電池壽命，簡化充電器的操作，其中包括給過放電的電池使用涓流充電、電池電壓檢測、輸入電流限制、充電完成后關(guān)斷充電器、電池部分放電后自動啟動充電等。所有或者部分這些功能都可以在充電芯片中實現(xiàn)，當(dāng)然，也可利用ASIC、分立器件、或在微處理器的基礎(chǔ)上用軟件實現(xiàn)。1.1.2 手機(jī)充電器的市場走向(1).目前，手機(jī)充電器可分為單槽形狀和雙槽型充電器，單槽形充電器正在受到雙槽形的攻擊。雙槽形充電器除了具有慢速充電、快速充電、放電及鎳鎘、鎳氫電池兼充的標(biāo)準(zhǔn)功能外，還有部分產(chǎn)品帶有自動溫度控制與電壓控制，嚴(yán)防過充的新功能，因而消費者應(yīng)將傾向于選擇雙槽型充電器。(2). 隨著手機(jī)種類的日益增多，各種充電器因機(jī)型不同，電源端口的大小也不相同，從而不能互換使用，給消費者帶來了不便。標(biāo)準(zhǔn)型充電器，是指可以連接所有手機(jī)底端電源插座（端口）的充電器。而且，生產(chǎn)的手機(jī)的電源端口將統(tǒng)一為適用于標(biāo)準(zhǔn)充電器的規(guī)格。這樣，消費者將不必在每次換手機(jī)時同時購買新的充電器。由此可見，充電器在從坐式向便攜式、雙槽式等方向發(fā)展的同時，也開始向標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的方向發(fā)展。(3). 手機(jī)充電器的待機(jī)耗電量的降低逐步成為充電器的設(shè)計過程中的一個重要環(huán)節(jié)。相比于以前的充電器，今后生產(chǎn)的產(chǎn)品將會在各項功能完善的同時進(jìn)一步降低本身的待機(jī)耗電量。為了達(dá)到這一目標(biāo)，可以設(shè)計一個判斷AC適配器是否連接負(fù)荷（手機(jī)）的IC，當(dāng)未連接負(fù)荷時，將AC適配器的直流輸出方（2級電路）切換到高阻抗電路上。通過采取這一措施可以大幅減少待機(jī)時2級電路的消耗電流（可以達(dá)到數(shù)十A）。另外，還可以在輸入交流100V方（1級電路）中設(shè)置切換電路。在未連接負(fù)荷時，通過開關(guān)切換電路來減少供應(yīng)給直流輸出方（2級電路）的功率從而減少耗電量。(4). 現(xiàn)在市場上的大部分充電器，只是針對鋰電池或鎳氫電池充電的，但是隨著市場的發(fā)展，自動識別兩種電池而進(jìn)行相應(yīng)的充電進(jìn)程的充電器正在逐步占據(jù)主流。可以自動分辨鋰電池或鎳氫電池的座充能“防止將鋰電放電的錯誤動作”，如果在充鋰電池時不小心按到了座充上的“放電鈕”，好的座充可以辨識出來是鋰電池，因此不會做放電動作；差的座充則不管三七二十一地進(jìn)行放電，這就會造成鋰電池壽命的折損。 1.1.3手機(jī)充電器的設(shè)計要求目前一些大的廠家生產(chǎn)的手機(jī)充電器都具有以下特點: 寬范圍AC輸入或多國電壓可選；具備限流保護(hù)，電流短路與反充保護(hù)線路設(shè)計；體積小、重量輕；自動、快速充電，充滿電后自動關(guān)斷等等。另外，有的充電器還有自動識別鋰離子、鎳氫、鎳鎘電池組；具有放電功能；LED 充電狀態(tài)顯示；低噪聲；模擬微電腦控制系統(tǒng)等特點。1.1.4手機(jī)充電器工作流程目前手機(jī)充電器的工作流程一般為： (1). 檢測電池的電壓，如果低于一個閾值電壓，就要進(jìn)行涓流充電； (2). 電池充到一定電壓（一般設(shè)置為2.9V）時，進(jìn)行全電流充電； (3). 當(dāng)電池電壓達(dá)到預(yù)置電壓（鋰離子電池一般為4.2V）時，開始恒壓充電，同時充電電流降低； (4). 當(dāng)電流逐漸減小到規(guī)定的值時，充電過程結(jié)束。2 .自制手機(jī)鋰離子電池充電器 電池循環(huán)鋰離子電池以其體積小,容量大,重量輕,無記憶效應(yīng),無污染充放電次數(shù)多(壽命長)等優(yōu)點,現(xiàn)已普遍地在手機(jī)上使用.但在實際使用中有不少會覺得鋰離子電池的壽命很短,用不多久就充不上電了,其實都好似因為充電不當(dāng)造成電池的損壞.鋰離子電池充電條件要求嚴(yán)格,充電控制要求精度高,對過充電的承受能力差,如果用一般的充電器對其充電,必定會因過充電而損壞.因此,鋰離子電池的充電器必須符合鋰離子電池的充電特性要求.2.1工作原理鋰離子電池的充電過程分兩個階段進(jìn)行,首先用恒流充電到4.2V+0.05V,即轉(zhuǎn)入4.2V+(-)0.05V恒壓的第二階段充電,恒壓充電電流會隨著時間的推移而逐漸降低,待充電電流降到0.1CmA時，表明電池已沖到額定容量的93%或者94%，此時即可以為基本充滿，如果繼續(xù)充下去，充電電流會慢慢降到0，電池完全充滿。恒流充電率為0.1CmA到1.5CmA(CmA：當(dāng)電池額定容量為1000mAb時，則1.0CmA充電率表示充電電流為1000CmA;1.5CmA充電電流為1500mA，以次類推)。標(biāo)準(zhǔn)充電率為0.5CmA，約需2小時可將電池電壓（放電到3.0V的電池）充到4.2V，再轉(zhuǎn)入恒壓充1小時左右，即可結(jié)束充電。整個充電過程約需3小時，當(dāng)充電率為105CmA時，第一階段的充電時間只約需1/2小時。本文根據(jù)鋰離子電池的充電特性，制作了一款充電器，電路圖見圖1，其效果很好。該充電器主要由恒流源、恒壓源和電池電壓檢測控制三部分組成。其工作原理為：市電經(jīng)電流變壓器降壓、整流、濾波，由IC1構(gòu)成恒流源經(jīng)繼電器的常閉觸點向電池進(jìn)導(dǎo)通，繼電器行第一階段恒流充電；當(dāng)電池的電壓上升到由IC3組成的電壓比較器所設(shè)定的402V時，電壓比較器輸出高電平，經(jīng)R7、ID2觸發(fā)可控硅，SCRJ得電吸合，J-I的常閉點斷開，常開點接通，轉(zhuǎn)為由IC2組成的恒壓源進(jìn)行第二階段的很呀充電。繼電器之所以要用可控硅來控制，是因為在轉(zhuǎn)為恒壓充電時，電池的電壓會有所下降，電壓比較器又會轉(zhuǎn)為輸出低電平，但由于可控硅觸發(fā)后的自保持特性就可消除這一影響。ID2和C5的作用是消除誤觸發(fā)，D5的作用是防止電池電流倒流而損壞IC1。2.2元件選擇電源變壓器T的次級電壓為10V，輸出功率根據(jù)設(shè)定的第一階段充電電流大小而定。IC1、IC2用可調(diào)三端穩(wěn)壓集成電路LM317，恒流源的電流大小由R1的阻值大小決定，其電流大小的計算方法為：1.25V除以R1的阻值，電阻R1的功率應(yīng)=2W，本文選用的阻值是1.8歐姆，恒壓源電壓的高低由R2和R3的比值決定。按LM317使用手則的推薦，R3的阻值在120歐姆220歐姆之間選取，電壓高低的計算方法為：1.25(1+R3/R2)。IC3應(yīng)選用多圈精密可調(diào)電阻。繼電器選用工作電壓為12V，且觸點電流較大的；以減少接觸電阻，本文選用的是8A的?？煽毓鑃CR選用小電流的單向可控硅，本文的型號為MCR1008的1A單向可控硅。D1D5應(yīng)選用工作電流大于3A的二極管。另外，因第一階段的充電電流較大，充電器輸出到電池座的導(dǎo)線應(yīng)選用稍粗的，以減少因?qū)Ь€內(nèi)阻引起的電壓降而影響控制電壓的精度，同樣，電池座與電池也應(yīng)接觸良好。在設(shè)計電路板時，應(yīng)注意區(qū)分IC1、IC2的引腳（見圖2所示）。IC1、IC2應(yīng)加足夠大的散熱片，如兩者共用散熱片時，其中一個應(yīng)加絕緣片，建議加在IC2上，理由是IC1工作時發(fā)熱量較大，加絕緣片會增加熱阻，影響散熱效果。為了減少IC1、IC2與散熱片的接觸散熱，接觸面應(yīng)加散熱硅脂。因LM317的散熱板與輸出端內(nèi)部是相連的，所以散熱片應(yīng)獨立絕緣。發(fā)光二極管LED1和LED2的作用是指示充電的工作狀態(tài)，第一階段恒流充電時LED2亮，第二階段恒壓充電時LED1亮，可分別選用不同顏色的發(fā)光二極管，以示區(qū)別。2.3調(diào)試表測試IC3的2、6腳電壓，調(diào)整W，使電壓為4.2V，初步調(diào)好比較電壓點，給IC2的輸出端接上47歐姆的假負(fù)荷，測量IC2的輸出端的電壓，調(diào)整R2，使電壓為4.2V。接著，斷開電源，接上R7，斷開假負(fù)荷，接上待充電電池。然后接上電充電器裝好后，先斷開R7，接上電源用數(shù)字萬用源，這時充電器給電池進(jìn)行恒流充電。為確保比較電壓點精確，應(yīng)分別測量電池兩端的電壓和電壓比較器采樣點A點與IC3第4腳之間的電壓，A點的電壓值，減去電池兩端的電壓值即為導(dǎo)線的電壓降值，再調(diào)整W，使IC3的2、6腳的電壓為4.2V+導(dǎo)線的電壓降值，以確保第一階段充電結(jié)束時，電池兩端的電壓精確達(dá)到4.2V。至此；調(diào)試完成，充電器可投入正常使用。3.參考文獻(xiàn):作者:江泓 ，電子報2002年，第9期，類型：星網(wǎng)通訊；作者：路秋生，常用充電器電路與應(yīng)用作者：李向陽等，電子技術(shù)應(yīng)用中的鎳鎘電器的研制等4.致謝在這次的畢業(yè)論文設(shè)計中，我衷心感謝指導(dǎo)教師對我的幫助，我想如果沒有他們的細(xì)心的教導(dǎo)，我不會這么順利的完成。在這里我深深地說一聲謝謝! 達(dá)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 題目:手機(jī)恒流充電器 的設(shè)計 系別:機(jī)械電子技術(shù)系姓名:李愛萍學(xué)號:200422300120指導(dǎo)教師:孫小智職稱:講師時間段:2006年12月