数电模电程设计.docxVIP

 PAGE \* MERGEFORMAT 1 一、概述 充电器通常指的是一种将交流电转换为低压直流电的设备，是采用电力电子半导体器件，将电压和频率固定不变的交流电变换为直流电的一种静止变流装置。在5号（AA）和7号（AAA）规格充电电池中，镍氢充电电池目前是主流。镍氢电池和镍镉电池是差不多的技术，只是将阳极从镉换成了氢化物而已。它大部份的特性和镍镉电池一样比如电压是1.2V，只是蓄电量更高、记忆效应也比较不那么明显。其理论体积比能量是200（Wh/L）。安全性好不容易爆炸。镍氢电池最大的问题，是它有很高的自放电率，也就是明明是充饱电的电池，放在一边不用一个月，电力可以少掉30%。和镍镉电池一样，充电前必须要经过一段放电的过程，将电力放干之后才能再充电。但大部份充电器都有自动放电的功能。镍氢电池是目前最环保的电池，注重环保的国家都大力提倡使用镍氢电池，因为易于回收???利用，且对环境的破坏也最小。 二、方案论证 设计一个镍氢电池充电器电路，该镍氢电池充电器电路由电源电路、电池电压检测电路、控制电路和充电电路组成。使电源电路输出最大功率5W，能同时充2节电池。当单节电池电压大于1.3V时停止充电，并指示充电完成。 方案一： 图1 镍氢电池充电器电路原理框图 电源电路 控制电路 充电 电路 电池电压检测电路 电路 方案一原理框图如图1所示。 PAGE \* MERGEFORMAT 15 方案二： 方案二原理框图如图2所示。 比较控制电路 显示电路 基准电路 电源电路 充电电路 图2 镍氢电池充电器电路的原理框图 基准电路 电源电路 充电电路 充电电路 电源电路 比较控制电路 显示电路 本设计采用的是方案一，555同时构成控制电路、电池电压检测电路较容易实现且电路不复杂，性价比较高。RC触发器由555时基电路U1组成，内部的两个比较器的基准电压由5脚的外接的稳压管D5提供。所以电路的复位电平为D5的稳压值即2.8v。电路电源由变压器T1降压，经二极管D1～D4桥式整流和电容C1滤波稳压管稳压后提供。其中输出即充电电流由滑动变阻器控制，同时采用三极管Q1将时基电路输出的电流放大以达到充电所要求电流，并且使用二极管防止电流充满电后电流回灌。 充电时根据带充电池的节数和种类，用稳压管D5设定充电的上线电压，这样当电池电压不足时Rp2滑动端即基电路2脚电平小于UD5/2时，时基电路U1置位，3脚输出高电平经R2，D6向电池充电，同时LED发光指示。当电池电量充足时即时基电路6脚电平大于UD5，时基电路U1复位，3脚输出低电平，充电停止，同时LED熄灭。调节Rp2则可调节电池电流的大小。二极管D6的作用是防止充电后，电池向基时电路反灌电流。 在充电时，采取电阻分压，首先采用稳压二极管D13提供基极电压5.6v，然后设计的电阻的值分得课题所需要的电压值，再通过窗口电压比较器，电池充电时的电压与所设计的电压值先比较，得出充电所在的不同阶段，并通过非门输出高电平使LED2，LED3，LED4亮。 555多谐震荡器产生秒脉冲，然后用三个163计数器实现计数3600秒，即为一个小时，在充电进入1.2v以后，给高电平让第一个163使计数开始，计数完成以后通过与非门使电源断开，停止充电，及充电完成。 三、电路设计 1.电源电路 电源电路由变压器T1、二极管D1～D4组成的单相桥式整流和电容C1滤波后提供。整流电路的输出电压虽然是单一方面的，但是含有较大的交流成分，不能适用大多数电子电路及设备的需要。因此，一般在整流后，还需利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。本电路采用的是电容滤波电路。由变压器将220V的交流电压降压成13V，再由稳压管，单相桥式整流整流通过电容C1滤波成12V的直流电压。其原理图如图3所示。 根据要求电源电路最大输出功率为5w，即P=5w。由 P=U2×(U2-UD5)R1 得 在此处键入公式。 图3 电源电路原理图 2.控制电路 图4 控制电路原理图 控制电路如图4所示。由555时基电路和二极管D6控制电池的充电。当电池电压不足时即Rp2滑动端时基电路2脚电平小于时UD5/2，时基电路置位，3脚输出高电平，D6导通，电池充电，同时LED发光指示；当电池电量充足时即时基电路6脚电平大于UD5，时基电路复位，3脚输出低电平，D6截止，充电停止，同时LED熄灭。 图4 控制电路原理图 3.充电电路 充电电路如图5所示。由于555输出的电流无法达到电池要求的充电电流，所以用三极管Q1将电流放大。可通过调节滑动变阻器Rp1调节充电电流，D6防止充电完成后电流反灌。 图5 电池充电电路 4电池电压检测电路