电池充电器课程设计.docx

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简易5号电池恒流充电器

郑州轻工业学院

课程设计任务书

题目简易5号电池恒流充电器

专业电信09-1学号姓名

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

主要内容

1．阅读相关科技文献。

2．学习protel软件的使用。

3．学会整理和总结设计文档报告。

4．学习如何查找器件手册及相关参数。

技术要求

1.要求电路能够以恒定的电流对两节5号电池进行充电。

2.要求电路能够在电池充满的时候，自动切断电源。

3.要求电路能够显示电池是否充满。

主要参考资料

1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月

2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月

3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月

4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月

5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003

完成期限：

2011年7月1日

指导教师签章：

专业负责人签章：

2010年6月27日

简易5号电池恒流充电器

摘要

充电时，电能转换为化学能贮存在电池中，同时伴随找放热过程。

电池工作时，化学能转变为电能，实现向负荷供电，伴随吸热过程。

对于充电电池的方式一直是人们关心的焦点，正确、良好的充电方法可以确保电池的寿命。

5号电池简易充电器，是由整流电路，恒流可调电路，检测电压电路，充电显示电路四部分构成。

利用LM7812型三端稳压集成电路进行恒流充电，用555定时器构成多谢振荡器，控制二极管闪烁发光，当电池两端的电压逐渐增大时，555集成块的电势差逐渐降低，二极管发光逐渐变暗，当电池两端电压大于3V时，利用TL082通用的J-FET双运算放大器，通过与3V基准电压比较，输出高电平，继电器工作，开关吸合，充电断开，同时二极管发光，表示充满。

本充电器可实现电压，电流可调，实现不同用户的要求。

关键词整流稳压恒流可调电压可调充满自动断电

目录

第一章工作方案计…………………………………………5

第一节总体设计……………………………………………5

一系统组图………………………………………………5

第二章主要单元电路设计………………………………………6

第一节整流电路…………………………………………6

第二节恒流可调电路……………………………………7

第三节检测电压电路……………………………………7

第四节充电显示电路……………………………………10

第三章主要芯片简介…………………………………………13

第一节三端正电源稳压电路………………………13

一概述…………………………………………13

二特点…………………………………………13

三7805引脚位配置及参数……………………14

第二节NE555…………………………………………16

一概述…………………………………………16

二特点…………………………………………17

三NE555引脚位配置……………………………17

第三节TL082……………………………………………18

一特点……………………………………………18

二TL082引脚功能及内部结构图……………………18

三TL082典型应用电路………………………………19

第四章基本元件简介…………………………………………19

第一节电阻器的选择………………………………………20

一电阻的分类…………………………………………20

二合成膜电位器参数…………………………………20

三多线圈电位器参数…………………………………21

第二节电容的参数…………………………………………21

一铝电解电容…………………………………………21

二独石电容的特点……………………………………22

第三节1N4001的技术参数…………………………………23

一特点…………………………………………………23

第四节SRD-12VDC-SL-C继电器参数…………………23

第五章总结与体会……………………………………………23

参考文献………………………………………………………25

附录一：

元件清单………………………………………………26

附录二：

设计总原理图…………………………………………28电解电容

　　电解电容是一种由两块平行金属板以及两金属板之间放置电解液所构成的电容。

电容器依照所使用的电极材料.电解液之种类而付予电容器的名称。

介质有电解液涂层有极性，分正负不可接错。

[全文]

第一章工作方案设计

第一节总体设计

一系统组成框图

简易5号电池恒流充电器的总体框图如图1.是由整流电路，恒流可调电路，检测电压电路，充电显示电路四部分构成完整的充电电路。

电源电路

充电显示电路

检测电压电路

恒流可调电路

整流电路

图1简易电池自动可调恒流充电电路的总体框图

变压器整流电路的功能是将电网中的220V交流电转换为合适的电流和电压信号，从而为后续电路提供信号。

恒流可调电路的功能是利用LM7812型三端稳压集成电路产生恒定的充电电流。

检测电压电路的功能是比较器，比较电池两端的电压，控制继电器工作，从而实现当电池充满电时能够自动切断电源。

充电显示电路的功能是利用555构成的多谢振荡器与发光二极管将电路充电状态和结束充电的状态显示出来。

稳压电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电压。

第二章主要单元电路设计

第一节整流电路

图2整流电路

变压器整流电路，其主要由变压器、二极管桥式电路、电容构成。

其中变压器采用常规的铁心变压器，并将电网中的220V交流电变为20V交流电，再通过二极管桥式电路进行整流和电容Cp3和C3滤波。

为了得到平滑的负载电压，一般取τd=RL≥（3~5）T/2,T为电源交流电压的周期，在整流电路内阻不太大和放电时间常数满足上式关系时，V输出=（1.1~1.2）V2。

电路仿真：

第二节恒流可调电路

图2恒流可调电路

恒流源由三端稳压集成块7812构成，它的地端末端0v，工作在悬浮状态。

充电时DC1两端接入1~2节电池，此时输入1脚电压为+24V，输出端2脚和3脚的电势差恒为12V，充电电流可由公式I充=12/R决定，所以，只有调节电阻器R的阻值就可以满足不同型号电池的充电要求，通过J2两端串联一个万用表来测试电流。

第三节检测电压电路

图3检测电压电路

LM7805是固定式三端稳压集成电路，其标称输出电压为+5V，电阻R1与电位器R3组成分压器，分压点接在三端稳压集成块7805的地端GND2脚上，调节电位器R3改变集成块地端电位，故能改变电路的输出电压大小。

当电位器滑到最上端时，相当于2脚地端接地，输出电压等于集成块的标称输出电压5V。

滑动点下移，输出电压增大，最大可使输出达到10V，输出电压与电阻的分压的关系可表示为：

输出=V（1+R3/R1）

式中：

V为7805的标称输出电压，即5V，当R3最大时，输出=5*（1+1000/1000）=10V。

LM7805输出端3脚经二极管D1~D3的正向管压降处理后即可得到3V~8V作业的稳压电压，经过电容Cp2滤波对外送出，作为基准电压。

通过调节基准电压可以对多节电池进行充电，当电池两端的电压低于基准电压时，TL082输出低电平，当电池充满达到3V时，输出高电平，从而控制继电器的开关。

电路仿真：

假设电池电压为2.5V时，TL082输出1.53V，不足以使继电器工作。

假设电池充电电压达到3.1V时，TL082输出12.8V，继电器工作，吸合开关，使电源断开，充电结束。

第四节充电显示电路

图4充电显示电路

显示部分由555时基电路产生频率为0.4Hz，占空比为1/5的方波信号，驱动发光二极管发光。

本电路采用的是NE555集成块构成的多振荡器。

其电路运行包含两个过程：

一是利用直流电源经电阻R7和R9对电容Cp4充电，二是经电阻R9放电过程。

通过这两个过程的交替运行，就可以在NE555集成电路的输出电路端Q产生脉冲信号。

其输出脉冲信号的频率f和占空间比q为：

f=1/0.7（R7+2R9）C1=1/0.7（47KΩ+2*100KΩ）10uF≈0.4Hz

q=R7/（R7+2R9）=47KΩ/（47KΩ+2*100KΩ）≈1/5

这样输出电路端产生脉冲信号来控制发光二极管的闪烁，由于发光二极管的导通电压为1.7~2.0V,所以在输出端加保护电阻，一般发光二级管导通后电流一般为10mA。

在充电时，继电器不工作，K1的1,2常闭开关接通，555芯片开始工作，在电池电压逐渐增大时，由于555的地端接电池的正极，导致电位的升高，发光二级管逐渐闪烁变暗。

当充满时，TL082输出高电压，继电器开始工作，常闭点断开，常开点闭合，555控制闪烁的二极管熄灭，K1的1,3闭合，D4发光，指示电池充满。

电路仿真：

图a充电中等效仿真

图b电池充满等效仿真

第三章主要芯片简介

第一节三端正电源稳压电路

一概述：

X78XX系列是三端正电源稳压电路，它的封装形式为T0-220。

它有一系列固定的电压输出，应用非常广泛。

每种类型由于内部电流的限制，以及过热保护和安全工作区的保护，使它基本是不会损坏。

如果能够提供足够的散热片，它们就能够提供大于1.5A的输出电流，虽然是按照固定电压值来设计的，但是当接入适当的外部器件后，就能获得各种不同的电压和电流。

二特点：

（一）最大输出电流为1.5A

（二）输出电压为5V；6V；8V；9V；10V；12V；15V；18V；24V。

（三）热过载保护

（四）短路保护

（五）输出晶体管安全工作区保护

三7805引脚位配置及参数

图9内部电路和引脚图

第二节NE555

一概述：

NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同，而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。

二特点：

（一）只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。

其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。

（二）它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。

（三）其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。

（四）它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。

三NE555引脚位配置说明如下：

图9内部电路和引脚图

Pin1-地线（或共同接地），通常被连接到电路共同接地。

Pin2-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。

触发信号上缘电压须大于2/3