基于Multisim100的电子电路虚拟仿真毕业作品.docx

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基于Multisim100的电子电路虚拟仿真毕业作品

基于Multisim10.0的电子电路虚拟仿真

——手机充电器设计仿真

摘要

本文是通过电子电路虚拟仿真软件Multisim10.0对手机充电器的的设计与研究。

了解现有手机充电器的现状和市场需求，熟悉Multisim10.0的电子电路虚拟仿真在电子系统的电路设计方法，对市场上常见手机充电器的电路组成有一个总体的认识，分析了其实现核心功能的原理。

不仅给电路设计带来基本的电路框架，这同时也为制作与完善一个手机充电器提供了实际有效的设计方法。

课题中的手机充电器设计用Multisim10.0的电子电路虚拟仿真软件作为手段，其中含有常见元件库和万用表等常见的仪器仪表元件库，同时使用LM324芯片构成集成运算放大器电路，实现设计电路的信号输出，明确的显示了充电器充电的进程。

本次设计的手机充电器具有镍镉、镍氢、锂离子电池充电转换开关，可以实现放电、过充、过流保护功能，带有充电和充电完成的指示灯。

目前，这是市场上最实用的手机充电器设备。

采用一块集成运算芯片构成性能良好的运算放大电路，给充电系统电路提供精确的运行环境，确保被充电电池可以达到最大充饱和与充分放电机制的状态。

根据已有的充电器电路组成图，现在通过软件虚拟仿真进行实验测量和改进。

这样只要一个装有Multisim10.0软件的电脑，同时要学会使用软件，就可以进行电路设计和仿真。

关键词：

Multisim10.0；滤波电路；虚拟仿真；手机充电器

Abstract

ThepaperisthroughtheelectroniccircuitvirtualsimulationsoftwareformobilephonechargersMultisim10.0ofthedesignandresearch.Understandthepresentsituationoftheexistingmobilephonechargersandthemarketdemand,Multisim10.0familiarwiththeelectroniccircuitsimulationintheelectronicsystemofvirtualcircuitdesignmethod,themarketofmobilephonechargerscommoncircuitmakeupawholeknowledge,analyzestheimplementationoftheprincipleofthecorefunctions.Notonlytobringthebasiccircuitdesignframework,italsoforproductionandperfectacellphonechargerprovidespracticalandeffectivedesignmethod.

TopicsbyMultisim10.0mobilephonechargersinthedesignofelectroniccircuitvirtualsimulationsoftwareasthemethod,whichcontainscommonelementdatabaseandmulti-meterscommoninstrumentselementdatabaseusedatthesametime,LM324chipintegratedoperationalamplifiercircuit,arealizationcircuitdesignsignaloutput,clearshowsthechargingprocess.ThechargerThedesignofmobilephonechargerswithnickelcadmium,nickelmetalhydriderechargeablelithiumionbatteries,converted,canachievedischarge,overcharge,over-currentprotectionfunction,withchargingandchargingcompletedindicator.Now,thisisthemostpracticalmarketcellphonechargersequipment.

Usingapieceofintegratedoperationalchipconstitutethegoodperformanceofoperationalamplifiercircuit,chargingsystemtoprovideaccurateoperationcircuitenvironment,ensurerechargeablebatteriescanachievemaximumfillingwithfulldischargemechanismofthesaturatedstate.Onthebasisoftheexistingchargercircuitdiagram,nowthroughthesoftwareofthevirtualsimulationexperimentmeasuringandimprove.SoaslongasaMultisim10.0softwarewiththecomputer,andatthesametimemustlearnhowtousethesoftware,canundertakecircuitdesignandsimulation.

Keywords:

Multisim10.0;filtercircuit;VirtualSimulation;mobilephonecharger

第1章绪论

1.1国内手机充电器市场情况

市场上，目前手机充电器种类众多，其中有很多质量不合格的产品。

国家在前几年产品质量检查中，充电器不合格的生产厂家占到40%左右。

在电源端子骚扰电压、与交流电网电源的连接、辐射骚扰场强和充电电压不稳定等几个主要方面，问题出现严重。

同时，一些产品的质量问题存在于低温性能、额定容量、放电性能、安全保护性能等方面。

以上问题会涉及到手机的正常使用功能，还会缩短手机的使用寿命，严重时还可能伤害消费者的身体或是财产安全[1]。

现在市场上存在一些假冒伪劣手机电池便携式充电器。

由于其价格非常低，携带方便，有许多手机用户更愿意使用这种手机充电器。

实际上，劣质充电器就是一个缺乏安全保证的变压器，由于内部缺少安全保护子电路，所以其重量较原装充电器轻很多。

现代市场上，手机电池多采用锂离子电池或镍氢电池作电芯，对充电器的电压、电流特性及安全保护[2]有很高的要求。

然而这些假冒伪劣充电器由于成本低廉，采用材料劣质，设计简单，加工手段粗糙，充电时对手机电池的性能和寿命损害很大。

没有保护电路，充电时电流不稳定，所以可能会烧坏电池甚至引起爆炸。

随着市场上不同种类手机的增多，相应充电器随不同机型纷至沓来，电源端口的大小也不相同，从而使手机和手机充电器一一对应，外出时要经常携带充电器，给消费者带来了不便。

标准型充电器，是指统一端口下能够适用于所有新标准手机底端插孔的充电器。

同时，生产的手机的电源电池将统一为适用于标准充电器的规格。

由此可见，充电器在从坐式开始向便携式、标准化、通用化的等方向迅速发展。

现在市场上的大部分充电器，是针对锂电池或镍氢电池其中一种电池充电的，但是随着市场的发展，能够自动识别两种电池的充电器正在逐步占据市场，由于其能够进行相应的充电操作的转换。

这种充电器不仅可以自动分辨锂电池或镍氢电池，能够“防止将锂电池放电的错误动作”。

座充大多采用快速充电，一般在3～4个小时即已充满。

当座充显示充电完毕时，即使不将电池从座充取下，也只剩下极微弱的电量进入电池。

市面上有些座充偷工减料，把手机电池一律识别成镍氢电池，而以“定电流”方式充电，往往容易导致锂电池过度充电。

品质佳的保护电路板此时会将锂电池保护，以防止充电器继续充电。

若遇到设计不良的电路板，不仅无法保护电池，造成电池过度充电，还可能因过度充电导致电池芯变形、漏液、爆炸等等。

与以前的充电器相比，充电器产品生产将会在多种新功能完善，并且最大限度地降低本身的待机耗电量。

手机充电器的待机耗电量的降低逐步成为充电器的设计过程中的一个重要环节。

为了达到这一消费需求，设计一个判断AC适配器是否连接负荷（手机）的IC，当未连接负荷时，将AC适配器的2级电路（直流输出端）切换到高阻抗电路上。

采取此措施以后，可以大幅减少待机时2级电路的消耗电流（可以达到数十微安）。

另外，还可以在1级电路（输入交流10OV端口）中设置切换电路。

在未连接负荷时，用开关切换电路来减少供应给2级电路（直流输出方）的功率，从而减少耗电量。

1.2市场上手机电池的现状

在现今手机电池市场上，主流手机电池有镍镉、镍氢、锂离子电池。

镍氢电池是二十世纪九十年代发展起来的一种新型绿色电池，具有高能量、长寿命、无污染等特点，因而成为世界各国竞相发展的高科技产品之一。

镍氢电池具有较高的自放电效应，约为每个月30%或更多。

这要比镍镉电池每月20%的自放电速率高。

电池充得越满，自放电速率就越高；当电量下降到一定程度时，自放电速率又会稍微下降。

电池存放处的温度对自放电速率有十分大的影响。

正因如此，长时间不用的镍氢电池最好是充到40%的“半满”状态。

镍氢电池中的“金属”部分实际上是金属氢化物[6]。

电池充电时，氢氧化钾（KOH）电解液中的氢离子（H+）会被释放出来，由化合物将它吸收，避免形成氢气（H2），以保持电池内部的压力和体积。

当电池放电时，这些氢离子便会经由相反的过程而回到原来的地方。

对于镍氢电池的长期保养来说，使用低频脉冲.大电流的的充电方式要比使用涓流充电方式更能保持好电池状态。

当快速充电时，可以透过充电器内的微电脑去避免电池过充的情况产生。

现今的镍氢电池含有一种催化剂，可以及时的解除因为过充所造成的危险。

2H2+O2..催化剂..>2H2O（1-1）

但是这个反应只有从过充开始的时间算起的C÷10小时内有效（C=电池标示的容量）。

当充电程序开始后，电池的温度会上升的很明显，有些急速充电器（低于1小时）内含风扇来避免电池过热。

锂电池是指以金属锂作为负极的电池体系，金属锂的比容量在现有的负极材料中最高，可达3861mAh·g.1。

与其他的电池体系相比，锂离子电池具有较高的能量重量比和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命较长等优点，价格也越来越低。

它的这些特点促进了便携式产品向更小更轻的方向发展，使得选用单节锂离子电池供电的产品也越来越多。

锂离子电池的不足之处在于对充电器的要求比较苛刻，对保护电路的要求较高。

其要求的充电方式是恒流恒压方式，为有效利用电池容量，需将锂离子电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度（精度高于1%）[7]。

锂电池充电器的基本要求是特定的充电电流和充电电压，从而保证电池安全充电。

锂离子电池在充放电使用中注意保护。

用一个形象的肥皂泡沫做比喻，锂离子电池如同一堆肥皂泡沫，泡内存储的就是电能。

充电时，气泡会随着充电时间的加长而不断增大，当超过其极限时气泡就会破裂，此时即损坏