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课程设计

课程设计（论文）

题目名称12铅酸电池充电器设计

课程名称电子技术课程设计

学生姓名栾智程

学号1241201060

系、专业电气工程系自动化

指导教师聂俊飞

2014年6月4日

邵阳学院课程设计（论文）任务书

年级专业

12电一

学生姓名

栾智程

学号

1241201060

题目名称

12V铅酸电池充电器设计

设计时间

2014/6/4.

课程名称

电子技术课程设计

课程编号

设计地点

电工电子实验分室

一、课程设计（论文）目的

通过课程设计，使学生更加巩固和加深了模拟电路和数字电路的知识。

是学生学会了查询资料、方案设计、方案比较，以及单元电路设计计算等环节，懂得了系统电路的构成。

进一步提高学生的动手能力以及实践能力，提高学生了处理实际问题的能力。

锻炼了学生关于实际问题的处理能力。

为以后毕业设计打下基础。

二、已知技术参数和条件

用中小规模集成芯片设计并制作12V铅酸电池的充电器

1、了解并掌握电路设计的基本方法，学会科学分析和解决问题。

2、熟悉使用各种电路元件，掌握其工作原理。

3、电路有设有反极性保护电路

4、完成全电路设计、制作、调试，并画出电路原理图。

三、任务和要求

1.按学校规定的格式编写设计论文。

2.论文主要内容有：

①课题名称。

②设计任务和要求。

③方案选择与论证。

④方案的原理框图，总体电路图、布线图，以及它们的说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等。

⑤用protuse或其它仿真软件对设计电路仿真调试。

对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析。

⑥收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。

注：

1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；

2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。

四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）

主编张克农.数字电子技术.高教出版社出版.第一版.2006年

彭介华主编.电子技术课程设计指导》.高教出版社出版.第一版.2002年

曾建唐主编.《电工电子基础实践教程》.机械工业出版社.2002年

康华光主编.《电子技术基础》.高教出版社出版.第四版.1999年

电子电工实验室可以提供的主要仪器设备：

　型号规格VP-5220、电子学习机　型号规格WL-V、万用表　MF10；以及分立元件、或中规模集成芯片。

2014年5月19日-20日：

收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务和要求；

2014年5月21日：

总体方案设计，方案比较，选定方案的论证及整机电路的工作原理；

2014年5月22日-26日：

单元电路设计，参数计算，元器件选择，电路图；

2014年5月27日-28日：

系统调试改进

2014年5月29日；整理书写设计说明书

2014年5月30日：

答辩

六、教研室审批意见

教研室主任（签字）：

年月日

七|、主管教学主任意见

主管主任（签字）：

年月日

八、备注

指导教师（签字）：

学生（签字）

邵阳学院课程设计（论文）评阅表

学生姓名栾智程学号1241201060

系电气系专业班级12电一

题目名称12V铅酸电池充电器设计课程名称电子技术

一、学生自我总结

回顾起此次电子课程设计，我感慨良多，同时，也受益匪浅。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，仅有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能真正做出具有实际使用价值的东西，才不至于只是纸上谈兵。

当然，在设计的过程中也发现了自己的一些不足之处，像对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固等。

在设计中我遇到过很多的问题，最后在聂老师的辛勤指导下，都迎逆而解。

在此，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师表示忠心的感谢！

学生签名：

年月日

二、指导教师评定

评分项目

平时成绩

论文

答辩

综合成绩

权重

30

40

30

单项成绩

指导教师评语：

指导教师（签名）：

年月日

注：

1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；

2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。

目录

摘要…………………………………………………1

一、设计目的及任务要求…………………………2

二、原理分析………………………………………3

2.1维护充电……………………………………3

2.2快速充电……………………………………3

2.3限压浮充……………………………………3

2.4保护及充电指示电路………………………4

2.5铅酸电池概述………………………………4

三、确定元器件及元件参数………………………8

四、总体电路图……………………………………9

五、分析与心得……………………………………10

致谢…………………………………………………11

参考文献……………………………………………12

摘要

因为密封铅酸蓄电池的诸多优点，因此获得了广泛应用．然而密封铅酸蓄电池的充电技术似乎不被看重，因充电方式不合理而造成电池过早报废的情况普遍存在．所以我制作了了一款二阶段恒流限压式铅酸电池充电器。

关键词：

铅酸电池充电器、二阶段恒流限压

（一）、设计目的及任务要求

5、了解并掌握电路设计的基本方法，学会科学分析和解决问题。

6、熟悉使用各种电路元件，掌握其工作原理。

7、电路有设有反极性保护电路

8、完成全电路设计、制作、调试，并画出电路原理图。

（二）原理分析

2.1.维护充电：

当电池电压较低时（可设定，本电路预设在9V以下），充电器工作在小电流维护充电状态下，工作原理为U1C⑨脚（同相端）电位低于⑧脚（反相端），U1C输出低电位，T4截止。

U1D 11 脚电位约0.18V．此时充电电流约250mA（恒流电路由R14，U1D，T1B周边外围电路构成，）．

2.2.快速充电：

随着维护充电继续，电池电压逐渐升高，当电池电压超过9V时，充电器转入大电流快充模式下，U1C⑨脚（同相端）电位高于⑧脚（反相端），U1C输出高电位，T4导通，U1D 11 脚电位约为0.48V，充电器恒定输出约1A电流给电池充电。

2.3.限压浮充：

  当电池接近充足电时，充电器自动转入限压浮充状态下,此时的充电电流会由快速充电状态下逐渐下降，至电池完全充足电后，充电电流仅为10～30mA，用以补充电池因自放电而损失的电量。

2.4.保护及充电指示电路：

  本电路设有反极性保护电路，由D4，U1C，U1D，T1及外围元件构成，当电池反接时，充电器限制输出电流不致发生事故。

充电指示由U1A，D7及外围元件构成，充电时，D7点亮，充电器进入浮充状态后，D7熄灭，表示充电结束。

2.5铅酸电池概述

　当放电进行时，硫酸溶液的的浓度将不断降低，当溶液的密度降到1.18g/ml时应停止使用进行充电

　　充电：

2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4（电解池）

　　放电：

PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O（原电池）

　　阳极：

PbSO4+2H2O－2e－===PbO2+4H++SO42－

　　阴极：

PbSO4+2e－===Pb+SO42－

　　负极：

Pb+SO42－－2e－===PbSO4

　　正极：

PbO2+4H+SO4－+2e－===PbSO4+2H2O

　根据铅酸蓄电池结构与用途区别

　　⑴起动用铅酸蓄电池；

　　⑵动力用铅酸蓄电池；

　　⑶固定型阀控密封式铅酸蓄电池；

　　⑷其它类，包括小型阀控密封式铅酸蓄电池，矿灯用铅酸蓄电池等。

　　铅酸蓄电池在制造方法

　　浇铸板栅和拉网板栅以及铅布板栅等

　　在维护方面

　　全免维护、少维护、干荷电等

　　在焊接方面

　　铸焊和手工焊等

　　常用的铅酸蓄电池分类

　　1）普通蓄电池；普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。

它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低（即每公斤蓄电池存储的电能）、使用寿命短和日常维护频繁。

　　2）干荷蓄电池：

它的全称是干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过20—30分钟就可使用。

　　3）免维护蓄电池：

免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。

它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。

使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。

市场上的免维护蓄电池也有两种：

第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护（添加补充液）；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液.

　　铅酸电池有2伏，4伏，6伏，8伏，12伏，24伏等系列，容量从200毫安时到3000安时。

VRLA电池是基于AGM（吸液玻璃纤维板）技术和钙栅板的可充电电池，具有优越的大电流放电特性和超长的使用寿命。

它在使用中不需加水。

　　VRLA电池用途广泛，可用在电动工具，应急灯，UPS，电动轮椅，计算机和通讯设备等方面。

　安全密封

　　在正常操作中，电解液不会从电池的端子或外壳中泄露出。

　　没有自由酸

　　特殊的吸液隔板将酸保持在内，电池内部没有自由酸液，因此电池可放置在任意位置。

　　泄气系统

　　电池内压超出正常水平后，VRLA（Valve-RegulatedLeadAcidBattery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写）电池会放出多余气体并自动重新密封，保证电池内没有多余气体。

　　维护简单

　　由于独一无二的气体复合系统使产生的气体转化成水，在使用VRLA（Valve-RegulatedLeadAcidBattery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写）电池的过程中不需要加水。

　　使用寿命长

　　采用了有抗腐蚀结构的铅钙合金栏板VRLA（Valve-RegulatedLeadAcidBattery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写）电池可浮充使用10-15年。

　　质量稳定，可靠性高

　　采用先进的生产工艺和严格的质量控制系统，VRLA（Valve-RegulatedLeadAcidBattery即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写）电池的质量稳定，性能可靠。

电压、容量和密封在线上进行100%检验。

（三）、确定元器件及元件参数

（四）、总体电路图

五、分析与心得

回顾起此次电子课程设计，我感慨良多，同时，也受益匪浅。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，仅有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能真正做出具有实际使用价值的东西，才不至于只是纸上谈兵。

当然，在设计的过程中也发现了自己的一些不足之处，像对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固等。

在设计中我遇到过很多的问题，最后在聂老师的辛勤指导下，都迎逆而解。

在此，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师表示忠心的感谢

致谢

本设计能够顺利的完成得到了院系领导老师的大力支持和帮助，尤其是我的指导老师聂俊飞老师，在百忙之中抽出宝贵的休息时间，仔细耐心为我为我指导。

设计过程中，邱老师一并帮我分析遇到的种种困难。

一直支持，鼓励我要有解决问题的信心，才使设计得以顺利的完成。

在开发的同时，和同学们之间的相互探讨也使我获益匪浅。

在此，对他们表示由衷的感谢！

电子信息技术日新月异地飞速发展，人们总是处在不断学习阶段，再加上我水平有限，所以本设计肯定存在许多不尽如人意的地方，欢迎广大老师和同学批评指正。

最后，要感谢电气系所有老师，他们精心的栽培为我以后的学习工作打下了坚实的基础。

参考文献

胡宴如主编.《模拟电子技术基础》高等教育出版社2011

张克农主编.《数字电子技术》高等教育出版社2010

彭介华主编.《电子技术课程设计指导》高等教育出版社

第一版2002

《电子电工实验指导书》