第一篇：基于多功能手機充電器的設(shè)計論文

目 錄

引言..................................................1

1概述............................................21.1

電池的應(yīng)用現(xiàn)狀...............................31.2

充電器的設(shè)計背景.............................3

1.2.1

手機充電器市場需求情況及發(fā)展趨勢..........3

1.3

論文的主要內(nèi)容...............................4 2

鋰離子電池特性..................................52.1

鋰離子電池充電器系統(tǒng)分析.................6

2.1.1

鋰離子快速充電特性........................6

2.1.2

鋰離子電池快速充電特性....................7 3

充電器的基本設(shè)計..............................9

3.1

充電器的充電時間....................................9

3.1.1

鋰離子的充電方式..........................9

3.1.2

設(shè)計電路注意事項..........................9

3.2

充電器工作原理...........................10

3.2.1 濾波整流...........................................11 4 總 結(jié)....................................................13 致 謝...........................................................14 參考文獻(xiàn)...........................................................15 附錄一 充電器的電路全圖.........................................16 附表一 元器件的數(shù)量、規(guī)格、封裝........................17

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引 言

隨著現(xiàn)在手機的多功能化發(fā)展趨勢，手機耗電量逐步增加，這就提高了對電池的要求，但是另一方面，電池隨著手機體積的縮小而變得越來越小，而電池供電技術(shù)卻并沒有隨之提高，這就帶來了待機時間減少的問題，給經(jīng)常外出的人使用手機但來了不少的麻煩。為了解決這一問題，許多人在購買手機時候采用了雙電雙充的配置方案，用來解決耗電量的問題。這樣不但提高了手機購置成本，而且使用當(dāng)中并不像想象中的那樣方便，不是忘了攜帶第二塊電池就是忘了充電，使得外出是因為電池電量不足影響手機的正常使用，為了解決這一問題。本文介紹了一種多功能手機充電器。

1概述

目前，市場上手機充電器種類繁多，但其中也有很多質(zhì)量低劣的不合格產(chǎn)品。在去年產(chǎn)品質(zhì)量國家監(jiān)督抽查結(jié)果中，將近40％的廠家生產(chǎn)的充電器不合格。其主要問題出現(xiàn)在: 與交流電網(wǎng)電源的連接，電源端子騷擾電壓，輻射騷擾場強和充電電壓幾個方面。另外，一些產(chǎn)品的低溫性能、額定容量、放電性能、安全保護性能等方面存在質(zhì)量問題。這些質(zhì)量問題會影響到手機的正常使用，還會影響手機的使用壽命，嚴(yán)重時還可能傷害消費者。現(xiàn)在市場上發(fā)現(xiàn)有一些假冒偽劣手機電池便攜式充電器。這些充電器由于價格非常低，攜帶方便，有許多手機用戶更愿意使用這些充電器來對電池進行充電。劣質(zhì)充電器實際上就是一個沒有安全保證的簡易變壓器，由于內(nèi)部缺少保護電路等保證安全的零配件，因而重量較原裝品輕很多。但實際上，由于現(xiàn)在的手機電池多采用鋰離子電池或鎳氫電池作電芯，對充電器的電壓、電流特性及安全保護有很高的要求。這些假冒偽劣充電器由于設(shè)計簡單，采用劣質(zhì)材料，加工手段粗糙，對手機電池的性能和壽命有很大損害。沒有保護電路的充電器，由于不能保證充電時電流的穩(wěn)定，因而會有燒壞電池甚至爆炸的危險。目前手機充電器主要有旅行充電器，座式充電器和車載充電器。廠家生產(chǎn)的原裝旅行充電器和座式充電器，設(shè)計上都采用越來越精密的保護電路或開關(guān)電路設(shè)計，對電池的充電起到了良好的保護作用。車載充電器可以方便用戶在汽車上為手機充電，一端插入點煙器，另一端連接手機，但不宜在汽車中長期充電，因為汽車中溫度較高。

1.1電池的應(yīng)用現(xiàn)狀

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。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)。

1.2充電池的設(shè)計背景

因為所有手機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。手機常用鋰離子（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。但是每個品牌的鋰電池不可能完全一樣，里面的芯片鐵定有些差別。而萬能充為了滿足所有電池，不可能只針對諾基亞一款電池設(shè)計，它是根據(jù)自己的電板設(shè)計，所以有時候它顯示充電滿了，可是實際還差好多。最重要的是，用得久了，就會影響電池的壽命，因為電池總是“吃不飽”。萬能充不能提供恒流限壓充電制，所以最好不要用它。尤其是市場上有一些10塊錢左右的萬能充，對電池手機的危害極大，簡直就是毒瘤！

1.2.1手機充電器市場需求情況及發(fā)展趨勢

1.目前，手機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、鎳氫鋰電池兼充的標(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.隨著手機種類的日益增多，各種充電器因機型不同，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底端電源插座（端口）的充電器。而且，生產(chǎn)的手機的電源端口將統(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.手機充電器的待機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一步降低本身的待機耗電量。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）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時2級電路的消耗電流（可以達(dá)到數(shù)十μA）。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行相應(yīng)的充電進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行放電，這就會造成鋰電池壽命的折損。

1.3論文的主要內(nèi)容

本文內(nèi)容直接介紹了當(dāng)今時代的手機充電器和最流行的手機電池——鋰離子電池，結(jié)合市場需求本文詳細(xì)介紹了充電器的發(fā)展和鋰離子電池的特性等。本著這兩點我詳細(xì)的分析了充電器的工作原理，并設(shè)計出了一款多功能手機充電器。鋰離子電池特性

電子技術(shù)的不斷發(fā)展導(dǎo)致各種電子產(chǎn)品向小型化發(fā)展，如手機、數(shù)碼相機、筆記本電腦等的推廣普及。而電子產(chǎn)品的小型化必須伴隨著電源的小型化。金屬鋰是所有金屬中最輕，氧化還原電位最低，質(zhì)量能量密度最大的：這都推動了鋰離子電池的發(fā)展。另外由于人們環(huán)境保護意識的日益增強，對鉛、鎘等有毒金屬的使用日益受到限制，這也成了鋰離子電池發(fā)展的推動力之一。以下是鋰離子電池的特性

1）工作電壓高。通常單節(jié)鋰離子電池的電壓為3.7 V。單體電池即可為3 V的邏輯電路供電。對于要求較高供電電壓的電子設(shè)備，電池組所需串聯(lián)電池數(shù)也可大大減少。

2）體積小、重量輕、比能量高。通常鋰離子電池的比能量可達(dá)鎳鎘電池的2倍以上，與同容量鎳氫電池相比，體積可減少30%，重量可降低50%，有利于便攜式電子設(shè)備小型輕量化。

3）壽命長。鋰離子電池采用碳負(fù)極，在充放電過程中，碳負(fù)極不會生成金屬鋰，從而可以避免電池因內(nèi)部金屬鋰短路而損壞。目前，鋰離子電池的壽命可達(dá)1200次以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于各類電池。

4）安全快速充電。鋰離子電池與金屬鋰電池不同，它的負(fù)極用特殊的碳電極代替金屬鋰電極，因此允許快速充電。采用1 C充電速率，可在兩小時內(nèi)充足電，而且安全性能大大提高。（注：充電率C表示充電的速度。若不考慮充電過程的損耗，充電率可表示為：C=充電電流(mA)/電池容量(mAh)(1.1)若電池的容量為500 mAh，C=1，則充電電流為500 mA。但實際的充電過程是一個電化學(xué)反應(yīng)過程，有一定的損耗（如發(fā)熱），故實際充電電流要比計算值大30%左右。短充電時間，可采用1 C、2 C充電率，一般最大充電率可達(dá)4 C。）

5）允許溫度范圍寬。鋰離子電池具有優(yōu)良的高低溫放電性能，可在-20~+60℃之間工作。高溫放電性能優(yōu)于其它各類電池。此外，鋰離子電池還具有自放電電流小、無記憶效應(yīng)和無環(huán)境污染等優(yōu)點，綜合性能優(yōu)于鉛酸、鎳鎘、鎳氫和金屬鋰電池，被稱為性能最好的電池。

盡管鋰離子電池具有上述諸多優(yōu)點，但還是存在有如下的缺點。

1）與干電池?zé)o互換性。鋰離子電池雖然有電壓高的好處，但也有很難和干電池互換 的缺點。當(dāng)蓄電池放完電時，一般的想法是用干電池暫時取代，但由于這兩者電壓不 同，不能直接代換。

2）無法急速充電。鋰離子電池不能像鎳鎘電池那樣，用1

5分鐘急速充足電。鋰離子電池的充電方法是：最初以恒定電池充電，最后則以恒定電壓完成充電。現(xiàn)在各電池公司推薦的充電速率是1 C，這樣，充電時間約需2小時，第一個小時可充入電池額定容量的80%左右。

3）內(nèi)部阻抗高。因為鋰離子電池的電解液為有機溶液，其電導(dǎo)率比鎳鎘電池、鎳氫電池的水溶液電解液小得多，所以，鋰離子電池的內(nèi)部阻抗比鎳鎘電池或鎳氫電池約大10倍。直徑18 mm、長650 mm的單節(jié)電池的阻抗為50 m?。

4）工作電壓變化較大。電池放電到額定容量的80％時，鎳鎘電池的電壓變化很小(約0%），鋰離子電池的電壓變化很大（約40%）。對電池供電的設(shè)備來說，這是嚴(yán)重的缺點。但是由于鋰離子電池放電電壓變化比較大，很容易據(jù)此檢測電池的剩余電量。

5）放電速率較大時，容量下降較大。放電速率為0.5 C時，鋰離子電池和鎳鎘電池容量的減少量相當(dāng)，但放電速率大于1 C時，鋰離子電池的容量嚴(yán)重減少。

同其優(yōu)點相比，這些缺點不應(yīng)成為主要問題，特別是用于一些高科技、高附加值的產(chǎn)品中。因此鋰離子電池具有廣泛的應(yīng)用價值，其經(jīng)濟價值相當(dāng)可觀。

2.1鋰離子電池充電器系統(tǒng)分析

2.1.1鋰離子電池快速充電特性

1)恒流充電特性

鋰離子電池由鋰離子移動產(chǎn)生氧化-還原反應(yīng)，充電效率幾乎為100%。若繼續(xù)進行恒流充電，充電電壓有可能升高超過使用電壓。原因是若超過一定電壓，金屬鋰析出并發(fā)生電解液的分解，當(dāng)然電壓會超過使用電壓。

2)充電電壓/電流特性

對完全放電的蓄電池進行恒流充電時，以充電量為參數(shù)，表示其電流與電壓之間的關(guān)系，即為充電電壓/電流特性。對于根據(jù)電壓決定充電電量的鋰離子電池，需要設(shè)定安全的最高電壓進行充電，適宜用恒壓充電方式。

3)充電終期電壓的溫度特性

電池的充電電壓一般為負(fù)溫度特性，因此需要對充電電壓進行補償。對于鋰離子電池，完全充電電壓與安全使用的充電電壓有較大的差值，因此充電器不需要進行溫度補償。

4)充電溫度與放電容量

由于充電時的溫度不同各種電池的充電效率是不同的。放電容量表示進行標(biāo)準(zhǔn)的充電后的放電容量。鋰離子電池的電解液幾乎不發(fā)生分解，充電效率高，在5~45℃溫度范圍內(nèi)進行充電時容量不會有較大差別。下面根據(jù)鋰離子電池的充電特性，結(jié)合鋰離子電池快速充電狀態(tài)曲線，如圖2.1所示，對各個狀態(tài)分別加

以說明。圖2.1中所標(biāo)示的數(shù)據(jù)是根據(jù)多種市場產(chǎn)品總結(jié)得到的較為典型的值。

圖2.1鋰離子電池快速充電狀態(tài)曲線圖

2.1.2鋰離子電池快速充電狀態(tài)

1）涓流充電狀態(tài)

在該狀態(tài)下，充電器檢測電池電壓是否較低，如果是則采用涓流充電，即一個比較小的恒定電流對電池進行充電直至電池電壓上升到一個安全值。2)恒流充電狀態(tài)涓流充電后，充電器轉(zhuǎn)入恒流充電狀態(tài)。該狀態(tài)下，充電電流保持不變的較大的值，通常是涓流充電電流的10倍或更大。電池的最大充電電流決定于電池的容量，通常選用1 C充電速率。比如1000 mAh的電池采用1000 mA電流充電。為了縮短充電時間，也可采用2 C或更高的速率在恒流充電和涓流充電狀態(tài)下，充電器連續(xù)監(jiān)控電池的電壓和溫度，并且可以采用以下兩種恒流充電終止法，終止恒流充電。

（1）電池最高電壓終止法

當(dāng)單節(jié)鋰電池的電壓達(dá)到4.2 V，恒流充電狀態(tài)應(yīng)立即終止。

（2）電池最高溫度終止法

在恒流充電過程中，當(dāng)電池的溫度達(dá)到60℃時，恒流充電狀態(tài)應(yīng)立即終止。

2）恒壓充電狀態(tài)

恒流充電終止后，充電器立即轉(zhuǎn)入恒壓充電狀態(tài)。在該狀態(tài)下，充電電壓保持恒定。因為鋰離子電池對充電電壓精度的要求比較高，單節(jié)電池恒壓充電電壓應(yīng)在規(guī)定值的±1%之間變化，因此要求鋰離子電池充電器輸出電壓有較高的精度。在恒壓充電過程中，充電器連續(xù)監(jiān)控電池的電壓、溫度、充電電流和充電時間。常用的恒壓充電終止方法有以下四種：

(1)電池最高電壓:當(dāng)鋰離子電池的電壓達(dá)到4.2 V時，恒壓充電狀態(tài)自動終止。

(2)電池最高溫度:當(dāng)鋰離子電池的最高溫度達(dá)到60℃時，恒壓充電狀態(tài)自動終止。

(3)最長充電時間:為了確保鋰離子電池安全充電，除了設(shè)定最高電壓和最高溫度外，還應(yīng)設(shè)置最長恒壓充電時間。在溫度和電壓檢測失敗的情況下，可以保證鋰電池安全充電。

(4)最小充電電流:在恒壓充電過程中，鋰離子電池的充電電流逐漸減小，當(dāng)充電電流下降到一定數(shù)值（通常為恒流充電電流的1/10）時，恒壓充電狀態(tài)自動終止。

3）維護充電狀態(tài)

電池充足電后，若電池仍插在充電器上，電池會由于自放電而損失電量。充電器應(yīng)以非常小的電流對電池充電或是監(jiān)測電池電位以備對電池再充電，這種狀態(tài)稱為維護充電狀態(tài)。

3充電器的基本設(shè)計

3.1充電時間

對于便攜式電源系統(tǒng)中的充電器進行設(shè)計時，首先是決定充電時間。調(diào)查該電源系統(tǒng)不使用的時間，若該時間足夠長，采用普通充電方式即可；若時間較短，要采用快速充電方式。充電時間與充電方式有著密切的關(guān)系。對于鋰離子電池采用恒流恒壓快速充電方式。

3.1.1鋰離子電池的充電方式

鋰離子電池的充電方式基本上采用恒流恒壓充電方式。充電的恒壓設(shè)定值隨負(fù)極9活性物質(zhì)的不同而異。鋰離子電池的容量與充電電壓有關(guān)，充電電壓越高，蓄積的電量也越多，實際上電池的容量增大了。然而，充電電壓增高，電解液進行分解，在負(fù)極就會析出金屬鋰，為此，充電電壓的精度要控制在±1%以內(nèi)。由于充電電流不能太大，因此，用快速充電方式在1小時內(nèi)充滿電較困難，可用定時器采用以下的控制方式。

1)總時間的控制方式

每次都以一定時間進行充電，因此，不管放電狀態(tài)的深淺程度如何都是以這種時間進行充電，單獨用這種方式不能進行良好的充電。可以作為與其他充電控制備用的并用方式。考慮到充電電流的大小和電池溫度，總的設(shè)定時間為3~10小時。

2)電壓檢測+定時器方式 這種方式是達(dá)到設(shè)定電壓后。對于放電量淺的電池充電電壓上升快，可比總時間控制方法提早完成充電，定時器設(shè)定時間為1~5小時。

3)電流檢測+定時器方式

這種方式是達(dá)到設(shè)定電流后，經(jīng)過由定時器設(shè)定的時間停止充電。電壓檢測與電流檢測只是檢測的電壓與電流不同，其考慮與使用方法完全相同。

4)電流檢測方式

這是以恒流恒壓充電，在恒壓范圍檢測出較低的0.1 C的電流時停止充電的方式，不會發(fā)生過充電。

3.1.2設(shè)計注意事項

1)過充電

系統(tǒng)設(shè)計時最需要注意的問題是防止過充電，即鋰離子還

原而金屬鋰析出。為此，對充電器要采取相應(yīng)措施。

2)保護電路

鋰離子電池有過充電的安全性與過放電時的電池劣化問題，這要在電池與負(fù)載或與充電器之間增設(shè)保護電路。當(dāng)電池進入過充電或放電狀態(tài)時，電池脫離外部電路。對于2節(jié)以上串聯(lián)的電池組，還需要對每節(jié)電池的電壓進行監(jiān)視。

3)充電器上限電壓

即使電池中增設(shè)了保護電路對電池采取了安全措施，但還希望在充電器方設(shè)定上限電壓值，當(dāng)超出通常的充電電壓范圍電路無輸出的雙重保護。

4)充電溫度范圍

在使用溫度范圍以外進行充電時，電池的功能會被破壞。因此，在溫度過高時應(yīng)立即采取自動斷電。

5)避免大電流充電

大電流充電時，金屬鋰要析出，因此，即使在充電初期也必須以0.1 C以下的電流充電。

3.2工作原理

鋰離子電池的充電過程分兩個階段進行,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。

該電路很簡潔（附錄一），采用了一塊軟封裝的集成塊并標(biāo)有AE3102字樣，通過對其8個引腳分析，是集成了兩個運放。

開關(guān)電源部分采用抑制振蕩型開關(guān)電源，它的簡單工作原理是把220V交流電整流濾波成峰值電壓300V左右的三角波（濾波電容C1不用），利用穩(wěn)壓器組成電平開關(guān)，控制開關(guān)管Q1的振蕩與停止。此開關(guān)電源初級電流很小，Q1的C極反峰電壓也較低，因此可以使用Vceo大于300V的TO-92封裝的小型開關(guān)管，以縮小體積降低成本。

1）開關(guān)電源部分：

Q1和開關(guān)變壓器組成間歇振蕩器。充電器加電后，220V市電經(jīng)D1半波整流后在Q1的C極上形成一個300V左右的直流電壓，經(jīng)過變壓器初級加到Q1的C極，同時該電壓還經(jīng)啟動電阻R2為Q1的B極提供一個偏置電壓。由于正反饋作用，Q1的IC迅速上升

而飽和，在Q1進入飽和期間，開關(guān)變壓器次級繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓使D2導(dǎo)通，向負(fù)載輸出一個約9V左右的直流電壓。開關(guān)變壓器的反饋繞組產(chǎn)生的感應(yīng)脈沖經(jīng)D3整流、C2濾波后產(chǎn)生一個與振蕩脈沖個數(shù)呈正比的直流電壓。此電壓若超過穩(wěn)壓管Z1的穩(wěn)壓值，Z1便導(dǎo)通，此負(fù)極性整流電壓便加在Q1的B極，使其迅速截止。Q1的截止時間與其輸出電壓呈反比。Z1的導(dǎo)通／截止直接受電網(wǎng)電壓和負(fù)載的影響：電網(wǎng)電壓越低或負(fù)載電流越大，Z1的導(dǎo)通時間越短，Q1的導(dǎo)通時間越長，反之，電網(wǎng)電壓越高或負(fù)載電流越小，D3的整流電壓越高，Z1的導(dǎo)通時間越長，Q1的導(dǎo)通時間越短。

2）充電部分：

手機電池殘留電壓（約3V）經(jīng)R17、R15分壓后，（1.3V）加至IC（AE3102）③腳，手機電池殘留電壓同時經(jīng)R16點亮LED1，經(jīng)LED1穩(wěn)壓后的電壓(1.8V)加至IC②腳，此電壓低于IC③腳電壓，IC①腳輸出低電平。此低電平使Q2導(dǎo)通，進行充電。R8的作用是使LED1的穩(wěn)壓值更穩(wěn)定，LED1同時作電源指示。

IC內(nèi)第Ⅱ運放與④腳的C5組成振蕩電路。由⑦腳輸出振蕩方波，通過R12使LED2閃爍，指示充電。

隨著電池電壓上升，當(dāng)經(jīng)R17、R15分壓后的（③腳）電壓高于LED1的穩(wěn)壓（②腳）電壓時，IC①腳輸出高電平，使Q2截止，并點亮LED3指示充電結(jié)束。此時，LED2熄滅。

D4是防止電池反接損壞電路；R18是過流保險電阻；R6是在充電結(jié)束后進行小電流補充之用，說明書要求此時間約為0.5小時。

多功能部分：

該充電器使用了方便的電池夾，其兩個電極可任意分開大小，適應(yīng)多種手機鋰電。在充電器側(cè)面還留有小靈通充電接口。在充電器的另一個側(cè)面，有一個極性轉(zhuǎn)換開關(guān)，只有電池極性與充電極性相符時，測試燈LED1才會點亮。

3.2.1濾波整流

反饋繞組C2 D3是怎樣濾波整流的？我畫了一個簡單的示意圖如圖二，或許這樣就可以清晰的看出原理了：正如文章中開關(guān)電源部分的解釋：開關(guān)變壓器的反饋繞組產(chǎn)生的感應(yīng)脈沖經(jīng)D3整流、C2濾波后產(chǎn)生一個與振蕩脈沖個數(shù)呈正比的直流電壓。此電壓若超過穩(wěn)壓管Z1的穩(wěn)壓值，Z1便導(dǎo)通，此負(fù)極性整流電壓便加在Q1的B極，使其迅速截止。Q1的截止時間與其輸出電壓呈反比。Z1的導(dǎo)通／截止直接受電網(wǎng)電壓和負(fù)載的影響：電網(wǎng)電壓越低或負(fù)載電流越大，Z1的導(dǎo)通時間越短，Q1的導(dǎo)通時間越長，反之，電網(wǎng)電壓越高或負(fù)載電流越小，D3的整流電壓越高，Z1的導(dǎo)通時間越長，Q1的導(dǎo)通時間越短。

如圖（2）濾波整流電路

4總

結(jié)

經(jīng)過三個多月的不懈努力，手機多功能充電器的論文（設(shè)計）終于完成。在整個論文（設(shè)計）過程中，我遇到了很多的難題，但都在指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助下得到了順利的解決。通過此次論文（設(shè)計），從不斷的學(xué)習(xí)過程中我深刻體會到：無論是論文撰寫，還是實際操作實踐都是一個不斷學(xué)習(xí)的過程，從最初剛寫論文時的含糊不清到最后能夠?qū)φ麄€論文有深刻的認(rèn)識，從中我體會到實踐對于學(xué)習(xí)的重要性和“實踐出真知”的深刻含義。在大學(xué)的課堂上明白的只是理論，沒有經(jīng)過徹底的實踐考察，對知識的理解還不夠明確。然而，通過此次的論文撰寫和實物的操作，讓我真正做到了理論與實踐的完美相結(jié)合。

總之，通過此次畢業(yè)論文（設(shè)計）的順利完成，讓我深刻體會到要更好的做好一個完整的事情，不僅僅需要基礎(chǔ)知識的牢固，而且要有有系統(tǒng)的思維方式和巧妙的工作方法。在對待我們要解決的問題時，我們不僅僅要有毅力和耐心，而且，還要善于運用所擁有的資源來充實自己。同時，我們在對待一個新事物的時候，一定要從整體考慮，一定要一步一個腳印，這樣所取得的成果才能更見成效！

致 謝

本文是在指導(dǎo)老師齊仁龍老師的悉心指導(dǎo)下完成的，齊仁龍老師在學(xué)術(shù)上嚴(yán)格要求，老師的教誨和鼓勵，及在學(xué)術(shù)上一絲不茍的精神，本人受益匪淺，在此向齊仁龍老師表示衷心的感謝和敬意！

同時，也要感謝本設(shè)計小組的陳坤同學(xué)，感謝他在我遇到困難時的熱情幫助，在課程設(shè)計中，我們積極的交流與探討也使我受益非淺，希望在以后的學(xué)習(xí)道路中我們能夠共同進步。

參考文獻(xiàn)

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附錄1

Clt-688原理圖

附表一

基于多功能手機充電器的設(shè)計材料

名稱 元器件 數(shù)量

D1.D2.D4 R3 R6 C1 C2 Z1 C3 R2.R10 R1 Q1 C4 R7 R14 R11 R12 IC R13 R6 Q2 R9 R8 R17 R15 R16 D3 R4 C5 LED 4007 7.2 3.3k 2.2u 9v1 332 470 47k 13001 100u 21k 1M 680 2.2k AE3102 5.6K 10K 8550 510 2.2K 29.4k 24K 3.6K 4148 47k 104 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3

第二篇：基于多功能手機充電器的設(shè)計畢業(yè)論文設(shè)計

引 言...............................................................1 概 述...........................................................2

1.1電池的應(yīng)用現(xiàn)狀...............................................2

1.2多功能手機充電器的設(shè)計背景...................................3 鋰離子電池特性....................................................5

2.1鋰離子電池多功能充電器系統(tǒng)分析...............................6

2.1.1鋰離子電池快速充電特性.................................6

2.1.2鋰離子電池快速充電狀態(tài).................................7 充電器的基本設(shè)計..................................................9

3.1工作原理.....................................................9

3.2充電時間....................................................11

3.3設(shè)計注意事項................................................12 結(jié) 論............................................................13

致 謝..............................................................14

附錄1.............................................................15

附表2.............................................................16

引 言

隨著現(xiàn)代科技的日益發(fā)展，對手機的要求也日趨多功能化。而手機耗電量的

逐步增加，引起了人們的高度重視，這就使我們提高了對手機電池節(jié)能的要求。

另一方面，手機電池隨著手機體積的日漸縮小而變得越來越精小化。然而，電池

供電技術(shù)卻并沒有隨之提高，這就使我們手機出現(xiàn)了待機時間日漸減短的問題，從而，給一些經(jīng)常外出的人們在使用手機時帶來了不少的麻煩。為解決這一問題，許多人在購買手機時采用了雙電雙充的配置方案，以便用來解決手機耗電量大的

難題。當(dāng)然，這樣做也相應(yīng)提高了手機的購置成本，同時，在我們使用的時候也

并不像想象中的那樣方便，這使得我們外出時因為電池電量不足影響手機的正常

使用。針對這一現(xiàn)象，本文專門介紹了一種多功能的手機充電器，希望能夠為那

些經(jīng)常外出的朋友們解決這一難題，同時，帶給大家更多的方便!1 概 述

目前，市場上手機充電器種類繁多，但其中也有很多質(zhì)量低劣的不合格產(chǎn)

品。在去年國家產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督部門的抽查結(jié)果中，將近40％的廠家生產(chǎn)的充電

器不合格。其主要問題出現(xiàn)在: 與交流電網(wǎng)電源的連接，電源端子騷擾電壓，輻

射騷擾場強和充電電壓幾個方面。另外，一些產(chǎn)品的低溫性能、額定容量、放電

性能、安全保護性能等方面存在質(zhì)量問題。這些質(zhì)量問題不僅會影響到手機的正

常使用，而且還會影響到手機的使用壽命，嚴(yán)重時還可能使消費者受到傷害。現(xiàn)

在市場上出現(xiàn)了一些假冒偽劣手機便攜式充電器。這些充電器由于價格非常低，攜帶方便，有許多消費者更愿意使用這些充電器來對手機電池進行充電。而實際

上劣質(zhì)充電器就是一個沒有安全保證的簡易變壓器，由于內(nèi)部缺少保護電路等安

全保證的零配件，因而重量較原裝品輕許多。由于現(xiàn)在的手機電池多采用鋰離子

電池或鎳氫電池作電芯，對充電器的電壓、電流特性及安全保護都有很高的技術(shù)

要求，而那些假冒偽劣的充電器因其設(shè)計簡單，材料劣質(zhì)，加工粗糙，會對我們 的手機電池性能與壽命造成很大損害。所以，沒有保護電路的充電器，是不能保

證我們手機充電時電流的穩(wěn)定，從而會有燒壞電池甚至引發(fā)爆炸的危險。因此，針對以上所述的各種情況，我們專門設(shè)計了一款安全可靠、攜帶方便、物美價廉 的多功能手機充電器，希望能夠為大家解決更多的實際問題！

1.1電池的應(yīng)用現(xiàn)狀

在消費市場上鋰電池因其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，價格日趨低廉等特點受到了不少

消費者的青睞。同樣它的這些特點促進了便攜式手機充電器轉(zhuǎn)向多功能手機充電

器的發(fā)展趨勢。

鋰電池的不足之處在于對充電器的要求和保護電路的要求比較苛刻。其要求 的充電方式是恒流恒壓方式，為了有效利用電池的容量，我們需要將鋰離子電池基于多功能手機充電器的設(shè)計

3充電至最大電壓，但由于過壓充電會造成電池的損壞,這就要求有較高的控制精

度（精度高于1％）。另外，對于電壓過低的電池需要進行預(yù)充，當(dāng)充電終止時，除檢測電壓外，還需采用其他的輔助方法來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等。由此可見，實現(xiàn)安全高效的充

電控制是成為鋰離子電池推廣與應(yīng)用的瓶頸。

對于鋰電池充電器的基本要求是在特定的充電電流和充電電壓下，來保證電 池的安全充電。同樣，增加其它的充電輔助功能是為了延長其電池壽命簡，以便

進一步簡化充電器的操作。例如：給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。當(dāng)然，所有或者部分功能都可以在充電芯片中實現(xiàn)，同樣也可利用ASIC、分立器件或

在微處理器的基礎(chǔ)上使用專門軟件來加以實現(xiàn)。

1.2多功能手機充電器的設(shè)計背景

目前，所有手機充電器其實都是由一個穩(wěn)定電源（主要用來提供穩(wěn)定的工作

電壓和足夠的工作電流）以及必要的恒流、限壓、限時等控制電路構(gòu)成。而手機

常用鋰離子電池充電器采用的是恒流限壓充電方式。由于每個品牌的鋰電池不可

能完全一樣，其內(nèi)部的芯片肯定會有一定的差別。而我們平日常用的萬能充同樣

是根據(jù)自己的電板設(shè)計，來滿足部分消費者的需要。所以，有時候為我們手機電

池充電的時候，它顯示充電滿了，可是實際上與真正的飽和還差甚遠(yuǎn)。從上可以

看出，我們所使用的萬能充不能提供恒流限壓充電限制，所以我們最好是少用甚

至不用。根據(jù)以上的各種事實論述和技術(shù)基礎(chǔ)，為本款多功能手機充電器提供了

更多的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠為我們的手機充電提供更多的便捷服務(wù)！(1)手機充電器市場需求情況及發(fā)展趨勢 1）當(dāng)前，手機充電器可分為單槽形狀和雙槽型兩種，而單槽形充電器正在

受到雙槽形的攻擊。雙槽形充電器除了具有慢速充電、快速充放電以及鎳鎘、鎳

氫鋰電池兼充的標(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

過充等新功能，因而消費者應(yīng)普遍傾向于雙槽型充電器。

2）隨著手機種類的日益增多，各種充電器因機型不同，電源端口的大小不基于多功能手機充電器的設(shè)計

4同，而不能互換使用，這樣也給消費者帶來了諸多不便。然而，標(biāo)準(zhǔn)型充電器是

指可以連接所有手機底端電源插座的充電器，并且生產(chǎn)的手機電源端口也應(yīng)為適

用于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)充電器的規(guī)格。這樣，消費者將不必在每次更換手機的同時去購買

新的充電器。由此可見，多功能手機充電器也應(yīng)該向便攜式、雙槽式方向發(fā)展。

同時，也應(yīng)該向標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的方向發(fā)展。

3）對于手機充電器的待機耗電量的降低同樣是多功能手機充電器設(shè)計過程

中的一個重要環(huán)節(jié)。相比于以前大眾化的手機充電器，該款將會在各項多功能手

機充電器的功能更加的完善，同時，更進一步降低了本身的待機耗電量。

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進行充電。隨

著市場的發(fā)展，自動識別兩種電池而進行相應(yīng)充電的多功能充電器正在逐步占據(jù)

主流。它可以自動分辨鋰電池或鎳氫電池的“座充能”（防止將鋰電池放電的錯

誤動作）。同樣，好的充電器可以辨識出來是鋰電池還是鎳氫電池，因此不會做

放電動作；差的充電器則做不到這一點，這就會造成鋰電池壽命的折損。

鋰離子電池特性 電子技術(shù)的不斷發(fā)展促進了各種電子產(chǎn)品向小型化的發(fā)展趨勢，如手機、數(shù)

碼相機、筆記本電腦等電子產(chǎn)品的普及推廣。從而也促進了充電電源的小型化。

金屬鋰是所有金屬中最輕，氧化還原電位最低，質(zhì)量能量密度最大的金屬離子，這都推動了鋰離子電池的發(fā)展。另外由于人們環(huán)境保護意識的日益增強，對鉛、鎘等重金屬的使用日益受到限制，這也推動了鋰離子電池的發(fā)展。

以下是鋰離子電池的特性：

1）工作電壓高

通常鋰離子電池的電壓為3.7 V。單體電池即可為3 V的邏輯電路供電。對

于工作電壓較高的電子設(shè)備，鋰電池組同樣可以滿足其需求。

2）體積小、重量輕、比能量高。

通常鋰離子電池的比能量可達(dá)鎳鎘電池的2倍以上，與同容量鎳氫電池相

比，體積可減少30%，重量可降低50%，有利于便攜式電子設(shè)備小型輕量化。

3）壽命長

鋰離子電池采用碳負(fù)極，在充放電過程中，碳負(fù)極不會生成金屬鋰，從而可

以避免電池因內(nèi)部金屬鋰短路而損壞。目前，鋰離子電池的壽命可達(dá)1200次以

上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于各類電池。

4）安全快速充電

鋰離子電池與金屬鋰電池不同，它的負(fù)極用特殊的碳電極代替金屬鋰電極，因此允許快速充電。并可在兩小時內(nèi)充足電，而且安全性能大大提高。

5）允許溫度范圍寬

鋰離子電池具有優(yōu)良的高低溫放電性能，可在-20℃~+60℃之間工作。高溫

放電性能優(yōu)于其它各類電池。此外，鋰離子電池還具有自放電電流小、無記憶效

應(yīng)和無環(huán)境污染等優(yōu)點，綜合性能優(yōu)于鉛酸、鎳鎘、鎳氫和金屬鋰電池，被稱為

性能最好的電池。

盡管鋰離子電池具有上述諸多優(yōu)點，但還是存在有如下的缺點： 基于多功能手機充電器的設(shè)計

①與干電池?zé)o互換性。鋰離子電池雖然有電壓高的好處，但也有很難和干電

池互換的缺點。當(dāng)鋰電池放完電時，一般的想法是用干電池暫時取代，但由于這 兩者電壓不同，不能直接代換。

②無法急速充電。鋰離子電池不能像鎳鎘電池那樣，用15分鐘急速充足電。

鋰離子電池的充電方法是：最初以恒定電池充電，最后則以恒定電壓完成充電。

這樣，充電時間約需2小時，第一個小時可充入電池額定容量的80%左右。

③內(nèi)部阻抗高。因為鋰離子電池的電解液為有機溶液，其電導(dǎo)率比鎳鎘電池、鎳氫電池的水溶液電解液小得多。所以，鋰離子電池的內(nèi)部阻抗比鎳鎘電池或鎳

氫電池約大10倍。

④工作電壓變化較大。電池放電到額定容量的80％時，鎳鎘電池的電壓變

化很小(約1%），鋰離子電池的電壓變化很大（約40%）。對電池供電的設(shè)備來說，這是嚴(yán)重的缺點。但是由于鋰離子電池放電電壓變化比較大，很容易據(jù)此檢測出

電池的剩余電量。當(dāng)放電速率較大時，容量下降較大。鋰離子電池和鎳鎘電池容

量的減少量相當(dāng)。

同其優(yōu)點相比，這些缺點不應(yīng)成為主要問題，特別是用于一些高科技、高附

加值的產(chǎn)品中。因此，鋰離子電池具有廣泛的應(yīng)用價值，其經(jīng)濟價值相當(dāng)可觀！

這些也促進了本款多功能手機充電器的完美設(shè)計。

2.1鋰離子電池多功能充電器系統(tǒng)分析

2.1.1鋰離子電池快速充電特性 1）恒流充電特性

鋰離子電池由鋰離子移動產(chǎn)生氧化——還原反應(yīng)，充電效率幾乎為100%。

若繼續(xù)進行恒流充電，充電電壓有可能超過使用電壓。原因是若超過一定電壓，金屬鋰將盡快析出來并發(fā)生電解液的分解。

2）充電電壓/電流特性 本款多功能手機充電器在對完全放電的鋰電池進行恒流充電時，以充電量為

參數(shù)，表示其電流與電壓之間的關(guān)系，即為充電電壓/電流特性。對于根據(jù)電壓基于多功能手機充電器的設(shè)計

7決定充電電量的鋰離子電池，需要設(shè)定安全的最高電壓進行充電，適宜用恒壓充

電方式。

3)充電終期電壓的溫度特性

電池的充電電壓一般為負(fù)溫度特性，因此需要對充電電壓進行補償。對于鋰

離子電池，完全充電電壓與安全使用的充電電壓有較大的差值，因此本款多功能

手機充電器不需要進行溫度補償。

4)充電溫度與放電容量

由于充電時的溫度不同各種電池的充電效率是不同的。放電容量表示進行標(biāo)

準(zhǔn)的充電后的放電容量。鋰離子電池的電解液幾乎不發(fā)生分解，充電效率高，在

5℃~45℃溫度范圍內(nèi)進行充電時容量不會有較大差別。下面根據(jù)鋰離子電池的充

電特性，結(jié)合鋰離子電池快速充電狀態(tài)曲線，如圖1所示，對各個狀態(tài)分別加以

說明。圖1中所標(biāo)示的數(shù)據(jù)是根據(jù)多種市場產(chǎn)品總結(jié)得到的較為典型的值。

圖1鋰離子電池快速充電狀態(tài)曲線圖

2.1.2鋰離子電池快速充電狀態(tài) 1）涓流充電狀態(tài)

在該狀態(tài)下，本款多功能手機充電器檢測電池電壓是否較低，如果是則采用

涓流充電，即一個比較小的恒定電流對電池進行充電直至電池電壓上升到一個安

全值。恒流充電狀態(tài)涓流充電后，充電器轉(zhuǎn)入恒流充電狀態(tài)。在該狀態(tài)下，充電

電流保持不變的較大的值，通常是涓流充電電流的10倍或更大。為了縮短充電

時間，也可采用更高的速率在恒流充電和涓流充電狀態(tài)下進行充電。本款多功能基于多功能手機充電器的設(shè)計

8手機充電器也將連續(xù)監(jiān)控電池的電壓和溫度，并且可以采用以下兩種恒流充電終

止法，終止恒流充電。

(1)電池最高電壓終止法

當(dāng)單節(jié)鋰電池的電壓達(dá)到4.2 V，恒流充電狀態(tài)應(yīng)立即終止。

(2)電池最高溫度終止法

在恒流充電過程中，當(dāng)電池的溫度達(dá)到60℃時，恒流充電狀態(tài)應(yīng)立即終止。

2）恒壓充電狀態(tài)

恒流充電終止后，充電器立即轉(zhuǎn)入恒壓充電狀態(tài)。在該狀態(tài)下，充電電壓保

持恒定。因為鋰離子電池對充電電壓精度的要求比較高，單節(jié)電池恒壓充電電壓

應(yīng)在規(guī)定值的±1%之間變化，因此要求鋰離子電池充電器輸出電壓有較高的精

度。在恒壓充電過程中，本款多功能手機充電器連續(xù)監(jiān)控電池的電壓、溫度、充

常用的恒壓充電終止方法有以下四種：

①電池最高電壓:當(dāng)鋰離子電池的電壓達(dá)到4.2 V時，恒壓充電狀態(tài)自動終

止。

②電池最高溫度:當(dāng)鋰離子電池的最高溫度達(dá)到60℃時，恒壓充電狀態(tài)自動

終止。

③最長充電時間:為了確保鋰離子電池安全充電，除了設(shè)定最高電壓和最高

溫度外，還應(yīng)設(shè)置最長恒壓充電時間。在溫度和電壓檢測失敗的情況下，可以保

證鋰電池安全充電。

④最小充電電流:在恒壓充電過程中，鋰離子電池的充電電流逐漸減小，當(dāng) 充電電流下降到一定數(shù)值（通常為恒流充電電流的1/10）時，恒壓充電狀態(tài)自

動終止。

3）維護充電狀態(tài)

電池充足電后，若電池仍插在充電器上，電池會由于自放電而損失電量。本

款多功能手機充電器應(yīng)以非常小的電流對電池充電或是監(jiān)測電池電位以備對電

池再充電，這種狀態(tài)稱為維護充電狀態(tài)。

基于多功能手機充電器的設(shè)計 3 充電器的基本設(shè)計 3.1工作原理 本款多功能手機充電器對鋰離子電池的充電過程分兩個階段進行,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0.1mA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0mA，電池完全充滿。恒流充電率為0.1C/mA到1.5C/mA。標(biāo)準(zhǔn)充電率

為0.5C/mA，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

105C/mA時，第一階段的充電時間只約需1/2小時。

(1)本款多功能手機充電器開關(guān)電源部分采用抑制振蕩型開關(guān)電源（如附錄

1所示），它的簡單工作原理是把220V交流電整流濾波成峰值電壓300V左右的

三角波（濾波電容C1不用），利用穩(wěn)壓器組成電平開關(guān)，控制開關(guān)管Q1的振蕩

與停止。此開關(guān)電源初級電流很小，Q1的C極反峰電壓也較低，因此可以使用

Vceo大于300V的TO-92封裝的小型開關(guān)管，以縮小體積降低成本。

1）開關(guān)電源部分

Q1和開關(guān)變壓器組成間歇振蕩器。充電器加電后，220V市電經(jīng)D1半波整流

后在Q1的C極上形成一個300V左右的直流電壓，經(jīng)過變壓器初級加到Q1的C

極，同時該電壓還經(jīng)啟動電阻R2為Q1的B極提供一個偏置電壓。由于正反饋作用，Q1的IC迅速上升而飽和，在Q1進入飽和期間，開關(guān)變壓器次級繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓使D2導(dǎo)通，向負(fù)載輸出一個約9V左右的直流電壓。開關(guān)變壓器的反饋

繞組產(chǎn)生的感應(yīng)脈沖經(jīng)D3整流、C2濾波后產(chǎn)生一個與振蕩脈沖個數(shù)呈正比的直

流電壓。此電壓若超過穩(wěn)壓管Z1的穩(wěn)壓值，Z1便導(dǎo)通，此負(fù)極性整流電壓便加

在Q1的B極，使其迅速截止。Q1的截止時間與其輸出電壓呈反比。Z1的導(dǎo)通／

截止直接受電網(wǎng)電壓和負(fù)載的影響：電網(wǎng)電壓越低或負(fù)載電流越大，Z1的導(dǎo)通時間越短，Q1的導(dǎo)通時間越長，反之，電網(wǎng)電壓越高或負(fù)載電流越小，D3的整流基于多功能手機充電器的設(shè)計

10電壓越高，Z1的導(dǎo)通時間越長，Q1的導(dǎo)通時間越短。

2）充電部分

手機電池殘留電壓（約3V）經(jīng)R17、R15分壓后，（1.3V）加至IC（AE3102）

③腳，手機電池殘留電壓同時經(jīng)R16點亮LED1，經(jīng)LED1穩(wěn)壓后的電壓(1.8V)加

至IC②腳，此電壓低于IC③腳電壓，IC①腳輸出低電平。此低電平使Q2導(dǎo)通，進行充電。R8的作用是使LED1的穩(wěn)壓值更穩(wěn)定，LED1同時作電源指示。IC內(nèi)第Ⅱ運放與④腳的C5組成振蕩電路。由⑦腳輸出振蕩方波，通過R12

使LED2閃爍，指示充電。隨著電池電壓上升，當(dāng)經(jīng)R17、R15分壓后的（③腳）

電壓高于LED1的穩(wěn)壓（②腳）電壓時，IC①腳輸出高電平，使Q2截止，并點亮LED3指示充電結(jié)束。此時，LED2熄滅。D4是防止電池反接損壞電路；R18是過流保險電阻；R6是在充電結(jié)束后進行小電流補充之用，說明書要求此時間約為0.5小時。

3)多功能部分

該款多功能手機充電器使用了方便的電池夾，其兩個電極可任意分開大小，適應(yīng)多種手機鋰電。在該款多功能手機充電器的另一個側(cè)面，有一個極性轉(zhuǎn)換開

關(guān)，只有電池極性與充電極性相符時，測試燈LED1才會點亮。

(2)濾波整流

正如文章中開關(guān)電源部分的解釋：開關(guān)變壓器的反饋繞組產(chǎn)生的感應(yīng)脈沖經(jīng)

D3整流、C2濾波后產(chǎn)生一個與振蕩脈沖個數(shù)呈正比的直流電壓。此電壓若超過穩(wěn)壓管Z1的穩(wěn)壓值，Z1便導(dǎo)通，此負(fù)極性整流電壓便加在Q1的B極，使其迅速截止。Q1的截止時間與其輸出電壓呈反比。Z1的導(dǎo)通／截止直接受電網(wǎng)電壓和負(fù)載的影響：電網(wǎng)電壓越低或負(fù)載電流越大，Z1的導(dǎo)通時間越短，Q1的導(dǎo)通時間越長，反之，電網(wǎng)電壓越高或負(fù)載電流越小，D3的整流電壓越高，Z1的導(dǎo)通時間越長，Q1的導(dǎo)通時間越短。圖2是濾波整流的簡化圖。基于多功能手機充電器的設(shè)計

如圖2濾波整流電路 3.2充電時間

(1)對于便攜式電源系統(tǒng)中的充電器進行設(shè)計時，首先是決定充電時間。調(diào)

查該電源系統(tǒng)不使用的時間，若該時間足夠長，采用普通充電方式即可；若時間

較短，要采用快速充電方式。充電時間與充電方式有著密切的關(guān)系。對于鋰離子

電池采用恒流恒壓快速充電方式。

(2)鋰離子電池的充電方式 鋰離子電池的充電方式基本上采用恒流恒壓充電方式。充電的恒壓設(shè)定值隨

負(fù)極9活性物質(zhì)的不同而異。鋰離子電池的容量與充電電壓有關(guān)，充電電壓越高，蓄積的電量也越多，實際上電池的容量增大了。然而，充電電壓增高，電解液進

行分解，在負(fù)極就會析出金屬鋰。為此，充電電壓的精度要控制在±1%以內(nèi)。由

于充電電流不能太大，因此，用快速充電方式在1小時內(nèi)充滿電較困難，可用定

時器采用以下的控制方式。

1)總時間的控制方式

每次都以一定時間進行充電，因此，不管放電狀態(tài)的深淺程度如何都是以這

種時間進行充電，單獨用這種方式不能進行良好的充電。可以作為與其他充電控基于多功能手機充電器的設(shè)計

12制備用的并用方式。考慮到充電電流的大小和電池溫度，總的設(shè)定時間為3~10

小時。

2)電壓檢測+定時器方式這種方式

是達(dá)到設(shè)定電壓后。對于放電量淺的電池充電電壓上升快，可比總時間控

制方法提早完成充電，定時器設(shè)定時間為1~5小時。

3)電流檢測+定時器方式

這種方式是達(dá)到設(shè)定電流后，經(jīng)過由定時器設(shè)定的時間停止充電。電壓檢測

與電流檢測只是檢測的電壓與電流不同，其考慮與使用方法完全相同。

4)電流檢測方式

這是以恒流恒壓充電，在恒壓范圍檢測出較低的0.1mA的電流時停止充電的

方式，不會發(fā)生過充電。

3.3設(shè)計注意事項

1）過充電系統(tǒng)設(shè)計時最需要注意的問題是防止過充電，即鋰離子還原而金

屬鋰析出。為此，專門對該款多功能手機充電器采取了相應(yīng)措施。

2）保護電路鋰離子電池有過充電的安全性與過放電時的電池劣化問題，這

要在電池與負(fù)載或與充電器之間增設(shè)保護電路。當(dāng)電池進入過充電或放電狀態(tài)

時，電池脫離外部電路。對于2節(jié)以上串聯(lián)的電池組，還需要對每節(jié)電池的電壓

進行監(jiān)視。

3）該款多功能手機充電器上限電壓即使電池中增設(shè)了保護電路對電池采取 了安全措施，但還希望在充電器方設(shè)定上限電壓值，當(dāng)超出通常的充電電壓范圍

電路有輸出的雙重保護。

4）充電溫度范圍在使用溫度范圍以外進行充電時，電池的功能會被破壞。

因此，在溫度過高時該款多功能手機充電器會立即采取自動斷電措施。

5）避免大電流充電大電流充電時，金屬鋰要析出，因此，即使在充電初期

也必須以0.1C以下的電流充電。

基于多功能手機充電器的設(shè)計 4 結(jié) 論

通過對該款多功能手機充電器的內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理以及控制充電器充

放電和實物參照的全過程的設(shè)計，達(dá)到了預(yù)期功能的基本要求。該款多功能手機

充電器能夠?qū)Χ喾N手機電池進行充電，尤其適合為目前市場上比較受到消費者青

睞的鋰電池進行充電。該款多功能手機充電器安全可靠、攜帶方便、環(huán)保節(jié)能、物美價廉，希望能夠為大家解決更多的實際問題，得到更為廣泛的應(yīng)用！提高是

有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng)驗，使我的頭

腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)

變能力，更強的溝通力和理解力。

致 謝

隨著論文寫作即將畫上一個圓滿的句號，在論文寫作的過程中，從論文的選

題到確定思路，從資料的搜集、提綱的擬定到內(nèi)容的寫作與修改，繼而諸多觀點 的梳理，都得益于我的導(dǎo)師——付老師的悉心指導(dǎo)和匠心點撥。論文的點評中總是閃爍著智慧的火花，與他的每次交談我都能從中獲益。他

淵博的學(xué)識，敏銳的學(xué)術(shù)洞察力，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的負(fù)責(zé)精神，以及

對學(xué)生孜孜不倦的教誨都給予了我極其深刻的印象，讓我受益匪淺。在此，謹(jǐn)向

付老師老師表示我最衷心地感謝和最誠摯的敬意。

同時，也向兩年來所有教授過我和幫助過我的老師表示感謝，感謝您們對我 的諄諄教誨、耐心指導(dǎo)和無私的幫助。

感謝我的同學(xué)和朋友們，感謝你們在我論文寫作過程中給予我的鼓勵、關(guān)心

和無私的幫助。

最后，衷心地感謝我的家人，感謝你們一直以來給予我的支持和鼓勵。

17附表2 手機多功能充電器的原件清單 名稱 元器件 數(shù)量

D1.D2.D4 4007 3

R3 7.2 1

R6 3.3k 1

C1 1

C2 2.2u 1

Z1 9v1 1

C3 332 1

R2.R10 470 2

R1 47k 1

Q1 13001 1

C4 100u 1 R7 21k 1

R14 1M 1

R11 680 1

R12 2.2k 1

IC AE3102 1

R13 5.6K 1

R6 10K 1

Q2 8550 1

R9 510 1

R8 2.2K 1

R17 29.4k 1

R15 24K 1

R16 3.6K 1

D3 4148 1

R4 47k 1

C5 104 1

LED 3 基于多功能手機充電器的設(shè)計

18鄭州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）檢查表 時間

指導(dǎo)教師意見：

認(rèn)定成績：

簽字：

日期： 畢業(yè)設(shè)計評審小組意見：

組長簽字：0 日期：

第三篇：手機充電器設(shè)計報告

手機充電器設(shè)計報告

題目：手機充電器設(shè)計

指導(dǎo)老師：翟永前

專業(yè)班級：電子信心工程專業(yè)12級

組別：第六組

組長：曹廣振

團隊成員：王沛、索彬、趙小芳、曹廣振

院系名稱：通信信號學(xué)院

智能充電器的設(shè)計

【摘要】

隨著手機在世界范圍內(nèi)的普及，手機電池充電器的使用越來越廣泛。充電器種類繁多，但從嚴(yán)格意義上講，只有單片機參與處理和控制的充電器才能稱為智能充電器。

該設(shè)計利用51單片機的處理控制能力實現(xiàn)充電器的智能化，在單片機的控制下，具有預(yù)充、充電保護、自動斷電和充電完成報警提示功能。該設(shè)計包括了六個功能模塊：

· 單片機模塊：實現(xiàn)充電器的智能控制，如自動斷電，充電完成報警提示。· 充電過程控制模塊：采用專用的電池充電芯片實現(xiàn)對充電過程的控制。· 光耦模塊：控制通電和斷電，在電池充滿電后及時關(guān)斷充電電源。

· 充電電壓提供模塊： 將一般家用交流電壓經(jīng)過變壓器、電壓轉(zhuǎn)換芯片等轉(zhuǎn)換為5V直流電壓。

· 電壓測試模塊：利用AD轉(zhuǎn)換把充電電池兩端的電壓通過數(shù)碼管顯示出來。· C51程序：單片機控制電池充電芯片實現(xiàn)充電過程的自動化，并根據(jù)充電狀態(tài)給出有關(guān)的指示。

【關(guān)鍵字】

單片機、電壓轉(zhuǎn)換、MAX1898、智能、充電器

【目錄】

一、設(shè)計綜述

????????????????????????? 4

二、基本方案

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三、軟硬件設(shè)計

????????????????????????5

四、軟硬件仿真

???????????????????????? 13

五、測試

??????????????????????????? 13

六、設(shè)計體會

?????????????????????????14

一、設(shè)計綜述

手機電池的使用壽命和單次使用時間預(yù)充電過程密切相關(guān)，鋰電池是手機最為常用的一種電池，它具有較高的能量重量比、能量體積比，具有記憶效應(yīng)，可重復(fù)充電多次，使用壽命較長，價格也越來越低。鋰電池對于充電器的要求也比較苛刻，需要保護電路，為了有效利用電池容量，須將鋰電池充點值最大電壓，但是過壓充電會導(dǎo)致電池?fù)p壞，這就要求較高的充電精度。

而大部分充電器多采用大電流的快速充電法,在電池充滿后如果不及時停止會使電池發(fā)燙，過度的充電會嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。一些低成本的充電器采用電壓比較法，為了防止過充，一般充電到90%就停止大電流快充，而采用小電流涓流補充充電，這樣就使充電時間增長了。

一部好的充電器不但能在短時間內(nèi)將電量充足，而且還可以對鋰電池起到一定的維護作用，修復(fù)由于記憶造成的記憶效應(yīng)，即電池容量下降現(xiàn)象。設(shè)計比較科學(xué)的充電器往往采用專用充電芯片配合單片機控制的方法。專用的充電芯片可以檢測出電池充電飽和時發(fā)出的電壓變化信號，比較精確的結(jié)束充電工作，通過單片機對這些芯片的控制，可以實現(xiàn)充電過程的智能化，以縮短充電時間，同時能夠維護電池，延長電池使用壽命。

另外，比起一般充電器，智能充電器還增加了充電電壓的顯示，讓我們能直觀的看到電池的由預(yù)充、快充、滿充充電階段，從而加強對電池的維護。

二、基本方案

（一）方案分析

該設(shè)計采用逐個功能模塊分析再組合的方法來實現(xiàn)方案。

1、單片機模塊

智能的實現(xiàn)利用單片機控制,經(jīng)過分析，單片機芯片可以選擇Atmel公司的AT89C52，來控制充滿電時蜂鳴器報警聲，以及通過中斷控制光耦器件通電和斷電。

2、充電過程控制模塊

根據(jù)手機鋰電池的需求特性，選擇采用Maxim公司的MAX1898作為電池充電芯片。充電芯片Max1898的內(nèi)部電路包括輸入電流調(diào)節(jié)器、電壓檢測器、充電電流檢測器、定時器、溫度檢測器和主控器，輸入電流調(diào)節(jié)器用于限制總輸入電流，包括系統(tǒng)負(fù)載電流與充電電流，但檢測到輸入電路大于設(shè)定的門限電流時，通過降低充電電流從而控制輸入電流，Max1898外接限流型充電電源和PNP功率三級管，可對單節(jié)鋰電進行有效的快充，它通過外接電容設(shè)定充電時間，通過外接電阻設(shè)置最大充電電流。

定時電容C和充電時間Tchg的關(guān)系式滿足：C=34.33×Tchg

最大充電電流Imax和限流電阻Rset的關(guān)系式滿足：Imax＝1400/Rset

3、光耦模塊

為了在充滿電后能及時關(guān)斷充電電源，則需要引入一個光耦模塊芯片6N137。

6N137光耦合器是一款用于單通道的高速光耦合器，其內(nèi)部有一個850 nm波長AlGaAs LED和一個集成檢測器組成，其檢測器由一個光敏二極管、高增益線性運放及一個肖特基鉗位的集電極開路的三極管組成。具有溫度、電流和電壓補償功能，高的輸入輸出隔離，LSTTL/TTL兼容，高速(典型為10MBd)，5mA的極小輸入電流。6N137光耦合器的真值表如下：

4、充電電壓提供模塊：

由于一般家用電壓為+220V交流電壓，需要設(shè)置一個電壓轉(zhuǎn)換電路將+220V交流電壓轉(zhuǎn)換成+5V直流電。首先用變壓器將220V交流電壓轉(zhuǎn)換成7V交流電，經(jīng)過橋式整流變成直流電，再利用電壓轉(zhuǎn)換芯片LM7805將7V直流電壓轉(zhuǎn)換為5V直流電壓。

5、電壓測試模塊

該部分采用AD轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)充電電壓的現(xiàn)實。采用中斷觸發(fā)，基本原理是將一段時間內(nèi)的輸入模擬電壓 Ui 和參考電壓UR 通過兩次積分，變換成與輸入電壓平均值成正比的時間間隔,再變換成正比于輸入模擬信號的數(shù)字量。

把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換原理為：

（二）方案實現(xiàn)功能

方案實現(xiàn)的功能，即充電過程：

· 預(yù)充

在安裝好電池之后，接通輸入直流電源，當(dāng)充電其檢測到電池時將定時器復(fù)位，從而進入預(yù)充過程，在此期間充電器以快充電流的10％給電池充電，使電壓、溫度恢復(fù)到正常狀體，預(yù)充電時間由外接電容C9確定，如果在預(yù)充時間內(nèi)電池電壓達(dá)到2.5V，且電池溫度正常，則進入快充過程；如果超過預(yù)充時間后，電池電壓低于2.5V，則認(rèn)為電池不可充電，充電器顯示電池故障，由單片機發(fā)出故障指令，LED指示燈閃爍，· 快充

快充就是以恒定電流對電池充電，恒流充電時，電池的電壓緩慢上升，一旦電池電壓達(dá)到所設(shè)定的終止電壓時，恒流充電終止，充電電流快速遞減，充電進入滿充過程，· 滿充

在滿充過程中，充電電流逐漸遞減，直到充電速率降到設(shè)置值以下，或滿充超時時，轉(zhuǎn)入頂端截止充電，頂端截止充電時，充電器以極小的充電電流為電池補充能量，由于充電器在

檢測電池電壓是否達(dá)到終止電壓時有充電電流通過電池電阻，盡管在滿充和頂端截至充電過程中充電電流逐漸下降，減小了電池內(nèi)阻和其它串聯(lián)電阻對電池端電壓的影響，但串聯(lián)在充電回路中的電阻形成的壓降仍然對電池終止電壓的檢測有影響，一般情況下，滿充和頂端截止充電可以延長電池5％～10％的使用時間，· 斷電

當(dāng)電池充滿后，Max1898芯片的2腳／Chg發(fā)送的脈沖電平會由低變高，這將會被單片機檢測到，引起單片機的中斷，在中斷中，如果判斷出充電完畢，則單片機將通過P2.O口控制光耦切斷L7805向Max1898供電，從而保證芯片和電池的安全，同時也減小功耗。

· 報警

當(dāng)電池充滿后，MAX1898芯片的2引腳/CHG發(fā)送

三、軟硬件設(shè)計

（一）硬件部分

1、單片機控制設(shè)計，電路如下：

電路說明如下：

（1）P3.1腳控制發(fā)出報警聲提示；

（2）P3.0腳輸出控制光耦器件，在需要的時候可以及時關(guān)斷充電電源。外部中斷0由充電芯片MAX1898的充電狀態(tài)輸出信號經(jīng)過反向后觸發(fā)

2、充電部分：該部分為設(shè)計的主核心部分，利用MAX1898配合外部PNP組成完整的單節(jié)鋰電池充電器。電路圖具體說明：

（1）MAX1898的電壓輸入腳IN輸入電壓范圍為4.5 V~ 12V，鋰電池的充電方式要求是恒

流、恒壓方式，所以電源輸入需要采用恒流恒壓源。

（2）PNP場效應(yīng)管為電壓放大型器件,輸入阻抗高,耐壓高，通過外接的PNP場效應(yīng)管提供鋰電池的充電接口。

（3）引腳CT通過外接的電容CCT 來設(shè)置快充時的最大充電時間tCHG。

= 34.33×tmax

（4）引腳ISET通過外接電阻RSET來設(shè)置最大充電電流Ifast。關(guān)系式如下：

Ifast =1400/2.8×103 電路圖如下：

3、光耦控制部分，實現(xiàn)電路如下：

電路說明：即當(dāng)GATE輸入為低電平時，OUTPUT輸出為高電平；當(dāng)GATE輸入為高電平時，OUTPUT輸出為低，即斷電。

4、充電電壓轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)電路模塊如下：

5、總電路（總電路實際上是由第5部分的充電電壓和下圖構(gòu)成）

（二）軟件部分

1、程序流程圖

2、程序代碼及說明

//防止BattCharger.h被重復(fù)引用的h文件

#ifndef _BATTCHARGER_H #define _BATTCHARGER_H #include sbit GATE = P3^0;sbit BP = P3^1;

uint t_count,int0_count;#endif ***************************************************************** 主程序

*****************************************************************/ #include “reg52.h” #include “ABSACC.h” #include “intrins.h” #include “BattCharger.h” #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define PORTA4 XBYTE [0x7F8F]

uchar tab[]={0xc0,0xC0,0xC0,0xC0,0xC0,0xC0,0xC0};uchar tab2[]={0xC7,0xCB,0xD3,0xF3};uchar SEGPT2[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};unsigned int Num;

unsigned int getdata;

uchar keydata;

uchar selectkey;unsigned int date;sbit CLOCK=P3^5;uint tt=0;/* 延時子程序 */ void delay(Num){

unsigned int ii;

for(ii=0;ii

{}

}

/***************************************************************** 定時器0和中斷0控制充電過程

*****************************************************************/ /* 定時器0中斷服務(wù)子程序 */ void timer0()interrupt 1 using 1 {

TR0 = 0;// 停止計數(shù)

TH0 =-5000/256;// 重設(shè)計數(shù)初值

TL0 =-5000%256;

t_count++;

if(t_count>600)// 第一次外部中斷0產(chǎn)生后3s

{

if(int0_count==1)// 還沒有出現(xiàn)第二次外部中斷0，則認(rèn)為充電完畢

{ GATE = 0;// 關(guān)閉充電電源

BP = 0;// 打開蜂鳴器報警

}

else // 否則即是充電出錯

{

GATE = 1;

BP = 1;}

ET0 = 0;

// 關(guān)閉T0中斷

EX0 = 0;

// 關(guān)閉外部中斷0

int0_count = 0;

t_count = 0;

}

else

TR0 = 1;

// 啟動T0計數(shù)

}

/* 外部中斷0服務(wù)子程序 */ void int0()interrupt 0 using 1 {

if(int0_count==0)

{ TH0 =-5000/256;// 5ms定時

TL0 =-5000%256;

TR0 = 1;// 啟動定時/計數(shù)器0計數(shù)

t_count = 0;// 產(chǎn)生定時器0中斷的計數(shù)器清零

}

int0_count++;}

/***************************************************************** 定時器1和中斷1控制AD轉(zhuǎn)換

*****************************************************************/ /* 定時器1中斷服務(wù)子程序 */ void time1(void)interrupt 3 {

CLOCK=~CLOCK;

}

/* 外部中斷1服務(wù)子程序 */ void int1(void)interrupt 2

{

getdata=0;

date=0;

getdata=PORTA4;

date=getdata*100/51;

tab[0]=SEGPT2[date/100]-0x80;

tab[1]=SEGPT2[date%100/10];

tab[2]=SEGPT2[date%10];

tab[3]=SEGPT2[0];TR0=0;}

/*顯示子程序 */ void DISP(void){

unsigned int i;

for(i=0;i<5;i++)

{

P2 = 0;

P1 =tab[i];

P2 =tab2[i];

delay(255);

} }

/* 初始化 */ void init(){

EA = 1;// 打開CPU中斷

PT0 = 1;

// T0中斷設(shè)為高優(yōu)先級

TMOD = 0x01;// 模式1，T0為16位定時/計數(shù)器

ET0 = 1;

// 打開T0中斷

BP = 1;// 關(guān)閉蜂鳴器

int0_count = 0;// 產(chǎn)生外部中斷0的計數(shù)器

IT0 = 1;

// 外部中斷0設(shè)為邊沿觸發(fā)

EX0 = 1;

// 打開外部中斷0

GATE = 1;

// 光耦正常輸出電壓清零

}

void main(void){

TH1=(65536-50000)/256;

TL1=(65536-50000)%256;

ET1=1;init();

while(1)

{

DISP();

PORTA4=0x00;

IT1 =1;

EX1=1;

}

}

四、軟硬件仿真

該設(shè)計中，由于在Protues和Multisim里都找不到元件MAX1898和6N137，不過好在單片機對充電過程的控制不復(fù)雜，可以在protel里畫圖，然后直接在在電路板上焊接測試。因此該設(shè)計可以仿真的部分只有用于充電器兩端的電壓顯示部分（即AD轉(zhuǎn)換部分）。仿真調(diào)試步驟如下：

（一）在Keil程序里邊新建項目，名稱為“充電器顯示”，并選擇單片機型號為AT89C52.BUS。

（二）執(zhí)新建文件，輸入源程序保存為充電器顯示.C，并保存，然后將源程序添加到項目中。

（三）執(zhí)行菜單命令“在彈出的對話框中選擇“Output”選項卡，選中“Greate HEX File”。

（四）編譯源程序，得到HEX”文件。

（五）在proteus仿真平臺上建立仿真原理圖，并將程序上載到虛擬芯片上調(diào)試及運行。結(jié)果如下：

五、測試

（一）測試方法

1、線路連接

按仿真圖在萬用板上大概排下版，然后開始焊接，并連好每條線，檢查無誤后，進行下一步。

2、硬件是否工作測試

由于充電器電路實現(xiàn)比較特殊，芯片是否正常工作不好確定，且該設(shè)計有一部分不能仿真，只能根據(jù)資料仔細(xì)研究分析各芯片的引腳功能及特征，綜合考慮、檢測。一般的測試方法是：

（1）先用萬用表歐姆檔逐步測量線路，確保線路都連接正確。

（2）然后，編寫一段測試程序進行調(diào)試，即看各端口的工作狀態(tài)是否和預(yù)設(shè)的一致來檢測

芯片是否工作，這個主要是測單片機是否正常工作，從而診斷出電路板是哪一部分出了問題然后再進行調(diào)試。

（3）根據(jù)充電芯片特性，預(yù)設(shè)芯片某個輸入腳的狀態(tài)，檢測芯片輸出是否和預(yù)想的一樣，來檢測芯片是否能正常工作。

（二）測試條件和測試環(huán)境

該設(shè)計測試條件要求不高，只需具備一些常見測試工具：電源、萬用表、鋰電池，便可以進行焊接測試。

（三）測試結(jié)果

充電芯片可以正常充電，實現(xiàn)預(yù)充、快充、滿充，數(shù)碼管顯示實時充電電壓。

六、設(shè)計體會

這次設(shè)計所以總的來說，不算順利，基本上到最后我們才調(diào)試出來，因此我有很多感觸。一開始的時候，從圖書館借了些資料，參照資料進行原理圖的設(shè)計，而我們選擇的題目用到的幾個芯片都是我們以前沒接觸過的，于是就得到網(wǎng)上找相關(guān)芯片的資料，來了解芯片特性，從而實現(xiàn)芯片的控制功能，畫出原理圖，但由于我們所選的MAX1898和6N137芯片和不常見，電路有一部分不能進行仿真，這也決定了我們的調(diào)試會是一個艱巨的過程。

完成原理圖的設(shè)計，然后是焊板，這是一個需要耐心加細(xì)心的過程，哪怕一個小小的錯誤也會使結(jié)果出不來，所以必須要一條線一條線的檢查，確認(rèn)無誤才能在萬能板上接。還有在焊接的時候也要特別小心，稍不注意就會被電烙鐵燙到，或出錯了把芯片給燙壞了或者不該連接的線路被焊錫連起來了。同時這也需要同組人的配合，三個人交換檢查線路，出錯的可能性就小一些，通過合作也使我懂得了認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和團隊精神的重要性。

上邊就說了我們的調(diào)試將會是一個艱難的過程，事實的確如此，我們前邊的部分其實很早就完成了，后邊的調(diào)試花去了大部分時間，一開始怎么調(diào)試從MAX1898的充電電壓輸出端BATT都為低電平，電路也檢查不出問題，分析各連線也合理，老師檢查完成情況的時候，讓我們再買塊充電芯片來試試，于是我們重新從網(wǎng)上買了芯片再測試就好了，結(jié)果發(fā)現(xiàn)是原來的芯片壞了，我們一開始也懷疑是芯片壞了，但因為我們的芯片必須得網(wǎng)購，怕麻煩我們就沒買；還有一個錯誤導(dǎo)致充滿電以后不能斷電，我們一開始設(shè)計的光耦模塊原理圖是照資料上的直接畫的，因為簡單，我們也沒懷疑它會有問題，可是最后怎么調(diào)試都不出來才去查資料，發(fā)現(xiàn)資料上有些默認(rèn)的連接它省略了，而我們實物圖中必須要連起來。通過這些錯誤我認(rèn)識到做設(shè)計是一個必須要很有耐心的過程，對于任何的細(xì)節(jié)都應(yīng)該仔細(xì)研究分析。

經(jīng)過發(fā)現(xiàn)錯誤然后改正錯誤，通過大家的努力，我們組基本上完成了實驗?zāi)繕?biāo)。從一開始的迷茫，到現(xiàn)在對綜合電路的設(shè)計有了一定方向，知道了該怎么去著手分析電路、設(shè)計電路，還有怎么去查找資料，和進行電路的調(diào)試，這是一個學(xué)習(xí)和進步的過程。

通過這次課程設(shè)計，也使我受益頗多。既鞏固了課堂上學(xué)到的理論知識，又掌握了單片機的應(yīng)用設(shè)計的基本思想和方法，學(xué)會了科學(xué)地分析實際問題。通過查資料、分析資料及請教老師和同學(xué)等多種途徑，獨立解決問題，我覺得這是一個進步的過程。

第四篇：手機充電器工作原理

手機旅行充電器的工作原理圖

本文詳細(xì)介紹了一種開關(guān)型手機充電器的工作原理，對初學(xué)者了解具體的開關(guān)電源電路及充電控制電路很有意義，這類文章，一般都較受讀者歡迎，所以懇請喜歡動手制作、改造的朋友，能夠記錄下你們的心得，多賜良稿。

超力通手機旅行充電器適合給摩托羅拉308、328、338及368等系列手機電池充電。該充電器具有鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池充電轉(zhuǎn)換開關(guān)，并具有放電功能。在150～250V、40mA的交流市電輸入時，可輸出300±50mA的直流電流

本文詳細(xì)介紹了一種開關(guān)型手機充電器的工作原理，對初學(xué)者了解具體的開關(guān)電源電路及充電控制電路很有意義，這類文章，一般都較受讀者歡迎，所以懇請喜歡動手制作、改造的朋友，能夠記錄下你們的心得，多賜良稿。

超力通手機旅行充電器適合給摩托羅拉308、328、338及368等系列手機電池充電。該充電器具有鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池充電轉(zhuǎn)換開關(guān)，并具有放電功能。在150～250V、40mA的交流市電輸入時，可輸出300±50mA的直流電流。筆者根據(jù)實物繪出了工作原理圖，供讀者參考。

手機旅行充電器的工作原理圖

該充電器采用了RCC型開關(guān)電源，即振蕩抑制型變換器，它與PWM型開關(guān)電源有一定的區(qū)別。PWM型開關(guān)電源由獨立的取樣誤差放大器和直流放大器組成脈寬調(diào)制系統(tǒng)；而RCC型開關(guān)電源只是由穩(wěn)壓器組成電平開關(guān)，控制過程為振蕩狀態(tài)和抑制狀態(tài)。由于PWM型開關(guān)電源中的開關(guān)管總是周期性的通斷，系統(tǒng)控制只是改變每個周期的脈沖寬度，而RCC型開關(guān)電源的控制過程并非線性連續(xù)變化，它只有兩個狀態(tài)：當(dāng)開關(guān)電源輸出電壓超過額定值時，脈沖控制器輸出低電平，開關(guān)管截止；當(dāng)開關(guān)電源輸出電壓低于額定值時，脈沖控制器輸出高電平，開關(guān)管導(dǎo)通。當(dāng)負(fù)載電流減小時，濾波電容放電時間延長，輸出電壓不會很快降低，開關(guān)管處于截止?fàn)顟B(tài)，直到輸出電壓降低到額定值以下，開關(guān)管才會再次導(dǎo)通。開關(guān)管的截止時間取決于負(fù)載電流的大小。開關(guān)管的導(dǎo)通／截止由電平開關(guān)從輸出電壓取樣進行控制。因此這種電源也稱非周期性開關(guān)電源。

220V市電經(jīng)VD1～VD4橋式整流后在V2的集電極上形成一個300V左右的直流電壓。由V2和開關(guān)變壓器組成間歇振蕩器。開機后，300V直流電壓經(jīng)過變壓器初級加到V2的集電極，同時該電壓還經(jīng)啟動電阻R2為V2的基極提供一個偏置電壓。由于正反饋作用，V2 Ic迅速上升而飽和，在V2進入截止期間，開關(guān)變壓器次級繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓使VD7導(dǎo)通，向負(fù)載輸出一個9V左右的直流電壓。開關(guān)變壓器的反饋繞組產(chǎn)生的感應(yīng)脈沖經(jīng)VD5整流、C1濾波后產(chǎn)生一個與振蕩脈沖個數(shù)呈正比的直流電壓。此電壓若超過穩(wěn)壓管VD17的穩(wěn)壓值，VD17便導(dǎo)通，此負(fù)極性整流電壓便加在V2的基極，使其迅速截止。V2的截止時間與其輸出電壓呈反比。VD17的導(dǎo)通／截止直接受電網(wǎng)電壓和負(fù)載的影響。電網(wǎng)電壓越低或負(fù)載電流越大，VD17的導(dǎo)通時間越短，V2的導(dǎo)通時間越長，反之，電網(wǎng)電壓越高或負(fù)載電流越小，VD5的整流電壓越高，VD17的導(dǎo)通時間越長，V2的導(dǎo)通時間越短。V1是過流保護管，R5是V2 Ie的取樣電阻。當(dāng)V2 Ie過大時，R5上的電壓降使V1導(dǎo)通，V2截止，可有效消除開機瞬間的沖擊電流，同時對VD17的控制功能也是一種補償。VD17以電壓取樣來控制V2的振蕩時間，而V1是以電流取樣來控制V2振蕩時間的。

如果是為鎳鎘、鎳氫電池充電，由于這類電池存在一定的記憶效應(yīng)，需不定時對其進行放電。SW1是鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池充電轉(zhuǎn)換開關(guān)。SW1與精密基準(zhǔn)電源SL431為運放LM324⑨提供兩個不同的精密基準(zhǔn)源，由SW1切換。在給鎳鎘、鎳氫電池充電時，LM324⑨腳的基準(zhǔn)電壓約0．09V（空載）；在給鋰離子電池充電時，LM324⑨腳的基準(zhǔn)電壓約為0．08V（空載），這種設(shè)計是由這兩種類型電池特有的化學(xué)特性決定的。按下SW2，V5基極瞬間得一低電平而導(dǎo)通，可充電池上的殘余電壓通過V5的ec極在R17上放電，同時放電指示燈VD14點亮。在按下SW2后會隨即釋放，這時可充電池上的殘余電壓通過R16、R13分壓，C9濾波后為V4的基極提供一個高電平，V4導(dǎo)通，這相當(dāng)于短接SW2。隨著放電時間的延長，可充電池上的殘余電壓也越來越低，當(dāng)V4基極上的電壓不能維持其繼續(xù)導(dǎo)通時，V4截止，放電終止，充電器隨即轉(zhuǎn)入充電狀態(tài)。

由于鋰電不存在記憶效應(yīng)，當(dāng)電池低于3V時便不能開機，其殘余電壓經(jīng)電阻R40、R41分壓后得到2．53V送入運算放大器的同相端③、⑤、⑩腳，由于LM324⑨腳電壓在負(fù)載下始終為2．66V，因此⑧腳輸出低電平，V3導(dǎo)通，＋9V電壓通過V3 ec極、VD8向可充電池充電。IC1 ｄ在電容C6的作用下，{14}腳輸出的是脈沖信號，由于IC1⑧腳為低電平，因此VD12處于閃爍狀態(tài)，以指示電池正在充電，對應(yīng)容量為20%。隨著充電時間的延長，可充電池上的電壓逐漸上升。當(dāng)R40、R41的分壓值約等于2．58V時，即IC1③腳等于2．58V時，IC1②腳經(jīng)電阻分壓后得2．57V，其①腳輸出高電平（由于在充電時，IC1⑨腳電壓始終是2．66V，V6導(dǎo)通；反之在空載時，IC1⑨腳為0．08V，V6截止），VD10、VD11點亮，對應(yīng)指示容量為40%、60%。當(dāng)R40、R41的分壓值上升到2．63V時，即IC1⑤腳等于2．63V，其⑥腳經(jīng)電阻分壓后得2．63V，⑦腳輸出高電平，VD9點亮，對應(yīng)充電容量為80%。只有IC1⑩腳電壓≥2．66V時，⑧腳才輸出高電平，VD13點亮，對應(yīng)充電容量為100%。即使VD13點亮?xí)r，VD12仍處于閃爍狀態(tài)，這表示電池仍未達(dá)到完全飽和。只有IC1⑧腳電壓＞6．5V時，VD12才逐漸熄滅，表示電池完全充至飽和。

VD16在電路中起過充、過流保護作用，VD8起反向保護作用，避免充電器斷電后，電池反向放電。

第五篇：手機充電器電路原理圖分析

專門找了幾個例子，讓大家看看。自己也一邊學(xué)習(xí)。

分析一個電源，往往從輸入開始著手。220V交流輸入，一端經(jīng)過一個4007半波整流，另一端經(jīng)過一個10歐的電阻后，由10uF電容濾波。這個10歐的電阻用來做保護的，如果后面出現(xiàn)故障等導(dǎo)致過流，那么這個電阻將被燒斷，從而避免引起更大的故障。右邊的4007、4700pF電容、82KΩ電阻，構(gòu)成一個高壓吸收電路，當(dāng)開關(guān)管13003關(guān)斷時，負(fù)責(zé)吸收線圈上的感應(yīng)電壓，從而防止高壓加到開關(guān)管13003上而導(dǎo)致?lián)舸?3003為開關(guān)管(完整的名應(yīng)該是MJE13003)，耐壓400V，集電極最大電流1.5A，最大集電極功耗為14W，用來控制原邊繞組與電源之間的通、斷。當(dāng)原邊繞組不停的通斷時，就會在開關(guān)變壓器中形成變化的磁場，從而在次級繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。由于圖中沒有標(biāo)明繞組的同名端，所以不能看出是正激式還是反激式。

不過，從這個電路的結(jié)構(gòu)來看，可以推測出來，這個電源應(yīng)該是反激式的。左端的510KΩ為啟動電阻，給開關(guān)管提供啟動用的基極電流。13003下方的10Ω電阻為電流取樣電阻，電流經(jīng)取樣后變成電壓(其值為10*I)，這電壓經(jīng)二極管4148后，加至三極管C945的基極上。當(dāng)取樣電壓大約大于1.4V，即開關(guān)管電流大于0.14A時，三極管C945導(dǎo)通，從而將開關(guān)管13003的基極電壓拉低，從而集電極電流減小，這樣就限制了開關(guān)的電流，防止電流過大而燒毀(其實這是一個恒流結(jié)構(gòu)，將開關(guān)管的最大電流限制在140mA左右)。

變壓器左下方的繞組(取樣繞組)的感應(yīng)電壓經(jīng)整流二極管4148整流，22uF電容濾波后形成取樣電壓。為了分析方便，我們?nèi)∪龢O管C945發(fā)射極一端為地。那么這取樣電壓就是負(fù)的(-4V左右)，并且輸出電壓越高時，采樣電壓越負(fù)。取樣電壓經(jīng)過6.2V穩(wěn)壓二極管后，加至開關(guān)管13003的基極。前面說了，當(dāng)輸出電壓越高時，那么取樣電壓就越負(fù)，當(dāng)負(fù)到一定程度后，6.2V穩(wěn)壓二極管被擊穿，從而將開關(guān)13003的基極電位拉低，這將導(dǎo)致開關(guān)管斷開或者推遲開關(guān)的導(dǎo)通，從而控制了能量輸入到變壓器中，也就控制了輸出電壓的升高，實現(xiàn)了穩(wěn)壓輸出的功能。

而下方的1KΩ電阻跟串聯(lián)的2700pF電容，則是正反饋支路，從取樣繞組中取出感應(yīng)電壓，加到開關(guān)管的基極上，以維持振蕩。右邊的次級繞組就沒有太多好說的了，經(jīng)二極管RF93整流，220uF電容濾波后輸出6V的電壓。沒找到二極管RF93的資料，估計是一個快速回復(fù)管，例如肖特基二極管等，因為開關(guān)電源的工作頻率較高，所以需要工作頻率的二極管。這里可以用常見的1N5816、1N5817等肖特基二極管代替。

同樣因為頻率高的原因，變壓器也必須使用高頻開關(guān)變壓器，鐵心一般為高頻鐵氧體磁芯，具有高的電阻率，以減小渦流。移動通信手持機鋰電池的安全要求和試驗方法 1.1 一般要求

本標(biāo)準(zhǔn)對電池的電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了一些建議，希望生產(chǎn)廠家在電池的設(shè)計環(huán)節(jié)能充分考慮到電池的安全性。

1.1.1 絕緣與配線

常見的電池外殼都是非金屬的，但有的電池也采用金屬外殼，后種情況下電池的電極終端與電池的金屬外殼之間的絕緣電阻在500V直流電壓下測量應(yīng)大于5M&O1527;，除非電池的電極終端與電池的金屬外殼有連通。

手機電池并非電池芯的簡單組合，電池芯之外還有保護電路和控制電路，其內(nèi)部配線及絕緣應(yīng)充分滿足預(yù)計的最大電流、電壓和溫度的要求，配線的排布應(yīng)保證端子之間有足夠的間隙和絕緣穿透距離，內(nèi)部連接的整體性能應(yīng)充分滿足可能發(fā)生誤操作時的安全要求。

1.1.2 泄放

泄放的含義即電池或電池芯內(nèi)部的過高壓力在安全閥處釋放以防止其破裂或爆炸。標(biāo)準(zhǔn)要求電池或電池芯在內(nèi)部壓力過高達(dá)到一定限值時能以一定的速率將壓力泄放以防止電池的破裂、爆炸和自燃。如果電池的電池芯被封裝在外殼內(nèi)，則該封裝的形式和封裝的方法在正常操作過程中不應(yīng)引起電池過熱，也不應(yīng)約束內(nèi)部壓力的泄放。1.1.3 溫度/電流管理

電池充電過程中，電池和充電器內(nèi)部的電路都會產(chǎn)生熱量，若散熱不佳導(dǎo)致熱量聚集會影響電池正常的化學(xué)反應(yīng)過程，造成電池的熱失效，因此，電池的設(shè)計應(yīng)能防止電池溫度的異常上升。必要時，電池的充電和放電應(yīng)設(shè)定安全限流，防止電流過大而產(chǎn)生過多熱量。1.1.4 終端連接

電池外殼應(yīng)清晰地標(biāo)明終端的極性。終端的尺寸大小和形狀應(yīng)能確保承載預(yù)計的最大電流。外部終端表面應(yīng)采用機械性能良好并耐腐蝕的導(dǎo)電材料。終端應(yīng)設(shè)計成最不可能發(fā)生短路的樣式。

1.1.5 電池芯裝配成電池

電池芯與所裝配電池的容量應(yīng)緊密匹配，裝配在同一電池里的電池芯應(yīng)結(jié)構(gòu)相同，化學(xué)成分相同，并且是同一廠家生產(chǎn)的。不同廠家生產(chǎn)的電池芯在電解液和電極材料等方面均會有所差異，如此規(guī)定的目的是為了保證裝配在同一電池中電池芯的一致性，防止落后電池芯造成整個電池技術(shù)指標(biāo)和安全性能的下降。

1.2 正常使用時的安全要求

考慮到試驗的一致性及各電池試驗結(jié)果具有可比性，試驗所用電池芯或電池的生產(chǎn)日期應(yīng)在3個月以內(nèi)，但并不表示電池3個月后安全性能會下降。常態(tài)試驗在20℃±5℃的環(huán)境溫度下進行。

1.2.1 連續(xù)低倍率充電

完全充電的電池芯以額定的低倍率電流0.01C5 A持續(xù)充電28天后，應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

1.2.2 振動

用完全充電的電池芯或電池進行X、Y、Z三個方向的振動試驗，振動源單振幅0.76mm(雙振幅1.52mm), 頻率變化率1Hz/min, 頻率范圍10Hz到55Hz，往返振動90 min±5min后，電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

1.2.3 高溫性能

完全充電的電池置于70℃±2℃恒溫箱中，保持7小時，然后取出置于室溫條件下，檢查其外觀，其外殼應(yīng)無變形或其變形不會導(dǎo)致電池內(nèi)部元件暴露出來。

1.2.4 溫度循環(huán)

完全充電的電池或電池芯置于可強制調(diào)溫的恒溫箱中，按下列程序做-20℃ 到 +75℃ 的溫度循環(huán)：

（1）30min內(nèi)使恒溫箱的溫度升到75℃±2℃，并在此溫度下保持4h；

（2）30min內(nèi)使恒溫箱的溫度降到20℃±5℃，并在此溫度下保持2h；

（3）30min內(nèi)使恒溫箱的溫度降到-20℃±2℃，并在此溫度下保持4h；

（4）30min內(nèi)使恒溫箱的溫度升到20℃±5℃，并在此溫度下保持2h；

（5）再重復(fù)1-4的步驟做4個循環(huán)；

（6）第5次循環(huán)完成后，電池保存2h再作檢查，應(yīng)符合相關(guān)要求。

該試驗可以在一個可強制調(diào)溫的恒溫箱中進行，也可以在3個不同溫度的恒溫箱之間進行。試驗后，電池芯或電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

1.2.5 低壓性能

完全充電的電池芯置于溫度為20℃±5℃ 的真空干燥箱中，抽真空使氣壓小于11.6kpa后保持6小時后，應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

1.3 可能發(fā)生誤操作時的安全要求

1.3.1 外部短路

完全充電的電池或電池芯分別在20℃±5℃和55℃±5℃的環(huán)境中放置 2h。然后，用連線短接每個電池芯或電池的正負(fù)極終端并確保全部外部電阻小于100mΩ。短接后，保持24h，到電池芯或電池外殼的溫度下降到電池芯或電池原始溫度+電池芯或電池短路后的最大溫升×20%。試驗后，電池或電池芯應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.2 自由跌落

完全充電的電池芯或電池以任意方式從1米高處自由跌落到水泥地面3次后，應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.3 機械碰撞

在20℃±5℃環(huán)境中，完全充電的電池承受X、Y、Z三個方向的碰撞。如果電池只有兩個對稱軸，只作兩個方向的碰撞。在最初3ms內(nèi)的平均加速度應(yīng)≥75gn，最高加速度應(yīng)在125gn 和 175gn之間。碰撞1000次±10次后，電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

1.3.4 熱沖擊

完全充電的電池芯，置于一個烘箱中加熱。烘箱的溫度以（5±2）℃/min的速率上升至130℃±2℃，保持10min，電池芯應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.5 耐擠壓性能

完全充電的電池芯置于兩平行平板間，施加擠壓力為13kN±1kN，一旦達(dá)到最大壓力或壓力突然下降1/3，即可卸壓。對圓形或方形電池芯進行擠壓試驗時，要使電池芯的縱軸與擠壓設(shè)備扁平表面保持平行。方形電池芯要沿其縱軸旋轉(zhuǎn)90°，以便電池芯的寬邊和窄邊都能受到擠壓的作用，外殼為鋁塑復(fù)合膜的電池芯只做寬面的擠壓。試驗后，電池芯應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.6 沖擊

完全充電的電池芯置于一個扁平表面上，將一個半徑為8mm、質(zhì)量為10kg的棒垂直置于樣品中心的正上方，從600mm 高度處落下作用到樣品上。圓柱形或方形電池芯在接受沖擊試驗時，其縱軸要平行于扁平表面，垂直于棒的縱軸。方形電池芯要沿其縱軸旋轉(zhuǎn)90°，以便電池芯的寬邊和窄邊都能受到?jīng)_擊作用。外殼為鋁塑復(fù)合膜的電池芯只做寬面的沖擊試驗。每只樣品只能接受一次沖擊試驗，每次試驗只能使用一只樣品。試驗后，電池芯應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.7 過充性能

完全放電的電池芯，以≥10V的電壓、0.2C5A的電流充電12.5h后，應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.8 強制放電性能

完全放電的電池芯承受1C5A電流強制放電90min后，應(yīng)不起火、不爆炸。

外部短路試驗、自由跌落試驗、熱沖擊試驗、耐擠壓性能試驗、沖擊試驗、過充性能試驗、強制放電性能試驗是破壞性試驗，電池或電池芯的外殼均可能發(fā)生變化，漏液很難避免，但尚未影響安全性，因此標(biāo)準(zhǔn)中對這些試驗沒有要求不漏液。

1.4 安全標(biāo)識

安全標(biāo)識的作用應(yīng)引起足夠的重視，電池本身應(yīng)具有安全警示，并且附加適當(dāng)?shù)木媛暶鳎铏z查確認(rèn)標(biāo)識的一致性。另外，電池的說明書中應(yīng)寫清合適的使用指導(dǎo)和推薦的充電方法等。移動通信手持機鋰電池充電器的安全要求和試驗方法

市場上的電池充電器形色各異，有的使用電源線，有的不使用。直接插入式充電器不使用電源線，電源插頭和充電器外殼構(gòu)成一完整部件，其重量靠墻上插座來承載，市場上常見的“坐充”就是這類充電器。使用電源線的充電器，與電源連接的方式又分兩種：可拆卸的和不可拆卸的。可拆卸的電源軟線利用適當(dāng)?shù)碾娖鬟B接器與充電器連接以供電，不可拆卸的電源軟線固定在充電器上或與充電器裝配在一起來供電。

市場中有的產(chǎn)品稱為充電器，但實際上是適配器，我們有必要區(qū)分這兩種功能。適配器主要是把交流市電轉(zhuǎn)換成直流電，根據(jù)電池的規(guī)格提供相應(yīng)的電壓電流，一般采用恒壓恒流方式，能夠隔離主電壓和危險電壓，對市電波動有一定耐受力，需要時可安全關(guān)斷。而充電器的主要功能是把充電電流限制在一個安全水平上，主要采用恒流方式，能檢測充電的完成，根據(jù)某種算法終止充電以延長電池壽命，若發(fā)現(xiàn)電池異常可終止充電。這兩種功能可分別實現(xiàn)，也可組合在一個物理實體中。GSM手機通常包含充電功能，與手機配套的只需適配器，而CDMA手機往往不包含充電功能，這樣減少了手機設(shè)計的復(fù)雜性和工作狀態(tài)時產(chǎn)生的熱量。理解這些概念有助于更有針對性地使用該標(biāo)準(zhǔn)。

2.1交流輸入電壓

充電器的額定輸入電壓為交流220 V，頻率為50 Hz，為了保證安全性，充電器應(yīng)能承受市電一定范圍內(nèi)的波動，標(biāo)準(zhǔn)中要求的電壓波動范圍是其額定值的85 ％～110 ％，頻率的波動范圍是±2 Hz。

2.2 電源線組件

（1）電源線組件應(yīng)符合GB2099的要求；

（2）電源線組件的額定值應(yīng)大于充電器電源要求的額定值；

（3）電源軟線的導(dǎo)線截面積應(yīng)不小于0.75mm2；

（4）電源線組件中的電源軟線應(yīng)符合下列要求：

*如果電源軟線是橡皮絕緣，則應(yīng)是合成橡膠，應(yīng)符合GB5013對通用橡膠護套軟電纜的要求；

*如果電源軟線是聚氯乙烯絕緣的，應(yīng)符合GB5023對輕型聚氯乙烯護套軟線的要求。

2.3 隔離變壓器

安全隔離變壓器在構(gòu)造上應(yīng)保證在出現(xiàn)單一絕緣故障和由此引起的其他故障時，不會使安全特低電壓繞組上出現(xiàn)危險電壓。隔離變壓器應(yīng)按照GB4943中附錄C的有關(guān)規(guī)定進行試驗。

2.4 說明和標(biāo)牌的要求

2.4.1 一般要求

廠家應(yīng)向用戶提供足夠的資料，以確保用戶在按廠家的規(guī)定使用時，不會引起本標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的危險。應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)簡體中文書寫。標(biāo)記應(yīng)是耐久和醒目的，能承受標(biāo)記耐久性試驗。首先用一塊蘸有水的棉布擦拭15s，然后再用一塊蘸有汽油的棉布擦拭15s，標(biāo)牌應(yīng)清晰，不應(yīng)輕易被揭掉，不應(yīng)出現(xiàn)卷邊。2.4.2 說明書

廠家應(yīng)提供必要的使用說明書，對充電器在操作、維修、運輸或儲存時有可能引起危險的情況提醒用戶特別注意。2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 2.5.1 穩(wěn)定性

直接插在墻壁插座上、靠插腳來承載其重量的充電器，不應(yīng)使墻壁插座承受過大的應(yīng)力。可通過插座應(yīng)力試驗檢驗其是否合格。充電器應(yīng)按正常使用情況，插入到一個已固定好的沒有接地接觸件的插座上，該插座可以圍繞位于插座嚙合面后面8mm的距離處，與管件接觸件中心線相交的水平軸線轉(zhuǎn)動。為保持嚙合面垂直而必須加到插座上的附加力矩不應(yīng)超過0.25Nm。

2.5.2 結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)

電池極性接反以及強制充電或放電可能導(dǎo)致危險，所以在設(shè)計上應(yīng)有防止極性接反以及防止強制充放電的措施。將起保護作用的任何元件一次一個地短路或開路，并強迫充放電各2小時，充電器應(yīng)不起火、不爆炸。

2.5.3 防觸及性（電擊及能量危險）

充電器正常使用時應(yīng)具有防觸及性，防止電擊及能量危險。

如果特低電壓電路的外部配線的絕緣是操作人員可觸及的，則該配線應(yīng)： *不會受到損壞或承受應(yīng)力； *不需要操作人員接觸。2.5.4 連接布線

（1）對使用不可拆卸的電源軟線的充電器應(yīng)裝有緊固裝置：

*導(dǎo)線在連接點不承受應(yīng)力；

*導(dǎo)線的外套不受磨損；

*電源軟線應(yīng)能承受拉力試驗，電源軟線應(yīng)承受30N的穩(wěn)定拉力25次，拉力沿最不利的方向施加，每次施加時間為1s，電源軟線應(yīng)不被拉斷；

*電源軟線緊固裝置應(yīng)由絕緣材料制成，或由具有符合附加絕緣要求的絕緣材料的襯套制成。

（2）電源軟線入口開孔處應(yīng)裝有軟線入口護套，或者軟線入口或襯套應(yīng)具有光滑圓形的喇叭口，喇叭口的曲率半徑至少等于所連接最大截面積的軟線外徑的1.5倍。

軟線入口護套應(yīng)：

*設(shè)計成防止軟線在進入充電器入口處過分彎曲；

*用絕緣材料制成；

*采用可靠的方法固定；

*伸出充電器外超過入口開孔的距離至少為該軟線外徑的5倍，或者對扁平軟線，至少為該軟線截面長邊尺寸的5倍。

2.6 外殼表面

當(dāng)用戶碰觸到電池外殼時，其溫度不應(yīng)造成用戶的突然反應(yīng)使他受傷，人對溫度的反應(yīng)不僅是度數(shù)的高低，還取決于外殼材料的傳導(dǎo)特性和熱容量，60℃的金屬外殼比70℃的塑料外殼感覺要燙，UL和IEC的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對非金屬外殼溫升的規(guī)定不超過50℃，而手機電池的外殼絕大部分是非金屬材料，因此本標(biāo)準(zhǔn)借鑒了該規(guī)定，要求如下：充電器額定工作2小時后，測量其外殼表面溫度變化小于1℃/h即認(rèn)為溫度穩(wěn)定，此時測量其外殼表面溫升應(yīng)小于50℃。

2.7 輸出短路保護

充電器應(yīng)有短路的自動保護功能。將充電器輸出短路，充電器應(yīng)能自動保護，故障排除后應(yīng)能自動恢復(fù)工作。

2.8 絕緣電阻

在常溫條件下，用絕緣電阻測試儀直流500 V電壓，對充電器主回路的一次電路對外殼、二次電路對外殼及一次電路對二次電路進行測試，充電器的絕緣電阻應(yīng)不低于2 MΩ。2.9 絕緣強度

用耐壓測試儀對充電器進行絕緣強度試驗，且充電器必須是在進行完絕緣電阻試驗并符合要求后才能進行絕緣強度的試驗。一次電路對外殼、一次電路對二次電路應(yīng)能承受50 Hz、有效值為1500 V的交流電壓（漏電流≤10 mA），二次電路對外殼應(yīng)能承受50 Hz、有效值為500 V的交流電壓（漏電流≤10 mA），應(yīng)無擊穿與無飛弧現(xiàn)象。試驗電壓應(yīng)從小于一半規(guī)定電壓值處逐步升高，達(dá)到規(guī)定電壓值時持續(xù)1 min。

2.10 異常工作及故障條件下的要求

充電器的設(shè)計應(yīng)能盡可能限制因機械、電氣過載或故障、異常工作或使用不當(dāng)而造成起火或電擊危險。變壓器過載試驗按照GB4943中附錄C1的要求進行。可模擬下列故障條件： *一次電路中任何元器件的失效； *二次電路中任何元器件的失效。2.11 材料的可燃性要求

充電器外殼和印制板及元器件所用的材料應(yīng)能使引燃危險和火焰蔓延減小到最低限度，為V－2級或更優(yōu)等級。在進行耐熱及防火試驗時，V-0級材料可以燃燒或灼熱，但其持續(xù)時間平均不超過5s，在燃燒時所釋放的灼熱微粒或燃燒滴落物不會使脫脂棉引燃。V-1級材料可以燃燒或灼熱，但其持續(xù)時間平均不超過25s，在燃燒時所釋放的灼熱微粒或燃燒滴落物不會使脫脂棉引燃。V-2級材料可以燃燒或灼熱，但其持續(xù)時間平均不超過25s，在燃燒時所釋放的灼熱微粒或燃燒滴落物會使脫脂棉引燃。進行本試驗時可能會冒出有毒的煙霧，在適用的情況下，試驗可以在通風(fēng)柜中進行，或者在通風(fēng)良好的房間內(nèi)進行，但是不能出現(xiàn)可能使試驗結(jié)果無效的氣流。

試驗火焰應(yīng)利用本生燈獲得，本生燈燈管內(nèi)徑為9.5mm±0.5mm，燈管長度從空氣主進口處向上約為100mm。本生燈要使用熱值約為37MJ/m3的燃?xì)狻?yīng)調(diào)節(jié)本生燈的火焰，使本生燈處于垂直位置，同時空氣進氣口關(guān)閉時，火焰的總高度約為20mm。火焰頂端應(yīng)與樣品接觸，燒30s，然后移動火焰停燒60s，再在同一部位燒30s。

在試驗期間，當(dāng)試驗火焰第二次撤離后，樣品延續(xù)燃燒不應(yīng)超過1min，且樣品不應(yīng)完全燒盡。

2.12 自由跌落試驗

充電器從1m高度處自由跌落到硬木表面3次，其表面應(yīng)無裂痕等損壞。

2.13 濕熱試驗

試驗方法按GB/T 2423.9 – 2001 中“試驗 Cb” 的要求進行。產(chǎn)品無包裝，試驗嚴(yán)酷等級為：溫度 40 ℃±2 ℃，相對濕度（93±3）％RH，試驗持續(xù)時間為2 d。試驗后應(yīng)符合4.7.2的要求。3 小結(jié)

本標(biāo)準(zhǔn)在制訂過程中借鑒了國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如IEC62133、IEC61960、UL1642、UL2045等，參考了GB 4943 – 2001《信息技術(shù)設(shè)備的安全》等標(biāo)準(zhǔn)，力求標(biāo)準(zhǔn)條款適合我國國情，試驗方法具有可操作性。本標(biāo)準(zhǔn)在編制過程中遵循了《ISO技術(shù)工作導(dǎo)則》中的可證實原則:即規(guī)定的技術(shù)要求能用試驗方法加以論證,若暫時沒有科學(xué)的方法進行試驗或檢驗,以及不能穩(wěn)定可靠地得出確切檢驗結(jié)果時,就不將這樣的條款列進標(biāo)準(zhǔn)。

部分安全試驗分別針對鋰電池和鋰電池芯，因此該標(biāo)準(zhǔn)對鋰電池和鋰電池芯分別進行了定義。充電器的安全性不能僅僅通過輸出特性的檢查來確定，因為輸出特性良好并不能保障充電器的可靠性，所以該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對充電器的全面性能進行考察，包括對變壓器、電源線等元器件的安全要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。充電器應(yīng)保證在故障條件下都不對人身安全構(gòu)成威脅，所以該標(biāo)準(zhǔn)對此做了規(guī)定。充電器除應(yīng)具有電氣防護功能外，也應(yīng)具有防火防護功能，根據(jù)同類產(chǎn)品的要求，該標(biāo)準(zhǔn)將其防火材料等級規(guī)定為V-2級。