模電課程設計—手機充電器

1、鄭州科技學院模擬電子技術課程設計題 目 手機充電器 學生姓名 x x x 專業(yè)班級 電氣工程及其自動化班 學 號 2012470xx 院 （系） 電氣工程學院 指導教師 xx 完成時間 2014年 月 日 前言隨著科學技術的發(fā)展，手機逐漸成為人們交流的主要工具，在人類社會中扮演著重要的角色。但是也有不利的一方面，消費者每當更換一個手機就必須更換原配充電器，或者是原配充電器遺失或損壞后找不到與之相匹配的充電器，所以必須拋棄手機或者尋找原配充電器，但是花很多的錢。手機配件的不完善逐漸成為國產(chǎn)手機被消費者厭惡最多的問題之一，致使國內(nèi)手機的銷量下降。在2003年，深圳市海陸通電子有限公司研發(fā)推出了歷史

2、上第一款通用型手機充電器萬能充，讓海陸通公司始料不及的是，這個看似簡單但外觀獨特的充電器卻獲得市場的熱銷。“第一次推出的幾十萬批量試單，三天內(nèi)全部售完，完全出乎在我們的預料。”沒有想不到只有做不到，至此萬能充電器逐漸成為人們充手機的主要工具，方便快捷。以前一個手機要對一個原裝充電器，因為手機的更新?lián)Q代速度很快，有的人半年就換一臺手機，一個老百姓平均使用的充電器十個八個，對社會的有限資源是極大的浪費。但是萬能充發(fā)明出來后，一個充電器基本可以滿足全家人使用。所以說對節(jié)約社會資源，減少資源浪費做出了一定的貢獻，在這個行業(yè)來說也是一個創(chuàng)新性的里程碑式的產(chǎn)品，有效地推動了充電器標準化的進程。一個小小充電

3、器不僅改變了海陸通公司的命運，也改變了數(shù)以千萬中國手機用戶換手機一定要換充電器的束縛，給手機用戶帶來了極大的便利。目 錄1 設計的目的12 設計的任務與要求12.1設計的任務12.2設計的要求13 設計方案與論證1 3.1 設計的方案1 3.2萬能充的原理方框圖24 設計原理及功能說明 34.1元器件的選用原理34.2總體電路圖55 單元電路75.1變壓器75.2二極管86 硬件的安裝與調(diào)試96.1硬件的安裝 96.2硬件的調(diào)試 97 總結 10參考文獻10附錄1：總體電路原理圖11附錄2：元器件清單111 設計的目的1.1 增加同學們的動手能力，和自己學過的知識結合起來，有利于增加學生的實踐

4、能力，更有利于學生今后的工作，盡可能早的步入社會。1.2 增加學生對課堂學過知識的理解，通過做物品對自己不熟悉的知識進行更深一步的認識，而自己已掌握的知識更懂，讓學生更加明白，學以致用，1.3 開拓學生的思維，增加學生的學習興趣。1.4 了解各元器件的作用及其辨別方法，例如：電阻，電容。三極管。1.5 掌握萬能充的工作原理。2 設計的任務與要求2.1 設計的任務這次模電課程設計，我和同學設計了一個萬能充電器，依據(jù)自己學過的知識和有限的元件。1. 掌握萬能充的工作流程及其原理。2. 明白各元器件在其中起到的作用，以及各元器件的識別方法。3. 能正確的運用電烙鐵的使用方法。2.2 設計的要求1.

5、根據(jù)學過的知識和原理畫出正確的電路圖。2. 根據(jù)電路圖，合理的連接實物。3. 根據(jù)設計目標的要求分析，該電路應該滿足以下要求：可以在平時充好電以備不時之需，有充電顯示功能，可選擇充電，待機兩個功能位。集快充，方便于一身。3 設計的方案與論證3.1 設計的方案 對于學生來說制作電子工藝品時，主要是學習怎樣填寫工藝文件，學習各電子工藝元件的功能機器焊接流程，因此對于焊接方法以及各元器件的選擇應該考慮經(jīng)濟、方便等因素。下面就對一些方案進行討論：1 焊接方案的選擇方案一、手工焊接 手工焊接適合于產(chǎn)品試制、電子產(chǎn)品的小的、電子元器件少的電路圖相對較為簡單的工藝品，但是對學生的焊接能力有一定的要求。方便，

6、快捷。方案二、浸焊 浸焊的特點：操作簡單，無漏焊現(xiàn)象，生產(chǎn)效率高；但容易造成虛焊等缺陷，需要補焊修正焊點；焊槽溫度掌握不當時，會導致印制板起翹、變形，元器件損壞。該方案對焊接工具要求較高，對于學生學習來說不經(jīng)濟2 電子元器件的選擇。方案一集成片 IC3852C，三極管 13001，發(fā)光二極管三個，二極管IN4007 ,8V2,1N4148，1N5819，變壓器 六腳，電阻若干，瓷片電容 1KV/101，104，滌綸電容 332，電解電容 2.2UF,220UF,導線若干。方案二 集成片 CT35828，三極管 13001，發(fā)光二極管兩個，二極管 1N4007，1N4148，變壓器 六腳，電阻若

7、干，穩(wěn)壓二極管 ZD1 6.2V，電容 102,101/KV,22VUF/50V,22UF/16V,104，10UF,導線如干。由上面的分析可知，手工焊接對學生來說比較經(jīng)濟，方便，對焊接技術要求不高，因此我們可以采用方案一。對于電子元器件的選擇，根據(jù)已有的知識和自己的能力，再加上經(jīng)濟的基礎以及電路的難易程度，可選擇方案一。3.2 萬能充的原理方框圖電路圖的工作流程： 交流電100240伏電壓輸入，經(jīng)過一個二極管半波整流，形成直流電壓到變壓器初級。另一路經(jīng)過啟動電路流向開關管控制電路，此時變壓器與開關管共同產(chǎn)生開與關的振蕩工作，使初級線圈繞組電路產(chǎn)生回路開始工作；反饋電路也同時維持開關管的振蕩工

8、作，及穩(wěn)壓電路將穩(wěn)定所傳送的電壓值，并由開關管的調(diào)整電路及工作頻率進行穩(wěn)壓。變壓器具備工作條件時，變壓器開始振蕩及感應產(chǎn)生電壓輸出；經(jīng)過二極管半波整流濾波，輸至充電器IC控制電路供電，充電IC進行內(nèi)部運算工作，對各腳位的電壓檢測，檢測LED燈會雖LED燈的啟動電壓值決定輸出電壓的高低，最后經(jīng)過IC輸出腳輸出；充電檢測時，當電池觸點與輸出點接觸時，電池電壓傳送至IC的輸出腳進入IC運算電路中，經(jīng)過運算過程決定IC輸出的正、負極方向，并傳送至檢測燈發(fā)亮。表示檢測過程已完成，插入市電對電池開始充電過程（充電LED燈會亮或閃爍）4 設計原理及功能要求4.1 元器件的選用原理1 三極管13001管為NP

9、N型管，高反壓（也就是耐壓450V以上）。大多用在大功率電子鎮(zhèn)流器里和電瓶車充電器里，另外還有13003與13005相應耗散功率更大一些！13001耐壓都比較高,1A/400V。常用于直流高壓變換電路中作開關管.,如電子節(jié)能燈,電子鎮(zhèn)流器,手機充電器等.另外13001是高速/高壓開關管，它的參數(shù)是：NPN 、500V/400V、 0.3A 、7W。2 變壓器萬能充電器上的變壓器（特點：高頻，?。┳饔?：將高頻交流電壓變成各種需要的交流電壓。高頻交流電壓如何得到的？利用“振蕩電路”把工頻50hz交流電變成高頻交流電（變壓器只對交流起變壓作用頻率越高變壓效率就越高，所以用很小的變壓器就可以代替工頻

10、50hz笨重大變壓器，三極管主要是一個開關管，其它三極管是起取樣、穩(wěn)壓、過流等保護作用，其工作過程）再鎮(zhèn)流，就是將市電交流220v變成直流300V，再經(jīng)過開關振蕩電路變成高頻交流電壓。3 集成片集成電路中集成片選用IC3582C,集成電路3582在原來358的基礎上又把外圍電阻和三極管全部集成，還增加了雙刀開關。具有自動識別電池正負極功能，它采用恒流電壓方式充電，一般充電兩個小時左右即可到達4.1V恒壓，對電池性能和壽命起到一定的保護作用。4.2 總體電路圖1電路的工作原理充電器的簡單工作過程如下：交流輸入電壓經(jīng)電容降壓，二極管整流橋整流后變成直流電，經(jīng)隔離二極管和濾波電容對手機充電，隨著充電

11、時間的增長，電池兩端的電壓也升高，通過分壓器將此電壓引入基準電壓比較器，其中三個比較器帶三個指示燈，分別指示充電的狀態(tài)，當三個燈全亮時，表示充電已滿。通過以上的工作過程描述結合生活經(jīng) 驗設計手機實用充電器電路萬能充正常工作時，輸入電壓為220V交流，輸出為4.24.3V直流?？沙潆婋姵仉妷杭s3.7V。根據(jù)萬能充輸出電壓與可充電電池間的電壓差進行充電?？沙潆婋姵卦诔潆娺^程中隨著電池電量的增加，電壓會緩慢升高，當可充電電池電壓接近萬能充輸出電壓時充電電流逐漸減小到0。當可充電電池的電壓與萬能充輸出電壓相等時充電停止。智能型的萬能充限制了充電電流，避免充電電流過大對可充電電池的損害。智能型萬能充還有

12、充電完畢自動停止功能，充電時當電池電壓達到一定數(shù)值時萬能充自動停止充電，起到保護電池和避免電池充電過量引起爆炸的危險。 如圖所示為 電路原理圖及仿真圖電路仿真，顧名思義就是設計好的電路圖通過仿真元件進行實時模擬，模擬出實際功能，然后通過其分析改進，從而實現(xiàn)電路的優(yōu)化設計。是EDA(電子設計自動化)的一部分，對學生來說有很大的幫助。整個操作界面就像一個電子實驗工作臺，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測試儀器均可直接拖放到屏幕上，輕點鼠標可用導線將它們連接起來，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實物相似，測量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實儀器上看到的。提供了世界主流元件提供商的超過17000多種元件

13、，同時能方便的對元件各種參數(shù)進行編輯修改，能利用模型生成器以及代碼模式創(chuàng)建模型等功能，創(chuàng)建自己的元器件。以SPICE3F5和XspicE1的內(nèi)核作為仿真的引擎，通過Electronic workbench 帶有的增強設計功能將數(shù)字和混合模式的仿真性能進行優(yōu)化。包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、電路向?qū)У裙δ堋＿@些儀器的設置和使用與真實的一樣，動態(tài)互交顯示。除了Multisim2提供的默認的儀器外，還可以創(chuàng)建L的自定義儀器，使得圖形環(huán)境中可以靈活地可升級地測試、測量及控制應用程序的儀器。 電路仿真圖對剛進行電路設計的同學來說是有很大幫助的，它可以在你不確定自己所作電路圖正確

14、與錯誤的情況下，先進行驗證，再根據(jù)仿真的效果，進行試驗，如果錯誤的情況下再進行改進。大大提高了實驗的準確率和效率，也可以增加學生的課外知識。2 電路圖的工作流程 交流電100240伏電壓輸入，經(jīng)過一個二極管半波整流，形成直流電壓到變壓器初級。另一路經(jīng)過啟動電路流向開關管控制電路，此時變壓器與開關管共同產(chǎn)生開與關的振蕩工作，使初級線圈繞組電路產(chǎn)生回路開始工作；反饋電路也同時維持開關管的振蕩工作，及穩(wěn)壓電路將穩(wěn)定所傳送的電壓值，并由開關管的調(diào)整電路及工作頻率進行穩(wěn)壓。變壓器具備工作條件時，變壓器開始振蕩及感應產(chǎn)生電壓輸出；經(jīng)過二極管半波整流濾波，輸至充電器IC控制電路供電，充電IC進行內(nèi)部運算工作

15、，對各腳位的電壓檢測，檢測LED燈會雖LED燈的啟動電壓值決定輸出電壓的高低，最后經(jīng)過IC輸出腳輸出；充電檢測時，當電池算過程決定IC輸出的正、負極方向，并傳送至檢測燈發(fā)亮。表示檢測過程已完成，插入市電對電池開始充電過程（充電LED燈會亮或閃爍）。5單元電路5.1 變壓器如圖所示為變壓器輸出端，通過仿真出的電路波形圖，進行實物制作時，由于變壓器損毀，不能使放光二極管變亮。所以更換變壓器。5.1 二極管如圖所示為電路實物圖，進行焊接時，二極管1N5819擊穿，1N4148反接，致使放光二極管不能常亮燈，應對其進行替換。后半部分電路正常工作，加上電池能使燈變亮。6 硬件的安裝與調(diào)試6.1 硬件的安

16、裝安裝：首先對元件進行檢測，在知曉其好壞和規(guī)格正確后，進行焊接。焊接應 遵循由小到大、由低到高、由上到下、由左到右的順序。對于色環(huán)電阻應該將有效數(shù)字的第一環(huán)放在左邊（上邊）誤差環(huán)放在右邊（下邊）。對于電容應該先安裝瓷片電容，后安裝電解電容，安裝電容應該先安裝小體積的電容后安裝體積較大的電容。對于其他元件沒有什么先后順序，但是三極管應該最后安裝，因為三極管的焊接溫度不能太高，過高的溫度會使三極管燒壞，一般是盡量使三極管的管腳留長一些，這樣可以使三極管被燒壞的可能性減小6.2 硬件的調(diào)試電路在安裝完所有元件后，應反復檢查確認無誤后再通電試機。此外， 兩電源金屬片與電路板相接觸處的銅箔應進行鍍錫，以

17、防氧化，但不用將金屬電源接觸片焊死在上面。在不接充電電池的情況下，將充電器插入220V插座后，若電源指示燈L3發(fā)光，則基本表示電路安裝成功。當然，此時可裝上一塊充電電池進一步測試，若充電過程中，L2閃爍發(fā)光，L1熄滅，則整個電路安裝成功。在保證安全的情況下，可測量、記錄電路中各關鍵點電壓，測量中應特別注意“冷地”、“熱地”問題。7 總結進行實物焊接時，燈泡不能正常發(fā)亮，有以下原因：一： 變壓器短接兩端無電壓，無法使LED2變亮，因此對其進行更換。二極管1N5819被擊穿，其他二極管均反接，應對其進行更換和修正。通過這一個周的模電課程設計，讓我進一步了解了和掌握了電子元器件的整機裝 配。在本次實

18、習中，我更加熟悉電子元器件的測量和識別，比如：電阻阻值的測量和識別，發(fā)光二極管的測量，一般二極管和穩(wěn)壓二極管方向的區(qū)分等都加深了認識。對電路板的的標識和標識的正負極也有進一步的了解和掌握。另外，我在實習過程中不斷提高自己的動手能力之余也體會到了實踐的樂趣，因為在實踐時往往會發(fā)現(xiàn)許多自己不會的問題，因此遇到問題后要細心檢查才能發(fā)現(xiàn)其中的錯誤，最后就要想辦法去解決這些問題，尋找老師或者同學來解決它，這樣的一個過程不知不覺地使我的實踐能力提高，為以后學習、工作打下堅定的基礎 。參考文獻【1】 孫惠康.電子實訓教程.北京：機械工業(yè)出版社，2003。【2】 王廷才，趙德申 電子技術實訓.北京：電子工業(yè)出版社，2003?！?】 黨宏社 .電路 電子技術實