简易充电器课程设计

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综合成绩 优秀( )良好（ ) 中等( )及格（ ) 不及格( ） 教师(签名)

批改日期 20１２年 月日

电力电子应用课程设计报告

院系 电子与电气工程学院 专业 电气及其自动化 班级 电气1０９1 学号 109120５82９ 姓名 ２012 年 3 月 -- -- ﻬ电力电子应用课程设计调试记录

班级: 电气1091 学号: 109１205829 姓名： 选题名称 调试过程与结果（概要) 简易安全充电器电路

首先用万用表检查电源是否正常。在G位置两端加一

可调电压,如６V。 用万用表监视3脚电位，调节G两端的可调电压由大到小，当其值大于５.6Ｖ时,测量3脚是否输出低电平,调节G两端电压之间减小，当该值小于5.６V后,按照原理电池开始充电测3脚是否输出高电平，２脚是否输出低电平，且7脚此时输出高电平，LED等亮显示充电进行中。

课题难易程度

教师检查调试情况 调试成功（ ) 调试基本成功（ ) 调试失败( ) 现场答辩情况 通过( ) 未通过( ) 教师签名 日期 --

-- 目 录

前言 ………………………………………………………………4 第 1 章 设计方案 ………………………………………………5 1．1工作原理 …………………………………………………5 1.2工作原理图 ………………………………………………6 第 2 章 电路的三大模块功能 …………………………………6 ２.１电源电路模块 ……………………………………………6 2.２电压比较器模块 …………………………………………10 2．3指示电路模块 ……………………………………………１３ 第 ３ 章 集成块基本功能 ……………………………………1３ ３.１有关NＥ５55的原理及说明 ……………………………13 ３.2三端集成稳压器 ＬM7809 ………………………………15 第 4 章 自动充电器电路模块连接、系统调试和完善………17 ４.1用proｔel软件设计ＰＣB板 ……………………………17 ４.2制作电路板 ……………………………………………18 4.3电路调试 ………………………………………………19 感想 …………………………………………………………１9 参考文献 ………………………………………………………19 --

-- 引 言 从1８世纪法拉第发现了电磁现象以来,人类社会便进入了电子时代。经过不断发展，电子产品越来越多的呈现在我们面前。由于电能的清洁高效、易于转变成其它形式的能源的特点,电子技术越来越被人们重视。充电器是伴随着充电电池的发展而发展的,早期出现的充电器多为镍镉电池充电器， 随着消费者和产业的环保意识增强,碱性一次电池和含有有毒金属镉等二次电池使用日益受到限制,可充电电池得到了广泛的使用。镍镉电池作为一种便携式电源,具有体积小、容量大、内阻小、输出电压平稳以及可反复充电等特点,正被越来越广泛地应用于计算机、电子测量仪表和各类通信设备中,由于其价格比普通的锌锰电池昂贵，因此科学合理地使用镍镉电池显得非常重要,而选择正确、可靠的充电方式是充分发挥镍镉电池效能和保证其寿命的关键。下面我们来介绍一种可以满足以上要求的全自动充电器。

关键字 桥式整流 晶闸管 电容滤波 --

-- 1 设计方案 1.１ 工作原理 电路电源由变压器T降压,二极管VD１~ＶD4整流，三端稳压集成块A1稳压及电容C１,C2滤波后供给, 通电后可输出稳定的9V直流电压供给充电器使用。 电压比较器由时基电路A2组成,在它的控制端５脚由一个稳压二极管VS(稳定电压为5．6V),所以将电路的复位电平定在5.6V。发光二极管ＶL为充电指示器。 1节5号镍镉电池正常工作电压为1．2Ｖ，充电终止电压为1.４V左右。Ｇ为４节待充的镍镉电池,所以充电终止电压为4×1.4V=5.6V。将电池装入充电支架后,合上电源开关Ｓ,便可开始充电。电路工作过程:由于电容C3两端电压不能突变，刚通电时，A2的2脚为低电平,A２被触发置位,3脚输出高电平,此高电平经电位器RP、二极管VD５向电池G充电,改变RＰ值可以调节充电电流的大小。此时A2的7脚被悬空,VL发光指示电路在充电。随着充电不断进行,Ｇ两端电压逐渐升高,当升至5.6Ｖ时,A2复位，3脚输出低电平，充电自动终止，同时A２内部放电管导通,７脚输出低电平，VL熄灭表示充电结束。 １．2 电路原理图

全自动镍镉电池充电器的电路如下图所示，充电器主要由电源电路、电压比较器及指示电路等组成。

图１-1 --

-- 电路原理图 2 电路的三大模块功能 2.1 电源电路模块

稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。 如下图所示：把２20V交流变成低压直流的四个组成部分:降压—整流—滤波—稳压。

图2-1 稳压电源工作原理图 1、整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电,二极管在电路中起开关的作用。 2、滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除,减少交流成分，增加直流成分，电容和电感起滤波的作用。 3、稳压电路对整流后的直流电压采用技术进一步稳定直流电压。 三端稳压器是常用的稳压器件。 2.１.1 电源变压器 把输入U1的有效值220V，频率5０HZ的电网电压变换成所需要的电压U1,一般情况下,直流电压的数值和电网电压有效值相差很大,因此需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。下面介绍一下变压器的工作原理 变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时,铁芯（或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压（或电流)。变压器由铁芯(或磁芯）和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。 -- -- 图2-2 变压器原理图 变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理(如上图）:当一次侧绕组上加上电压Ú1时,流过电流Í1,在铁芯中就产生交变磁通Ø１,这些磁通称为主磁通,在它作用下，两侧绕组分别感应电势É1,É2，感应电势公式为：E＝４.44fＮØｍ 式中：E--感应电势有效值 f-－频率 N--匝数 Øm--主磁通最大值 由于二次绕组与一次绕组匝数不同,感应电势E1和E２大小也不同，当略去内阻抗压降后,电压Ú1和Ú2大小也就不同。ﻫ 当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（Í0），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流Í2时，也在铁芯中产生磁通,力图改变主磁通,但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流Í０，一部分为用来平衡Í2，所以这部分电流随着Í2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。 上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。

２.1．2 桥式整流电路： 整流电路的目的是利用其具有单向导电性的整流元件,将正负交替的正弦交流电压U1整流成单方的脉动电压U2。本设计中采用的是桥式整流电路,如图2－3： -- -- 图 2-３桥式整流原理图 桥式整流电路,也可认为它是全波整流电路的一种,变压器绕组按图３方法接四只二极管。 D 1 ~ Ｄ 4 为四只相同的整流二极管,接成电桥形式，故称桥式整流电路。利用二极管的导引作用,使在负半周时也能把次级输出引向负载。具体接法如图所示,从图中可以看到,在正半周时由D１、D2导引电流自上而下通过ＲL，负半周时由D３、D4导引电流也是自上而下通过 ＲL ， 从而实现了全波整流。 在这种结构中,若输出同样的直流电压，变压器次级绕组与全波整流相比则只须一半绕组即可，但若要输出同样大小的电流,则绕组的线径要相应加粗。 至于脉动,和前面讲的全波整流电路完全相同。 由于整流电路的输出电压都含有较大的脉动成分。为了尽量压低脉动成分,另一方面还要尽量保留直流成分，使输出电压接近理想的直流，这种措施就是滤波。滤波通常是利用电容或电感的能量存储作用来实现的。

2.1．3 滤波电路 整流电路虽然可将交流电变成直流电，但其脉动成分较大，在一些要求直流电平滑的场合是不适用的，需加上滤波电路，以减小整流后直流电中的脉动成分。为了减小电压U2的脉动,需通过低通滤波使输出电压平滑,理想情况下,应将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅有直流电压，然而，由于滤波电路为无源电路，所以，接入负载后势必会影响滤波效果,对电源电源稳定性要求不高的电子电路滤波，整流后的直流电压U3可作为供电电源。下面介绍一下电容滤波的原理 。 在小功率整流电路中主要采用电容滤波。电容滤波的电路图如下所示,当电刚接通时,U２从正半周的零值开始增加,二极管D１,D３导通，导通电流一路向负载RL供电+另一路向电容充电,由于二极管的导通电阻很小,充电时间常数很

小,电容两端电压ＵC几乎与U２同步增大。当ＵC=Ｕ2时，U2开始下降,此时