基于多功能手机充电器的设计毕业论文设计(3)

Q1和开关变压器组成间歇振荡器。充电器加电后，220V市电经D1半波整流

后在Q1的C极上形成一个300V左右的直流电压，经过变压器初级加到Q1的C

极，同时该电压还经启动电阻R2为Q1的B极提供一个偏置电压。由于正反馈作用，Q1的IC迅速上升而饱和，在Q1进入饱和期间，开关变压器次级绕组产生的感应电压使D2导通，向负载输出一个约9V左右的直流电压。开关变压器的反馈

绕组产生的感应脉冲经D3整流、C2滤波后产生一个与振荡脉冲个数呈正比的直

流电压。此电压若超过稳压管Z1的稳压值，Z1便导通，此负极性整流电压便加

在Q1的B极，使其迅速截止。Q1的截止时间与其输出电压呈反比。Z1的导通／

截止直接受电网电压和负载的影响：电网电压越低或负载电流越大，Z1的导通时间越短，Q1的导通时间越长，反之，电网电压越高或负载电流越小，D3的整流基于多功能手机充电器的设计

10电压越高，Z1的导通时间越长，Q1的导通时间越短。

2）充电部分

手机电池残留电压（约3V）经R17、R15分压后，（1.3V）加至IC（AE3102）

③脚，手机电池残留电压同时经R16点亮LED1，经LED1稳压后的电压(1.8V)加

至IC②脚，此电压低于IC③脚电压，IC①脚输出低电平。此低电平使Q2导通，进行充电。R8的作用是使LED1的稳压值更稳定，LED1同时作电源指示。 IC内第Ⅱ运放与④脚的C5组成振荡电路。由⑦脚输出振荡方波，通过R12

使LED2闪烁，指示充电。随着电池电压上升，当经R17、R15分压后的（③脚）

电压高于LED1的稳压（②脚）电压时，IC①脚输出高电平，使Q2截止，并点亮LED3指示充电结束。此时，LED2熄灭。D4是防止电池反接损坏电路；R18是过流保险电阻；R6是在充电结束后进行小电流补充之用，说明书要求此时间约为0.5小时。

3)多功能部分

该款多功能手机充电器使用了方便的电池夹，其两个电极可任意分开大小，

适应多种手机锂电。在该款多功能手机充电器的另一个侧面，有一个极性转换开

关，只有电池极性与充电极性相符时，测试灯LED1才会点亮。

(2)滤波整流

正如文章中开关电源部分的解释：开关变压器的反馈绕组产生的感应脉冲经

D3整流、C2滤波后产生一个与振荡脉冲个数呈正比的直流电压。此电压若超过稳压管Z1的稳压值，Z1便导通，此负极性整流电压便加在Q1的B极，使其迅速截止。Q1的截止时间与其输出电压呈反比。Z1的导通／截止直接受电网电压和负载的影响：电网电压越低或负载电流越大，Z1的导通时间越短，Q1的导通时间越长，反之，电网电压越高或负载电流越小，D3的整流电压越高，Z1的导通时间越长，Q1的导通时间越短。图2是滤波整流的简化图。 基于多功能手机充电器的设计

11

如图2滤波整流电路 3.2充电时间

(1)对于便携式电源系统中的充电器进行设计时，首先是决定充电时间。调

查该电源系统不使用的时间，若该时间足够长，采用普通充电方式即可；若时间

较短，要采用快速充电方式。充电时间与充电方式有着密切的关系。对于锂离子

电池采用恒流恒压快速充电方式。

(2)锂离子电池的充电方式 锂离子电池的充电方式基本上采用恒流恒压充电方式。充电的恒压设定值随

负极9活性物质的不同而异。锂离子电池的容量与充电电压有关，充电电压越高，

蓄积的电量也越多，实际上电池的容量增大了。然而，充电电压增高，电解液进

行分解，在负极就会析出金属锂。为此，充电电压的精度要控制在±1%以内。由

于充电电流不能太大，因此，用快速充电方式在1小时内充满电较困难，可用定

时器采用以下的控制方式。

1)总时间的控制方式

每次都以一定时间进行充电，因此，不管放电状态的深浅程度如何都是以这

种时间进行充电，单独用这种方式不能进行良好的充电。可以作为与其他充电控基于多功能手机充电器的设计

12制备用的并用方式。考虑到充电电流的大小和电池温度，总的设定时间为3~10

小时。

2)电压检测+定时器方式这种方式

是达到设定电压后，。对于放电量浅的电池充电电压上升快，可比总时间控

制方法提早完成充电，定时器设定时间为1~5小时。

3)电流检测+定时器方式

这种方式是达到设定电流后，经过由定时器设定的时间停止充电。电压检测

与电流检测只是检测的电压与电流不同，其考虑与使用方法完全相同。

4)电流检测方式

这是以恒流恒压充电，在恒压范围检测出较低的0.1mA的电流时停止充电的

方式，不会发生过充电。

3.3设计注意事项

1）过充电系统设计时最需要注意的问题是防止过充电，即锂离子还原而金

属锂析出。为此，专门对该款多功能手机充电器采取了相应措施。

2）保护电路锂离子电池有过充电的安全性与过放电时的电池劣化问题，这

要在电池与负载或与充电器之间增设保护电路。当电池进入过充电或放电状态

时，电池脱离外部电路。对于2节以上串联的电池组，还需要对每节电池的电压

进行监视。

3）该款多功能手机充电器上限电压即使电池中增设了保护电路对电池采取

了安全措施，但还希望在充电器方设定上限电压值，当超出通常的充电电压范围

电路有输出的双重保护。

4）充电温度范围在使用温度范围以外进行充电时，电池的功能会被破坏。

因此，在温度过高时该款多功能手机充电器会立即采取自动断电措施。

5）避免大电流充电大电流充电时，金属锂要析出，因此，即使在充电初期

也必须以0.1C以下的电流充电。

基于多功能手机充电器的设计

13 4 结 论

通过对该款多功能手机充电器的内部系统结构、工作原理以及控制充电器充

放电和实物参照的全过程的设计，达到了预期功能的基本要求。该款多功能手机

充电器能够对多种手机电池进行充电，尤其适合为目前市场上比较受到消费者青

睐的锂电池进行充电。该款多功能手机充电器安全可靠、携带方便、环保节能、

物美价廉，希望能够为大家解决更多的实际问题，得到更为广泛的应用！提高是

有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头

脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应

变能力，更强的沟通力和理解力。

致 谢

随着论文写作即将画上一个圆满的句号，在论文写作的过程中，从论文的选

题到确定思路，从资料的搜集、提纲的拟定到内容的写作与修改，继而诸多观点

的梳理，都得益于我的导师——付老师的悉心指导和匠心点拨。

论文的点评中总是闪烁着智慧的火花，与他的每次交谈我都能从中获益。他

渊博的学识，敏锐的学术洞察力，严谨的治学态度，一丝不苟的负责精神，以及

对学生孜孜不倦的教诲都给予了我极其深刻的印象，让我受益匪浅。在此，谨向

付老师老师表示我最衷心地感谢和最诚挚的敬意。

同时，也向两年来所有教授过我和帮助过我的老师表示感谢，感谢您们对我

的谆谆教诲、耐心指导和无私的帮助。

感谢我的同学和朋友们，感谢你们在我论文写作过程中给予我的鼓励、关心

和无私的帮助。

最后，衷心地感谢我的家人，感谢你们一直以来给予我的支持和鼓励。

17附表2 手机多功能充电器的原件清单 名称 元器件 数量

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

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