万能充设计报告

万能充报告 电子工程学院课外学分设计报告 目:手机万能充的制作 姓 名: 方志威 班 级: B1032 专 业: 电气自动化 学 号: 30 实 验 室: 开放实验室 设计时间: 2012 年 10 月 27 日—— 2012 年 11 月 7 日 评定成绩: 审阅教师: 陈朝峰 目录 1.专业综合设计任务 2.设计与论证 3.硬软件设计 4.实现与测试(或调试) 5.性能测试与 6.总结 7.参考文献 1.专业综合设计任务 1.1背景 当前，随着社会和经济的发展，手机已成为了人们的生活必需品。而且，为了满足消费者的更高需求，当今的手机越来越薄，功能却在继续多样化，这些都对电池的供电都提出了新的要求。因此，如何设计功能强，性能优越的充电电路就变得非常重要。 1.2设计任务与要求 根据设计目标的需求分析，该电路能够满足如下功能:?内置储能锂电池，可以在平时充好电以备应急时用。?有充电显示功能，可选择“充电(,,)”、“待机(,,,)”两个功能位。?集快充，方波亢，涓流亢、温度自动监控干一体。 2. 方案设计与论证 对于学生做电子工艺实习来说，主要是学习怎样填写工艺文件，学习电子工艺的基本流程，因此对于焊接方法因考虑经济、方便、对焊接技术要求不高的方案，下面就对一些方案进行讨论: 方案一、手工焊接 手工焊接适合于产品试制、电子产品的小批量生产、电子产品的调试与维修以及某些不适合自 件管脚不多的情况。 方案二、浸焊 浸焊的特点:操作简单，无漏焊现象，生产效率高;但容易造成虚焊等缺陷，需要补焊修正焊点;焊槽温度掌握不当时，会导致印制板起翘、变形，元器件损坏。 该方案对焊接工具要求较高，对于学生学习来说不经济。 方案三、波峰焊接 波峰焊的特点:生产效率高，最适应单面印制电路板的大批量地焊接;焊接的温度、时间、焊料及焊剂等的用量，均能得到较完善的控制。但波峰焊容易造成焊点桥接的现象，需要补焊修正。该方案对焊接工具要求较高，对于学生学习来说不经济。 方案四、再流焊(回流焊) 该技术主要用于贴片元器件的焊接上。被焊接的元器件受到的热冲击小，不会因过 热造成元器件的损坏;无桥接缺陷，焊点的质量较高。该方案对焊接工具要求较高，对于学生学习来说不经济，焊接技术也不是很快能掌握的。 方案五、接触焊接(无锡焊接) 该方案对电缆接接线柱等场合比较实用，对于焊接收音机没有实际价值，对学生来说也不经济。 由上面的分析可知，手工焊接对学生来说比较经济，对焊接技术要求不高，因此我们可以采用改方案。 系统基本原理 当充电器插到交流电源上后，220V交流电压经D1半波整流、C1滤波，得到约300V左右的直流电压。由 Q1、T1、R1、R3、R4、R5、C2等元件组成的开关振荡电路将直流转换为高频交流，振荡过程如下: 通电瞬间，+300V电压通过启动电阻R1为开关管Q1提供从无到有增大的基极电流I，BQ1集电极也随之产生从无到有增大的集电极电流I，该电流流经开关变压器T1的1-2绕组，C 产生上正下负的自感应电动势，同时在T1的正反馈绕组3-4中也感应出上正下负的互感电动势，该电动势经R3、C2等反馈到Q1的基极，使I进一步增大，这是一个强烈的正反馈B 过程: I??I??T1( 1-2、3-4绕组)感应电动势极性?I? BCB 在这个正反馈的作用下，Q1迅速进入饱和状态，变压器T1储存磁场能量。此后正反馈绕组不断的对电容C2充电，极性为上负下正，从而使Q1基极电压不断下降，最后使Q1退出饱和状态，T1 1-2绕组的电流呈减小趋势，T1各绕组的感应电动势全部翻转，此时T1 3-4绕组的感应电动势极性为上负下正，该电动势反馈到Q1的基极后，使IB进一步减小，如此循环，进入另一个强烈正反馈过程，使Q1迅速截止。随后C2在自身放电及+300V对它的反向充电的作用下，又使Q1基极电压回升，进入下一轮循环，从而产生周期性的振荡，使Q1工作在不断的开、关状态下。 在Q1截止期间，T1次级绕组(5-6绕组)感应电动势的极性为上正下负，此时D3导通，该电动势对电容C4充电，在C4上得到约10V(带负载时约7.6V)左右的直流电压，向负载供电。 在T1正反馈绕组外还设有由D2、C3、Z1组成的过压保护电路，当220V电源电压异常升高导致输出电压也升高时，过压保护电路中的稳压二极管Z1将反向击穿导通，使开关管停振，输出端无电压，起到保护作用。 Q3的基极在5.1V稳压二极管的作用下，电压稳定在5V左右，Q3发射极电压约为4.2V。 Q4-Q7组成能自动切换极性的充电回路。被充电的手机电池接到U1与U2之间时，当电池极性为如图1所示左负右正的时候，位于对角线上的Q4与Q6将导通，Q5与Q7截止，充电电流方向如图1中箭头所示;当电池反接时，则Q5与Q7导通、Q4与Q6截止，充电电流方向与刚才相反。即无论电池极性如何，该电路均能保证按正确的极性为电池充电。 LED7为电源指示灯，充电器插上220V交流电时，该灯即发光，在充电过程中熄灭，直至电池充满后再次发光。 LED1-LED6两两串联组成三组跑马灯指示电路，在跑马灯控制芯片ZXT-604的控制下，三组发光二极管将轮流发光，由于这六只发光二极管在电路板上交叉布局安装，所以在充电过程中，形成跑马灯(旋转)的充电指示效果。 由于在未插上充电电池时，Q2处于微导通状态，其C极电压仅为约1.2V，此时，只有电源指示灯LED7处于正偏状态发光，而跑马灯电路因达不到工作电压不工作，LED1-LED6不发光。而插上电池后的充电过程中，由于Q3导通增强，使Q2处于饱和导通状态，其C极电压达到约7.6V左右，此时电源指示灯LED7因反偏而熄灭，而跑马灯电路得电工作，LED1-LED6轮流发光以作为充电指示 3. 硬软件设计 3.1开关电源。 开关电源是一种利用开关功率器件并通过功率变换技术而制成的直流稳压电源.对电网电压及频率的变化适应性强等优点。本套件利用间歇振荡电路组成的开关电源，也是目前广泛使用的基本电源之一。 当接入电源后，通过整流二极管VD1、R1给开关管Q1提供启动电流，使Q1开始导通，其集电极电流Ic在L1中线性增长，在L2中感应出使Q1基极为正，发射极为负的正反 馈电压，使Q1很快饱和。与此同时，感应电压给C1充电，随着C1充电电压的增高，Q1基极电位逐渐变低，致使Q1退出饱和区，Ic开始减小，在 L2中感应出使Q1基极为负、发射极为正的电压，使Q1迅速截止，这时二极管VD1导通，高频变压器,初级绕组中的储能释放给负载。在VT1截止 时，L2中没有感应电压，直流供电输人电压又经R1给C1反向充电，逐渐提高Q1基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振荡下 去。这里就像单端反激式开关电源那样，由变压器,的次级绕组向负载 输出所需要的电压，在C4的两端获得9V的直流电，供充电电路工作。 3.2充电电路。 Q2与CH(七彩发光二极管)组成充电指示电路。R7与PW(红色二极管)组成电池好坏及电源通电指示电路。Q4、Q5、Q6、Q7组成自动识别电池极性的电路。 当充电端 、Q5(发射极)、Q5(集电极)、端11接电池的正，端2接电池的负时，充电回路是电源的+ 接+ 、Q7(饱和)、端2接-; 当充电端2接电池的正，端1接电池的负时，充电回路是电源的+、Q4(发射极)、Q4(集电极)、端2接+、Q6(饱和)、端2接-。即可完成自动极性的识别，保证充电回路自动工作 4. 实现与测试(或调试) 4.1安装 首先对元件进行检测，在知晓其好坏和规格正确后，进行焊接。焊接应遵循由小到大、由低到高、由上到下、由左到右的顺序。对于色环电阻应该将有效数字的第一环放在左边(上边)误差环放在右边(下边)。对于电容应该先安装瓷片电容，后安装电解电容，安装电容应该先安装小体积的电容后安装体积较大的电容。对于其他元件没有什么先后顺序，但是三极管应该最后安装，因为三极管的焊接温度不能太高，过高的温度会使三极管烧坏，一般是尽量使三极管的管脚留长一些，这样可以使三极管被烧坏的可能性减小。 4.2调试 电路在安装完所有元件后，应反复检查确认无误后再通电试机。此外，两电源金属片与电路板相接触处的铜箔应进行镀锡，以防氧化，但不用将金属电源接触片焊死在上面。在不接充电电池的情况下，将充电器插入 220V 插座后，若电源指示灯 L3 发光，则基本表示电路安装成功。当然，此时可装上一块充电电池进一步测试，若充电过程中，L2 闪烁发光，L1 熄灭，则整个电路安装成功。在保证安全的情况下，可测量、记录电路中各关键点电压，测量中应特别注意“冷地”、“热地”问题。 5.性能测试与分析 将本充电器插入220V插座后，若电源指示灯LED7发光，则基本表示电路安装成功。当然，此时可装上一块充电电池进一步测试，若充电过程中，电源指示灯熄灭，流水彩灯旋转发光，则整个电路安装成功。 接上待充电池及电源后，各状态指示灯显示正常，但就是充不进电或充电时间长。 分析检修:这种故障多是三极管VT3(8550)损坏，用正常管子换上后，即可排除故障。如果三极管VT3正常，再用表测电容C3(100μF,16V)两端电压，正常在直流8(5V左右。若电压正常，应检查电阻R7或集成块IC1，集成块IC1各引脚正常参数如附表所示。若电压低， 再测开关变压器T1次级输出电压，正常在交流5(5V左右。若电压正常，说明电容C3或整流二极管VD3损坏;若电压低，应检查开关变压器T1及其前级各元件。 6.总结 1( 二极管装错 本电路中，D2、D3、D4、D5、Z1五只二极管外形、颜色相同，体积小，型号字迹不易辩认，如不提醒，常有学生将这五只二极管装错。这五只二极管，D2、D3、D4为同一型号:1N4148，D5型号为C5V1，Z1型号为C2，后两只为稳压二极管。 2( 三极管装错 由于本电路采用分立元件，一共有7只三极管，其中Q2-Q7分别为S8050和S8550各3只，前者为NPN，后者为PNP，一字之差，学生很容易看错。而开关管Q1，安装时装错 D13001)竟然出现极性也是常见错误之一，本人甚至发现厂家提供的不同批次套件中Q1( 两种完全相反的排列～所以一定要求学生测量准确后再安装。 3( 其它常见错误 电解电容极性装错、色环电阻识别不熟导致装错、开关变压器安装前未测量确认三组绕组是否断线、发光二极管不懂判断极性导致装反等。 7.参考文献 现代电子工艺 主编王天曦，王豫明 清华大学出版社，2009.11 电子产品制造工艺 主编王卫平，陈粟宋 高等教育出版社，2005 电子设备结构与工艺 主编吴汉森 北京理工大学出版社，1995 电子工艺基础 主编王卫平 电子工业出版社，2003.09 电子工艺实习 主编姚宪华 郝俊青 清华大学出版社，2010 电子工艺训练教程 主编李敬伟，段维莲 电子工业出版社，