電能收集器硬件設(shè)計(jì)（附外文翻譯、電路原理圖及PCB圖）

1、 電能收集器硬件設(shè)計(jì)electrical energy collector hardware design 20122012 屆屆 電氣工程電氣工程 系系專專 業(yè)業(yè) 電子信息工程電子信息工程 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 完成日期完成日期 20122012 年年 5 5 月月 1515 日日畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)單畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)單學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)電子信息工程畢業(yè)設(shè)計(jì)題目電能收集器硬件設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱講師助教評(píng) 定 成 績(jī)指導(dǎo)教師得分評(píng)閱人得分答辯小組組長(zhǎng)得分成績(jī)：院長(zhǎng)(主任) 簽字：年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題 目電能收集器硬件設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)電子信息

2、工程承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位電氣工程系導(dǎo)師姓名導(dǎo)師職稱講師一、主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)一個(gè)電能收集充電器，該充電器的核心為直流電源變換器，它從一個(gè) 5v 直流電源中吸取電能，以盡可能大的電流充入一個(gè)可充電池。并在充電結(jié)束后可以在相同接口將電能輸出。二、基本要求1. 在充電電壓 5v，10%狀態(tài)下可以進(jìn)行充電，充電電流500ma 。2. 當(dāng)進(jìn)行放電時(shí) 電壓不低于 5v，放電電流可達(dá)到 1a。3具有保護(hù)電路，防止過(guò)壓，過(guò)充；以及具有輸出短路過(guò)載等保護(hù)。4采用標(biāo)準(zhǔn) usb 接口，進(jìn)行設(shè)計(jì)，方便充放電。4. 完成電路圖和印制板圖設(shè)計(jì)。三、主要技術(shù)指標(biāo)（或研究方法）1. 可采用專用電源芯片。2. 要有必要的充電指示，電源

3、容量 和放電指示。3完成電路原理圖、pcb 圖設(shè)計(jì)。4完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。5設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)正文不少于 1.5 萬(wàn)字，查閱文獻(xiàn)資料不少于 15 篇，其中外文文獻(xiàn) 2 篇以上，翻譯與課題有關(guān)的外文資料不少于 3000 漢字。四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn)dc-dc 電源變換技術(shù) 可充電電池充電技術(shù) 電源芯片應(yīng)用電壓監(jiān)測(cè)控制五、進(jìn)度計(jì)劃第 1 周： 開(kāi)題，完成開(kāi)題報(bào)告。第 2 周第 3 周： 資料收集，文獻(xiàn)閱讀。第 4 周第 8 周： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電路實(shí)現(xiàn)，程序仿真。第 9 周第 11 周： 期中檢測(cè)，系統(tǒng)綜合調(diào)試。第 12 周： 系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)完成。第 13 周第 14 周：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)。第 15 周第 16 周：

4、答辯環(huán)節(jié)。教研室主任簽字時(shí)間年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題目電能收集器硬件設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí) 專業(yè)電子信息工程1、研究背景電池充電是通過(guò)逆化學(xué)反應(yīng)將能量?jī)?chǔ)存到化學(xué)系統(tǒng)里實(shí)現(xiàn)的。由于使用的化學(xué)物質(zhì)的不同，電池有自己的特性。設(shè)計(jì)充電器時(shí)要了解這些特性，以防止過(guò)度充電損壞電池。一個(gè)好的充電器設(shè)計(jì)，不僅能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)充電電路的電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，針對(duì)這些參數(shù)的變化調(diào)整充電的電流、電壓，同時(shí)還能在較小充電電壓時(shí)對(duì)電池進(jìn)行充電。隨著科技的不斷進(jìn)步，和人類文明不斷發(fā)展，各類新型的充電器充斥著整個(gè)充電器行業(yè)，新鮮的想法，巧妙的靈感創(chuàng)造出各式各樣新型的充電器，這些充電器不僅在整個(gè)系統(tǒng)的元器件

5、集成方面更小型化，而且在電能收集途徑更方便。如太陽(yáng)能充電器、無(wú)線充電器、手動(dòng)充電器等等。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 鋰離子電池是目前比能量最高的一種便攜化學(xué)電源，它具有電壓高、比能量大、放電電壓平穩(wěn)、低溫性能好、安全性能優(yōu)以及貯存和工作壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。隨著當(dāng)今電子設(shè)備小型化和微型化的飛速發(fā)展，鋰離子電池的應(yīng)用也越來(lái)越得到重視。大部分的數(shù)碼產(chǎn)品也是采用鋰電池作為其能源提供端的。移動(dòng)電源概念是隨著目前數(shù)碼產(chǎn)品的普及和快速增長(zhǎng)而發(fā)展起來(lái)的，其定義就是方便易攜帶的大容量隨身電源。目前數(shù)碼產(chǎn)品功能日益多樣化，使用也更加頻繁，如何提高數(shù)碼產(chǎn)品使用時(shí)間，發(fā)揮其最大功用的問(wèn)題就凸顯重要了。移動(dòng)電源，就是針對(duì)并解決這一問(wèn)

6、題的最佳方案。擁有一塊電源，就可以在移動(dòng)狀態(tài)中隨時(shí)隨地為多種數(shù)碼產(chǎn)品提供電能(供電或充電)。三、研究方案 充電部分針對(duì) 5v 的輸入電壓，利用電源轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)降壓變換電路，達(dá)到輸出鋰電池充電電壓，從而達(dá)到為鋰電池充電的目的。放電部分，輸出電壓是 3.7v，利用電源轉(zhuǎn)換芯片，采用升壓變換電路，從而達(dá)到 5v 的輸出電壓。中間再加一個(gè)過(guò)充過(guò)放保護(hù)電路，利用電源芯片實(shí)現(xiàn)功能。此為該設(shè)計(jì)的研究方案。四、預(yù)期結(jié)果 符合了電能收集器的要求，根據(jù) 5v 輸入電壓，采用直流電源變換電路，實(shí)現(xiàn)了鋰電池充放電。符合了系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。電路設(shè)計(jì)上比較簡(jiǎn)化，減少了不必要的損耗。升壓和降壓變換電路的占空比控制在了合理的范

7、圍內(nèi)，提高了變換電路的效率。指導(dǎo)教師簽字時(shí) 間 年 月 日摘要隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，隨身攜帶式的電子產(chǎn)品也越來(lái)越多，如筆記本電腦、平板電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、便攜式dvd、pda、mp3、mp4、gps、保暖設(shè)備、醫(yī)療保健設(shè)備等。它們都要用到電池，但這些設(shè)備的原配電池都會(huì)因?yàn)殡姵厝萘康投荒軡M足設(shè)備的正常使用時(shí)間。當(dāng)出差或旅游時(shí)又是這些設(shè)備的工作高峰期，經(jīng)常在關(guān)鍵時(shí)刻電池沒(méi)有電了，讓我們感覺(jué)很無(wú)奈和無(wú)助。為了解決人們的這種煩惱問(wèn)題，電能收集器應(yīng)用而生。本課題設(shè)計(jì)了一種高效、低功耗的電能收集器。該設(shè)備作為電源儲(chǔ)備，為手機(jī)、mp3、mp4 等電子設(shè)備提供多次、充足的

8、電能。本文包括電源芯片 tp4056 構(gòu)成的直流-直流轉(zhuǎn)換器(dc-dc 轉(zhuǎn)換器)降壓電路，實(shí)現(xiàn)充電環(huán)節(jié)。電源芯片 mc34063 構(gòu)成的 dc-dc 升壓電路，實(shí)現(xiàn)放電環(huán)節(jié)。過(guò)充過(guò)放保護(hù)電路則由 dw01 配 mos 管8205a 來(lái)實(shí)現(xiàn)。該電能收集器在為鋰電池充電時(shí)充電電流可達(dá)到 500ma 。鋰電池進(jìn)行放電時(shí) 電壓不低于 5v，放電電流可達(dá)到 1a。具有保護(hù)電路，一旦過(guò)壓，過(guò)充，輸出短路等情況，會(huì)立即終止充放電狀態(tài)。此電能收集器不僅能為許多電子設(shè)備充電，同時(shí)自身儲(chǔ)能也很方便，滿足了戶外用戶的需求，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)適用性。關(guān)鍵詞：電能收集降壓電路升壓電路過(guò)沖過(guò)放保護(hù)電路 abstractwi

9、th the rapid development of global economy, people living standard rise ceaselessly, carry type of electronic products more and more, such as laptops, tablet pcs, mobile phones, digital cameras, video cameras, portable dvd, pda, mp3, mp4, gps, warm equipment, medical treatment and health care equipm

10、ent, etc. they all want to use the battery, but these devices will because the original battery capacity and low equipment can not meet the normal use of the time. when on business or travel is the equipment peak work, often in the key moment battery without electricity, let us feel very helpless an

11、d helpless. in order to solve the problem of the people worry, electrical energy collector born application.in this paper, a kind of high efficient, low power consumption of electric energy collector. the device as a power supply reserves, for mobile phones, mp3, mp4 and other electronic equipment p

12、rovided many times, plenty of electricity. this article include power chip tp4056 consists of the dc-dc converters (dc-dc converter circuit)step-down circuit, realize the charging link. mc34063 consists of the dc power supply dc-dc boost up circuit, achieve discharge link. overcharge discharge prote

13、ction circuit by the dw01 mos tube with 8205a to realize.the electrical energy collector for lithium batteries in charge when current can be up to 500 ma. lithium batteries for electric discharge voltage is not less than 5 v, discharge current can be up to 1 a. with the protection circuit, once over

14、-voltage, overcharge, output short circuit, etc, will immediately terminate charge and discharge status.the electrical energy collector for many electronic equipment not only charge, and their own energy storage very convenient also, meet the outdoor the needs of users, and has a strong suitability

15、of reality.key words：electrical energy collectstep-down circuit boost-up circuit overcharge discharge protection circuit目錄摘要v第 1 章緒論11.1課題研究的背景11.2課題研究的意義11.3課題研究的主要內(nèi)容1第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.1功能要求32.2設(shè)計(jì)思路32.3充電電池選擇方案32.4充電模塊選擇方案32.5放電模塊選擇方案42.6過(guò)充過(guò)放保護(hù)電路方案42.7總體設(shè)計(jì)框圖4第 3 章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)63.1概述63.2鋰電池63.3usb 接口83.4充電模

16、塊123.4.1tp4056 芯片的簡(jiǎn)介123.4.2充電模塊電路原理圖143.5放電模塊143.5.2放電模塊電路原理圖173.6過(guò)充過(guò)放保護(hù)電路模塊173.7 完整電路的原理圖194.1電能收集器在充電時(shí)的計(jì)算及測(cè)試結(jié)果:214.2電能收集器在放電時(shí)的計(jì)算及測(cè)試結(jié)果:214.3充放電指示介紹:22第 5 章結(jié)論和展望23參考文獻(xiàn)25致謝26附錄27附錄 a外文資料27附錄 b電路原理圖及 pcb 圖33石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1第 1 章緒論1.1課題研究的背景現(xiàn)在市場(chǎng)上，便攜式電子設(shè)備越來(lái)越多，市場(chǎng)上的充電器，只是電器和電源之間的連接適配器。此設(shè)備的電池容量和功耗卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不滿足市場(chǎng)的

17、要求，對(duì)日常生活特別是戶外生活造成諸多不便。我們大概都有過(guò)這樣的經(jīng)歷：當(dāng)出門(mén)在外，手機(jī)常常因?yàn)槭褂枚姵仉娏亢谋M，即使是帶著充電器，又找不到電源，實(shí)在是叫天天不應(yīng)，叫地地不靈，造成了很多遺憾。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，如何持續(xù)而方便地獲得穩(wěn)定電源，再度形成了市場(chǎng)瓶頸。為此，制作多功能、高效、低耗、安全的電能收集器，以滿足戶外需求，將有很大的實(shí)用價(jià)值。鋰離子電池具有體積小、重量輕、比能量高、壽命長(zhǎng)、可快速充電等優(yōu)點(diǎn)。相較于其它類型的電池而言，具有明顯優(yōu)越的綜合性能。1.2課題研究的意義鋰離子電池的高效快速充電將成為一種趨勢(shì)，另外，它的特點(diǎn)決定了它要求有性能完備、安全可靠的充電管理電路。隨著人們?nèi)粘Ｍ獬?/p>

18、活動(dòng)的頻繁，多功能大容量的移動(dòng)電源將會(huì)成為市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的另一個(gè)主要的方向。該產(chǎn)品可用來(lái)為mp3、mp4、手機(jī)等電子設(shè)備充電。1.3課題研究的主要內(nèi)容本論文主要是對(duì)鋰離子電池、usb 接口、開(kāi)關(guān)電源芯片的基本知識(shí)、概念的應(yīng)用學(xué)習(xí)和研究，以及對(duì)電路圖 pcb 圖的學(xué)習(xí)及制作。該設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一實(shí)現(xiàn)具有充放電功能的電能收集器，可以用市面上常見(jiàn)的 usb 接口對(duì)鋰電池充放電，同時(shí)保證鋰電池不會(huì)過(guò)充過(guò)放以燒壞鋰電池。本設(shè)計(jì)的主要工作有以下幾個(gè)方面：（1）整體方案的設(shè)計(jì)方案的選擇要符合設(shè)計(jì)的要求，既要保證設(shè)計(jì)的電路簡(jiǎn)單又要保證芯片的功能能夠?qū)崿F(xiàn)。本文研究設(shè)計(jì)的電能收集器是采用充電芯片 tp4056 和放電芯

19、片mc34063,以及保護(hù)電路芯片 dwo1 配 mos 管 8205a 來(lái)實(shí)現(xiàn)電能收集器的充電和放電功能。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2（2）程序流程圖一個(gè)程序要想實(shí)現(xiàn)其功能，不能沒(méi)有次序而盲目下手，必須對(duì)其有一個(gè)全面的了解后畫(huà)出流程框圖，然后逐個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)其功能，最終把模塊之間合理的連接起來(lái)，構(gòu)成完整程序。本設(shè)計(jì)的主要包括充電模塊、放電模塊、和防止電池過(guò)充過(guò)放保護(hù)電路模塊。（3）系統(tǒng)原理圖 pcb 圖及硬件調(diào)試實(shí)驗(yàn)本設(shè)計(jì)在進(jìn)行硬件原理分析后，需要連接實(shí)物進(jìn)行實(shí)際操作，檢驗(yàn)自己的設(shè)計(jì)是否可以行得通。需要在 protel99se 環(huán)境下畫(huà)出硬件原理圖 pcb 圖并進(jìn)行電氣測(cè)試，檢測(cè)無(wú)異議后進(jìn)

20、行硬件系統(tǒng)的調(diào)試實(shí)驗(yàn)，為了保證系統(tǒng)的可靠性分析查找，硬件的調(diào)試整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 2.1功能要求1、用 5v 電壓以盡可能大的電流給可充電池充電，充電電流500ma 。2.、當(dāng)電能收集器進(jìn)行放電時(shí) 電壓不低于 5v，放電電流可達(dá)到 1a。3、具有保護(hù)電路，防止過(guò)壓，過(guò)充；以及具有輸出短路過(guò)載等保護(hù)。2.2設(shè)計(jì)思路此次課題的系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)應(yīng)包括充電電池的選擇，充電模塊、放電模塊、過(guò)沖過(guò)放保護(hù)電路模塊功能的實(shí)現(xiàn)，這幾個(gè)大的部分組成。其中以可充電池作為核心展開(kāi)充電模塊、放電模塊和過(guò)充過(guò)放保護(hù)電路模塊的設(shè)計(jì)。充電模塊和放電模塊是兩個(gè)獨(dú)

21、立模塊，但都需要和過(guò)沖過(guò)放保護(hù)電路模塊結(jié)合在一起，以實(shí)現(xiàn)的課題要求。2.3充電電池選擇方案方案一：可用充電電池鎳鎘電池，鎳鎘電池已為大眾早期廣泛使用，可重覆約500 次之充放電，但約 10 次充放電后即會(huì)產(chǎn)生記憶效應(yīng)；缺點(diǎn)是，在充放電時(shí)，陰極會(huì)長(zhǎng)出鎘的針狀結(jié)晶，有時(shí)會(huì)穿透分隔物而引起內(nèi)部枝狀晶體式的短路。由于含有鎘之成份，因此必須回收。方案一：可用充電電池鋰離子電池，該電池具有體積小、重量輕、比能量高、壽命長(zhǎng)、可快速充電等優(yōu)點(diǎn)，且無(wú)記憶效應(yīng)，身薄容量大。相較于其它類型的電池而言，具有明顯優(yōu)越的綜合性能。鑒于上述對(duì)比與分析，本設(shè)計(jì)采用方案二。2.4充電模塊選擇方案方案一：可用電源芯片 tp405

22、6，tp4056 是一款完整的單節(jié)鋰離子電池采用恒定電流/恒定電壓線性充電器。其底部帶有散熱片的 sop8/msop8 封裝與較少的外部元件數(shù)目使得 tp4056 成為便攜式應(yīng)用的理想選擇。tp4056 可以適合 usb 電源和適配器電源工作，且性價(jià)比很高，可完全實(shí)現(xiàn)功能要求。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4方案二： 采用電源芯片 bq24070，由于該芯片成本較高且輸出電流達(dá)不到要求的 500ma，電路也比較復(fù)雜，并不適合該設(shè)計(jì)。鑒于上述對(duì)比與分析，本設(shè)計(jì)采用方案一。2.5放電模塊選擇方案方案一：采用電源芯片 mc34063，34063 由于價(jià)格便宜，開(kāi)關(guān)峰值電流達(dá)1.5a，電路簡(jiǎn)單且效率滿

23、足一般要求，且此芯片市面上很容易買(mǎi)到。方案二：采用電源芯片 gs1661，由于該芯片是新生產(chǎn)的芯片價(jià)格比較昂貴，且市面上很難買(mǎi)到，雖然能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但鑒于客觀事實(shí)，還是放棄。鑒于上述對(duì)比與分析，本設(shè)計(jì)采用方案一。2.6過(guò)充過(guò)放保護(hù)電路方案選用芯片 dwo1 配 mos 管 8205a 實(shí)現(xiàn)該方案。由于該方案電路簡(jiǎn)單功能輕松實(shí)現(xiàn)，故直接選擇。2.7總體設(shè)計(jì)框圖按照系統(tǒng)功能的具體要求，在保證實(shí)現(xiàn)其功能的然礎(chǔ)上，盡可能降低系統(tǒng)成本?？傮w設(shè)計(jì)方案圍繞上述思想，初步確定系統(tǒng)的方案如圖 2-1 所示。 usb 接口放電電子設(shè)備電量指示放電電路防過(guò)充電路紅燈閃綠燈亮鋰電池防過(guò)放電路充電電路usb 接口充

24、滿紅燈滅綠燈亮充電紅燈亮綠燈滅充電石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)5 圖 2-1 電能收集器流程圖石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6第 3 章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1概述此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要由 3 個(gè)大的模塊構(gòu)成，分別是充電模塊、放電模塊、防止過(guò)充過(guò)放保護(hù)電路模塊。其中充電模塊和放電模塊是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊，但他們都要通過(guò)防止過(guò)沖過(guò)放保護(hù)電路模塊來(lái)與鋰電池相連，從而實(shí)現(xiàn)功能又不至于損害到鋰電池的壽命。3.2鋰電池當(dāng)今社會(huì)，鋰離子電池已經(jīng)成為我們生活中必不可缺的部分，平均每個(gè)人擁有好幾塊鋰電池，不論是手機(jī)，還是筆記本電腦還是數(shù)碼相機(jī)的舞臺(tái)，也都少不了鋰離子電池的身影。 隨著鋰在動(dòng)力電池和儲(chǔ)能等新興領(lǐng)域應(yīng)用

25、的快速增長(zhǎng)，鋰動(dòng)力電池有望成為鋰消費(fèi)的最大領(lǐng)域，全球鋰行業(yè)正迎來(lái)歷史性的發(fā)展機(jī)遇。通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我相信我會(huì)對(duì)鋰離子電池有一個(gè)更加清晰的認(rèn)識(shí)。首先，鋰電池是如何站在眾多電池的肩膀上發(fā)展起來(lái)的。世界上第一個(gè)電池是由意大利人伏打發(fā)明的，伏打電堆，跟原電池差不多，世界上第一個(gè)可充電電池法國(guó)人普蘭特發(fā)明的鉛酸蓄電池，隨后還有鎳鎘鎳氫電池，直到 1991 年鋰離子電池問(wèn)世并商業(yè)化生產(chǎn)，鋰離子電池以容量大，電壓高，循環(huán)性能好等優(yōu)越性能在眾電池中脫穎而出，成為最理想最有前途的電池，但鋰電池的發(fā)展也并不是一翻風(fēng)順，它經(jīng)歷了由金屬鋰電池發(fā)展到鋰離子電池的過(guò)程。金屬鋰電池，是指直接由金屬鋰參與的電池，而鋰離子電

26、池中就沒(méi)有金屬鋰了而是鋰的化合物。其中金屬鋰電池又包括鋰一次電池和鋰二次電池，而鋰離子電池只有二次電池。一次電池是不能充電的電池，二次電池則可以充電。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)7圖1-1鋰離子電池原理圖我們最熟悉的金屬鋰一次電池便是手表，計(jì)算器和電腦主板中經(jīng)常使用的紐扣電池，它是典型的鋰錳一次電池，但是這種電池只能用一次，不夠環(huán)保。自然要發(fā)展可以循環(huán)使用的二次電池，鋰二次電池曾經(jīng)在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)研究的都非常熱門(mén)，但至今以金屬鋰為負(fù)極的二次電池都沒(méi)有投入生產(chǎn)，這是為什么呢？關(guān)鍵是安全問(wèn)題。首先看一下鋰二次電池的工作原理。放電過(guò)程與前面相同，充電時(shí)過(guò)程相反，外電路給負(fù)極提供了很多電子，鋰離子

27、在負(fù)極獲得電子而析出，問(wèn)題就出在金屬鋰析出的過(guò)程發(fā)生了枝晶偏析，即形成了樹(shù)枝狀的晶體，等樹(shù)枝長(zhǎng)的足夠大便從正極連到了負(fù)極，發(fā)生了短路，鋰電池便要發(fā)生爆炸。所以此時(shí)鋰二次電池的發(fā)展便遇到了巨大的瓶頸。研究人員不得不去尋找一種能夠吸收金屬鋰防止枝晶偏析的物質(zhì)來(lái)代替鋰做負(fù)極，這個(gè)偉大的想法源于 1981 年 bell 實(shí)驗(yàn)室，而他們找的這種物質(zhì)也是我們?cè)偈煜げ贿^(guò)石墨。大家都知道，石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，層間距是0.355nm，而鋰離子只有 0.7 個(gè)埃，所以很容易插入石墨中，形成組成為 c6li 的石墨層間化合物，這樣就避免了充電過(guò)程中鋰的枝晶偏析問(wèn)題，成功解決了二次電池的安全性問(wèn)題，直接導(dǎo)致了鋰離子電池

28、的產(chǎn)生。經(jīng)過(guò)研究人員不斷的努力便得到了我們現(xiàn)在使用的商業(yè)化鋰離子電池。鋰電池和鋰離子電池是 20 世紀(jì)開(kāi)發(fā)成功的新型高能電池。鋰電池一般指鋰一次電池和鋰二次電池。這種電池的負(fù)極是金屬鋰，正極用 mno2，socl2，等。鋰一次電池的研究始于 20 世紀(jì) 50 年代，70 年代進(jìn)入實(shí)用化。因其具有比能量高、電池電壓高、工作溫度范圍寬、貯存壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于軍事和民用石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)8小型電器中，如移動(dòng)電話、便攜式計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)等，部分代替了傳統(tǒng)電池。鋰二次電池安全性能尚未完全解決，仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段。鋰離子電池研究始于 20 世紀(jì) 80 年代，1990 年日本 na

29、goura 等人研制成以石油焦為負(fù)極、lic002 為正極的鋰離子二次電池。同年，moll 和 sony 電池公司宣稱將推出以碳為負(fù)極的鋰離子電池。1991 年，日本索尼電池部與能源技術(shù)公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一種以聚糖醇熱解碳(pfa)為負(fù)極的鋰離子電池。1993 年，美國(guó) bellcore(貝爾電訊公司)首先報(bào)導(dǎo)了采用 pvdf 工藝制造成聚合物鋰離子電池(plib)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)聚合物鋰離子電池的廠家也在 20 世紀(jì) 90 年代相繼問(wèn)世，1999 年 12 月廈門(mén)寶龍工業(yè)有限公司、2000 年 7 月廣東惠州 tcl 金能電池有限公司先后投產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界鋰離子電池的產(chǎn)量增長(zhǎng)速度很快。聚合物鋰離子電

30、池容量比目前的液態(tài)鋰離子電池容量大一些，且由于聚合物電池材料柔軟，電池不漏液，易于制成超薄型和任意形狀的電池。因此，聚合物鋰離子電池是小型電器，如筆記本電腦、移動(dòng)電話、攝像機(jī)、照相機(jī)等的理想電源。 一般鋰電池單節(jié)標(biāo)稱電壓為 3.6v3.7v，充電時(shí)，一般要求采用限壓限流法，首先恒流充電，即電流一定，充電電流按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的低倍率充電是 012c(仲裁充電制式) ,最大不超過(guò) 1c；而電池電壓隨著充電過(guò)程逐步升高，當(dāng)電池端電壓達(dá)到終止電壓 4.20.05v 時(shí)，應(yīng)改恒流充電為恒壓小電流。充電模塊即使把 5v 直流電源變?yōu)?3.7v 直流電源，放電模塊是把 3.7v 直流電源變?yōu)?5v 直流電源。

31、 3.3usb 接口 usb 全稱為 universal serial bus，即通用串行總線。它使得計(jì)算機(jī)周邊設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)化，它的優(yōu)點(diǎn)是支持熱插拔、在開(kāi)機(jī)情況下，可以安全地連接或斷開(kāi)設(shè)備，達(dá)到真正的即插即用。隨著各種數(shù)碼設(shè)備的大量普及，特別是 mp3 和數(shù)碼相機(jī)的普及，我們周?chē)膗sb 設(shè)備漸漸多了起來(lái)。然而這些設(shè)備雖然都是采用了 usb 接口，但是這些設(shè)備的數(shù)據(jù)線并不完全相同。這些數(shù)據(jù)線在連接 pc 的一端都是相同的，但是在連接設(shè)備端的時(shí)候，通常出于體積的考慮而采用了各種不同的接口。usb（universal serial bus）通用串行總線，是一種連接外部串行設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

32、接駁外圍設(shè)備(如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、打印機(jī)等)的輸入/輸出。usb 使用一個(gè) 4 針插頭作為標(biāo)準(zhǔn)插頭與外部設(shè)備進(jìn)行連接。 在這個(gè) 4 針插頭中，有兩針為數(shù)據(jù)通信線，而外側(cè)的兩針則為外部設(shè)備提供電源。 按照 usb 規(guī)范，每個(gè) usb 接口應(yīng)能提供 500ma 的電流輸出；由 usb 主機(jī)或帶電源的集線器提供的 usb 接口，所接石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)9外設(shè)端的最小可用電壓為 4.5v，而由 usb 總線驅(qū)動(dòng)的集線器能提供的最小則應(yīng)為4.35v。值得注意的是，雖然 usb 規(guī)范定義了提供的電流上限不得超過(guò) 0.5a，但實(shí)際上 usb 端口輸出的電流經(jīng)常超過(guò)幾安培。usb 就是設(shè)備插架的一種規(guī)范。

33、在 usb 方式下，所有的外設(shè)都在機(jī)箱外連接，連接外設(shè)不必再打開(kāi)機(jī)箱；允許外設(shè)熱插拔，而不必關(guān)閉主機(jī)電源。usb 采用級(jí)聯(lián)方式，即每個(gè) usb 設(shè)備用一個(gè) usb 插頭連接到一個(gè)外設(shè)的 usb 插座上，而其本身又提供一個(gè) usb 插座供下一個(gè) usb 外設(shè)連接用。通過(guò)這種類似菊花鏈?zhǔn)降倪B接，一個(gè) usb 控制器可以連接多達(dá) 127 個(gè)外設(shè)，實(shí)際上只有 111 個(gè)外設(shè).而每個(gè)外設(shè)間距離（線纜長(zhǎng)度）可達(dá) 5 米。usb 能智能識(shí)別usb 鏈上外圍設(shè)備的插入或拆卸，usb 為 pc 的外設(shè)擴(kuò)充提供了一個(gè)很好的解決方案。目前常見(jiàn)的 usb 接頭有兩種，一種是“方的” ，另一種是“扁的” ，前一種就是常

34、說(shuō)的 a 型頭，后一種為 b 型頭。兩種接頭都有四個(gè)引腳，中間兩個(gè)用來(lái)傳輸資料，側(cè)面兩個(gè)給 usb 設(shè)備提供電源。接頭設(shè)計(jì)合理，用戶不會(huì)插錯(cuò)的。usb 接口如 3-1 a 型公口、3-2 mini b 型 5pin 接口、3-3usb 接口定義和表 3-1usb 引腳定義所示：石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)10圖 3-1usb a 型公口圖 3-2mini b 型 5pin 接口石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)11圖 3-3usb 接口定義表 3-1usb 引腳定義引腳功能顏色備注1v bus紅電源正 5v2data-白數(shù)據(jù)-3data+綠數(shù)據(jù)+4gnd黑地石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)123.

35、4充電模塊3.4.1tp4056 芯片的簡(jiǎn)介功能特性： tp4056 由于采用了內(nèi)部 pmosfet 架構(gòu)，加上防倒充電路，所以不需要外部隔離二極管。熱反饋可對(duì)充電電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以便在大功率操作或高環(huán)境溫度條件下對(duì)芯片溫度加以限制。充電電壓固定于 4.2v，而充電電流可通過(guò)一個(gè)電阻器進(jìn)行外部設(shè)置。當(dāng)充電電流在達(dá)到最終浮充電壓之后降至設(shè)定值 1/10 時(shí)，tp4056 將自動(dòng)終止充電循環(huán)。 當(dāng)輸入電壓（交流適配器或 usb 電源）被拿掉時(shí)，tp4056 自動(dòng)進(jìn)入一個(gè)低電流狀態(tài)，將電池漏電流降至 2ua 以下。tp4056 在有電源時(shí)也可置于停機(jī)模式，以而將供電電流降至 55ua。特點(diǎn)高達(dá) 1

36、000ma 的可編程充電電流無(wú)需 mosfet、檢測(cè)電阻器或隔離二極管用于單節(jié)鋰離子電池、采用 sop 封裝的完整線性充電器恒定電流/恒定電壓操作，并具有可在無(wú)過(guò)熱危險(xiǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)充電速率最大化的熱調(diào)節(jié)功能精度達(dá)到1%的 4.2v 預(yù)設(shè)充電電壓用于電池電量檢測(cè)的充電電流監(jiān)控器輸出自動(dòng)再充電充電狀態(tài)雙輸出、無(wú)電池和故障狀態(tài)顯示c/10 充電終止待機(jī)模式下的供電電流為 55ua石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)132.9v 涓流充電軟啟動(dòng)限制了浪涌電流電池溫度監(jiān)測(cè)功能采用 8 引腳 sop-pp 封裝 tp4056 引腳圖如下： 圖 3-1tp4056 芯片 管腳說(shuō)明： temp（引腳 1）：電池溫度

37、檢測(cè)輸入端。將 temp 管腳接到電池的 ntc 傳感器輸出端。如果 temp 管腳的電壓小于輸入電壓的 45或者大于輸入電壓的 80，意味著電池溫度過(guò)低或過(guò)高，則充電被暫停。 如果 temp 直接接 gnd，電池溫度檢測(cè)功能取消，其他充電功能正常。 prog（引腳 2）：恒流充電電流設(shè)置和充電電流監(jiān)測(cè)端。從 prog 管腳連接一個(gè)外部電阻到地端可以對(duì)充電電流進(jìn)行編程。在預(yù)充電階段，此管腳的電壓被調(diào)制在 0.1v；在恒流充電階段，此管腳的電壓被固定在 1v。 rprog 與充電電流的關(guān)系確定為 2000k 對(duì)應(yīng)電流 580ma。 gnd（引腳 3）：電源地。 vcc(引腳 4)：輸入電壓正輸入

38、端。此管腳的電壓為內(nèi)部電路的工作電源。當(dāng)vcc 與 bat 管腳的電壓差小于 30mv 時(shí)，tp4056 將進(jìn)入低功耗的停機(jī)模式，此時(shí)bat 管腳 的電流小于 2ua。 bat（引腳 5）：電池連接端。將電池的正端連接到此管腳。在芯片被禁止工作或者睡眠模式，bat 管腳的漏電流小于 2ua。bat 管腳向電池提供充電電流和石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)144.2v 的限制電壓。 stday（引腳 6）：電池充電完成指示端。當(dāng)電池充電完成時(shí) 被內(nèi)部開(kāi)關(guān)拉到低電平，表示充電完成。除此之外，管腳將處于高阻態(tài)。 chrg（引腳 7）漏極開(kāi)路輸出的充電狀態(tài)指示端。當(dāng)充電器向電池充電時(shí)， 管腳被內(nèi)部開(kāi)關(guān)拉

39、到低電平，表示充電正在進(jìn)行；否則 管腳處于高阻態(tài)。 ce（引腳 8）芯片始能輸入端。高輸入電平將使 tp4056 處于正常工作狀態(tài)；低輸入電平使 tp4056 處于被禁止充電狀態(tài)。ce 管腳可以被 ttl 電平或者 cmos電平驅(qū)動(dòng)。 3.4.2充電模塊電路原理圖圖3-2tp4056充電模塊電路原理圖 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)153.5放電模塊3.5.1mc34063 芯片簡(jiǎn)介： mc34063 是一單片雙極型線性集成電路，專用于直流-直流變換器控制部分。片內(nèi)包含有溫度補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源、一個(gè)占空比周期控制振蕩器、驅(qū)動(dòng)器和大電流輸出開(kāi)關(guān)，能輸出 1.5a 的開(kāi)關(guān)電流。它能使用最少的外接元件構(gòu)

40、成開(kāi)關(guān)式升壓變換器、降壓式變換器和電源反向器。 特點(diǎn)： *能在 3.0-40v 的輸入電壓下工作 *短路電流限制 *低靜態(tài)電流 *輸出開(kāi)關(guān)電流可達(dá) 1.5a（無(wú)外接三極管） *輸出電壓可調(diào) *工作振蕩頻率從 100hz 到 100khz mc34063 引腳圖及原理框圖： 圖3-3mc34063原理框圖 mc34063 電路原理 ： 振蕩器通過(guò)恒流源對(duì)外接在 ct 管腳(3 腳)上的定時(shí)電容不斷地充電和放電以產(chǎn)石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)16生振蕩波形。充電和放電電流都是恒定的，振蕩頻率僅取決于外接定時(shí)電容的容量。與門(mén)的 c 輸入端在振蕩器對(duì)外充電時(shí)為高電平，d 輸入端在比較器的輸入電平低于

41、閾值電平時(shí)為高電平。當(dāng) c 和 d 輸入端都變成高電平時(shí)觸發(fā)器被置為高電平，輸出開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通;反之當(dāng)振蕩器在放電期間，c 輸入端為低電平，觸發(fā)器被復(fù)位，使得輸出開(kāi)關(guān)管處于關(guān)閉狀態(tài)。 通過(guò)電感的儲(chǔ)存釋放能量，使其兩端的電動(dòng)勢(shì)極性與電源極性相同，相當(dāng)于兩個(gè)電源串聯(lián)，因而得到的負(fù)載電壓高于電源電壓，只要開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率相對(duì)于負(fù)載的時(shí)間常數(shù)足夠高，負(fù)載上便可得到持續(xù)恒定的直流電流。 電流限制通過(guò)檢測(cè)連接在 vcc（即 6 腳）和 7 腳之間采樣電阻（rsc）上的壓降來(lái)完成，當(dāng)檢測(cè)到電阻上的電壓降接近超過(guò) 300 mv 時(shí)，電流限制電路開(kāi)始工作，這時(shí)通過(guò) ct 管腳(3 腳) 對(duì)定時(shí)電容進(jìn)行快速充電

42、以減少充電時(shí)間和輸出開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，結(jié)果是使得輸出開(kāi)關(guān)管的關(guān)閉時(shí)間延長(zhǎng)。 線性穩(wěn)壓電源效率低，所以通常不適合于大電流或輸入、輸出電壓相差大的情況。開(kāi)關(guān)電源的效率相對(duì)較高，而且效率不隨輸入電壓的升高而降低，電源通常不需要大散熱器，體積較小，因此在很多應(yīng)用場(chǎng)合成為必然之選。開(kāi)關(guān)電源按轉(zhuǎn)換方式可分為斬波型、變換器型和電荷泵式，按開(kāi)關(guān)方式可分為軟開(kāi)關(guān)和硬開(kāi)關(guān)。 mc34063 引腳圖如下： 圖 3-3mc34063 芯片 管腳說(shuō)明：1 腳：開(kāi)關(guān)管 t1 集電極引出端；2 腳：開(kāi)關(guān)管 t1 發(fā)射極引出端；石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)17 3 腳：定時(shí)電容 ct 接線端；調(diào)節(jié) ct 可使工作頻率在 1

43、00100khz范圍內(nèi)變化； 4 腳：電源地； 5 腳：電壓比較器反相輸入端，同時(shí)也是輸出電壓取樣端；使用時(shí)應(yīng)外接兩個(gè)精度不低于 1的精密電阻； 6 腳：電源端； 7 腳：負(fù)載峰值電流（ipk）取樣端；6，7 腳之間電壓超過(guò) 300mv時(shí)，芯片將啟動(dòng)內(nèi)部過(guò)流保護(hù)功能；8 腳：驅(qū)動(dòng)管 t2 集電極引出端。3.5.2放電模塊電路原理圖圖 3-4mc34063 放電模塊電路原理圖3.6過(guò)充過(guò)放保護(hù)電路模塊石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)18 下面以 dw01 配 mos 管 8205a 進(jìn)行講解: 保護(hù)電路原理圖如下： 圖 3-5保護(hù)板原理圖1.鋰電池保護(hù)板其正常工作過(guò)程為: 當(dāng)電芯電壓在 2.5v

44、至 4.3v 之間時(shí)，dw01 的第 1 腳、第 3 腳均輸出高電平(等于供電電壓)，第二腳電壓為 0v。此時(shí) dw01 的第 1 腳 、第 3 腳電壓將分別加到 8205a 的第 5、4 腳，8205a 內(nèi)的兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)因其 g 極接到來(lái)自 dw01 的電壓，故均處于導(dǎo)通狀態(tài)，即兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)均處于開(kāi)狀態(tài)。此時(shí)電芯的負(fù)極與保護(hù)板的 p-端相當(dāng)于直接連通，保護(hù)板有電壓輸出。2.保護(hù)板過(guò)放電保護(hù)控制原理:當(dāng)電芯通過(guò)外接的負(fù)載進(jìn)行放電時(shí),電芯的電壓將慢慢降低,同時(shí) dw01 內(nèi)部將通過(guò) r1 電阻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電芯電壓,當(dāng)電芯電壓下降到約 2.3v 時(shí) dw01 將認(rèn)為電芯電壓已處于過(guò)放電電壓狀態(tài)，便立即

45、斷開(kāi)第 1 腳的輸出電壓，使第 1 腳電壓變?yōu)?v，8205a 內(nèi)的開(kāi)關(guān)管因第 5 腳無(wú)電壓而關(guān)閉。此時(shí)電芯的 b-與保護(hù)板的 p-之間處于斷開(kāi)狀態(tài)。即電芯的放電回路被切斷，電芯將停止放電。保護(hù)板處于過(guò)放電狀態(tài)并一直保持。等到保護(hù)板的 p 與 p-間接上充電電壓后，dw01 經(jīng) b-檢測(cè)到充電電壓后便立即停止過(guò)放電狀態(tài)，重新在第 1 腳輸出高電壓，使 8205a 內(nèi)的過(guò)放電控制管導(dǎo)通，即電芯的 b-與保護(hù)板的 p-又重新接上，電芯經(jīng)充電器直接充電。3.保護(hù)板過(guò)充電保護(hù)控制原理:當(dāng)電池通過(guò)充電器正常充電時(shí),隨著充電時(shí)間的增加,電芯的電壓將越來(lái)越高，當(dāng)電芯電壓升高到 4.4v 時(shí),dw01 將認(rèn)為

46、電芯電壓已處于過(guò)充電電壓狀態(tài)，便立即斷開(kāi)第 3 腳的輸出電壓，使第 3 腳電壓變?yōu)?0v，8205a 內(nèi)的開(kāi)關(guān)管因第 4 腳無(wú)電壓而關(guān)閉。此時(shí)電芯的 b-與保護(hù)板的 p-之間處于斷開(kāi)狀態(tài)。即電芯的充電回路被切斷，電芯將停止充電。保護(hù)板處于過(guò)充電狀態(tài)并一直保持。等到保護(hù)板的 p 與 p-間接上石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)19放電負(fù)載后，因此時(shí)雖然過(guò)充電控制開(kāi)關(guān)管關(guān)閉,但其內(nèi)部的二極管正方向與放電回路的方向相同,故放電回路可以進(jìn)行放電,當(dāng)電芯的電壓被放到低于 4.3v 時(shí),dw01 停止過(guò)充電保護(hù)狀態(tài)重新在第 3 腳輸出高電壓，使 8205a 內(nèi)的過(guò)充電控制管導(dǎo)通，即電芯的 b-與保護(hù)板 p-又

47、重新接上，電芯又能進(jìn)行正常的充放電.4.保護(hù)板短路保護(hù)控制原理:如圖所示，在保護(hù)板對(duì)外放電的過(guò)程中，8205a 內(nèi)的兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)并不完全等效于兩個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)，而是等效于兩個(gè)電阻很小的電阻，并稱為 8205a 的導(dǎo)通內(nèi)阻， 每個(gè)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通內(nèi)阻約為 30mu 03a9 共約為 60mu 03a9，加在 g 極上的電壓實(shí)際上是直接控制每個(gè)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通電阻的大小當(dāng) g 極電壓大于 1v 時(shí)，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很小(幾十毫歐)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合，當(dāng) g 極電壓小于 0.7v 以下時(shí)，開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通內(nèi)阻很大(幾 m)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。電壓 ua 就是 8205a 的導(dǎo)通內(nèi)阻與放電電流產(chǎn)生的電壓，負(fù)載電流增大則 u

48、a 必然增大,因 ua0.006liua 又稱為 8205a 的管壓降，ua 可以簡(jiǎn)接表明放電電流的大小。上升到 0.2v 時(shí)便認(rèn)為負(fù)載電流到達(dá)了極限值，于是停止第 1 腳的輸出電壓，使第 1 腳電壓變?yōu)?0v、8205a 內(nèi)的放電控制管關(guān)閉，切斷電芯的放電回路，將關(guān)斷放電控制管。換言之 dw01 允許輸出的最大電流是 3.3a，實(shí)現(xiàn)了過(guò)電流保護(hù)。5. 短路保護(hù)控制過(guò)程:短路保護(hù)是過(guò)電流保護(hù)的一種極限形式，其控制過(guò)程及原理與過(guò)電流保護(hù)一樣，短路只是在相當(dāng)于在 p p-間加上一個(gè)阻值小的電阻(約為 0)使保護(hù)板的負(fù)載電流瞬時(shí)達(dá)到 10a 以上，保護(hù)板立即進(jìn)行過(guò)電流保護(hù)。 3.7 完整電路的原理圖

49、 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)20104uf123456788502a123456dwo11001kb-b+10uf10uf紅led紅led0.42k1k1kvcc4ce8chrg7stdby6bat5temp1prog2gnd3tp4056vin5vdrvc8ipk7vcc6fb5swc1tc3gnd4swe2mc34063c2330pf+c1100uf+c3100ufd2dioded1diodeq1pss8550cr1200r20.22r43kl168uhr31kvout5vk1圖 3-6電路原理圖第 4 章理論計(jì)算及測(cè)試結(jié)果分析 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)214.1電能收集器在充電

50、時(shí)的計(jì)算及測(cè)試結(jié)果:在圖 3-2 中，芯片 tp4056 的引腳 2 prog 所連電阻 r 決定了充電電流 i 的大小，計(jì)算公式如(4-1)： i=1200/r (4-1) 電阻 r 與充電電流 i 的實(shí)際測(cè)得關(guān)系確定可得表 4-1：4-1 電阻 r 與充電電流 i 實(shí)際關(guān)系表r(k)i(ma)305020701013052504300340025801.666901.57801.339001.21000課題要求充電電流500ma，所以我選擇電阻 2k，充電電流可達(dá)到 580ma。4.2電能收集器在放電時(shí)的計(jì)算及測(cè)試結(jié)果:在圖 3-4 中，電阻 r3 和 r4 決定了輸出電壓 vout 的大

51、小，計(jì)算公式如(4-2)： vout=1.25*(r3+r4)/r3 (4-2)電阻 r3 和 r4 與輸出電壓 vout 的實(shí)際測(cè)得關(guān)系確定可得表 4-2：4-1 電阻 r3 和 r4 與輸出電壓 vout 的實(shí)際關(guān)系表r3(k)r4(k)vout(v)123.92135.04222.52233.83課題要求輸出電壓5v，所以我選擇電阻 r3 為 1k，電阻 r4 為 3k，輸出電壓可達(dá)石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)22到可達(dá)到 5.04v，符合要求。4.3充放電指示介紹:充電指示燈介紹：充電時(shí)打開(kāi)開(kāi)關(guān) k1，紅燈亮綠燈滅；充滿時(shí)紅燈滅綠燈亮；無(wú)電池時(shí)接入 usb接口紅燈閃綠燈亮；保護(hù)電路啟

52、動(dòng)時(shí)紅燈滅綠燈滅。放電時(shí)關(guān)閉開(kāi)關(guān) k1，接入的負(fù)載會(huì)有電池容量指示標(biāo)志，這里就不再重復(fù)了。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)23第 5 章結(jié)論和展望 本設(shè)計(jì)是以電源芯片為核心部件的硬件系統(tǒng)，利用芯片功能，最終基本上實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)要求。雖然系統(tǒng)還存在一些不足，比如線路安排不盡合理，放電效率不是很高等問(wèn)題，我們嘗試了很多改進(jìn)的方法，雖然效果不理想，但是，我們還是從中學(xué)到了很多的解決問(wèn)題的方法。圖-1 就是本次設(shè)計(jì)的實(shí)物圖。圖 4-1實(shí)物圖 經(jīng)過(guò)近幾個(gè)月的奮斗，從確定題目，到后來(lái)查找資料，理論學(xué)習(xí)，實(shí)物制作和一些調(diào)試，這一切都使我的理論知識(shí)和動(dòng)手能力有了很大的提高。了解了電源芯片的硬件結(jié)構(gòu)，對(duì)電源芯片的工作

53、方式有了很大的認(rèn)知。同時(shí)，對(duì)一些設(shè)備比如肖特基二極管等有了一定的了解！學(xué)會(huì)了對(duì)一項(xiàng)工程如何設(shè)計(jì)：首先，要分析需要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)什么功能，需要什么器件；然后，針對(duì)設(shè)計(jì)購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的硬件，選用硬件時(shí)不僅要選用經(jīng)濟(jì)的，更重要的是如何能更精確更方便的完成系統(tǒng)的要求。最后，通過(guò)各種測(cè)試與調(diào)試，讓設(shè)計(jì)更好的完成系統(tǒng)要求。 但因?yàn)槲业乃接邢?，此設(shè)計(jì)中也存在一定的瑕疵。譬如說(shuō)電池溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并沒(méi)有在設(shè)計(jì)之列。同時(shí)如果加入屏幕顯示電池電量裝置，其效果會(huì)更加的良好。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)24電能收集器是現(xiàn)在最為常見(jiàn)的充放電設(shè)備，而為鋰電池充放電的電能收集器，更是成為了當(dāng)今廠商爭(zhēng)相生產(chǎn)的電子產(chǎn)品。隨著電能收

54、集器開(kāi)發(fā)技術(shù)的快速發(fā)展及其在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)電子產(chǎn)品的小型化和智能化要求越來(lái)越高，作為高新技術(shù)之一的電源芯片以其體積小、價(jià)格低、可靠性高、適用范圍大等諸多優(yōu)勢(shì)，在數(shù)碼領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。所以，在以后的發(fā)展中電能收集器會(huì)更加智能化，人性化，也會(huì)融入到其他行業(yè)當(dāng)中。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)25參考文獻(xiàn)1 錢(qián)聰.電子線路分析與設(shè)計(jì) 西安：陜西人民出版社，20022 江曉安.模擬電子技術(shù) 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20023 蘇麗萍.電子技術(shù)基礎(chǔ) 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20024 李雅軒.模擬電子技術(shù) 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20005 童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京

55、：高等教育出版社，20016 談文心.模擬集成電路原理及應(yīng)用 西安：西安交通大學(xué)出版社，19957 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京：高等教育出版社，20028 戴伏生.基礎(chǔ)電子線路設(shè)計(jì)與實(shí)踐 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，20029 李雄杰.模擬電子技術(shù)教程 北京：電子工業(yè)出版社，2004.910 郭維芹.模擬電子技術(shù)北京：科學(xué)出版社出版，1993.811張毅剛.mcs-51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) 哈爾濱：工業(yè)大學(xué)出版社，199712趙修科.開(kāi)關(guān)電源中的磁性元件 遼寧：科學(xué)技術(shù)出版社，2002.113s.maniktala.王志強(qiáng)譯.開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)與優(yōu)化 北京：電子工業(yè)出版社，2006.1214marty br

56、own.李志文譯.開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)指南 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.615s.maniktala.switching power supplies a to z newens,2006.7石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)26致謝經(jīng)過(guò)數(shù)月的努力，在老師和同學(xué)幫助下，我完成了大學(xué)生涯的最后一段歷程-“畢業(yè)設(shè)計(jì)” 。在此，特向所有曾經(jīng)幫助、鼓勵(lì)過(guò)我的老師和同學(xué)們致以最衷心的感謝！ 首先,感謝我的指導(dǎo)教師王翠楊老師和張飛雄老師，他們?cè)陬}目的選擇、方向都給予我莫大的幫助。 ，兩位老師淵博的學(xué)識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)都給我留下了深刻的印象，這不僅使受益非淺，而且也培養(yǎng)了我嚴(yán)肅認(rèn)真的科研態(tài)度和真抓實(shí)干的動(dòng)手能力。這

57、將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作乃至一生產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。同時(shí)還要感謝徐妙老師及在設(shè)計(jì)中指導(dǎo)過(guò)我的老師,謝謝你們對(duì)我的幫助。的確，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我動(dòng)手能力的一次鍛煉，使我受益非淺，我感覺(jué)通過(guò)這一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，不但實(shí)踐能力增強(qiáng)了許多，而且在理論上也有了更深的認(rèn)識(shí)。這都離不開(kāi)老師們平時(shí)的諄諄教誨和盡心輔導(dǎo)。一股暖意細(xì)水長(zhǎng)流，源自內(nèi)心而又淌遍全身，豈是三言兩語(yǔ)能夠說(shuō)得清，道得明的。我恨我無(wú)法用準(zhǔn)確生動(dòng)的語(yǔ)言來(lái)淋漓盡致地描述自己的真實(shí)感受，只好將它深深地埋在心底，化作一道虔誠(chéng)的祝福：愿導(dǎo)師合家歡樂(lè)，一生平安。同時(shí)，也將祝福送給每一位幫助過(guò)我的師長(zhǎng)。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)27附錄附錄 a外文資料intro

58、duction to dwo1+general descriptiona,description dw01 + is a li-ion battery protective circuit, to avoid lithium battery for charging, discharge, too much electricity lead to shorten battery life or the battery is damaged and of the design. it has high precision voltage detection and time delay circ

59、uit.two,the main featuresworking current is low;overcharge detection 4.3 v, overcharge release 4.05 v;discharge detection 2.5 v, discharge release 3.0 v;the flow testing 0.15 v, short circuit current detection 1.0 v;the charger detection;over current protection reset resistance;working voltage range

60、;small package.applicationthree,a single li-ion battery protective circuit.a,limit parameters parameterssymbolsparameter rangeunit the power supply voltagevddvss-0.3vss+12voc output tube feet voltagevocvdd-15vdd+0.3vod output tube feet voltage vodvss-0.3vdd+0.3vcsi input to pin vcsi vddvcsivdd+15vdd