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文檔簡介
1、<p><b> 電子技術(shù)課程設(shè)計</b></p><p> 題 目: 鎳鎘電池充電器 </p><p> 專 業(yè): 電氣工程及其自動化 </p><p> 班 級: (本)自動化102 </p><p
2、> 姓 名: 學(xué)號: </p><p> 指導(dǎo)老師: </p><p> 小組成員: </p><p> 成 績: &
3、lt;/p><p><b> 摘 要</b></p><p> 本文將介紹鎳鎘電池充電原理,鎳鎘電池屬堿性電池的一種,它體積小、容量大、輸出電壓平穩(wěn)、堅固耐用,已被廣泛應(yīng)用于計算機(jī)及通信領(lǐng)域。對鎳鎘電池充電有兩種方法:一是快速充電,即在盡量短的時間內(nèi)用恒定的大電流將電池充足電;另一種是涓流充電,就是長時間用小電流對處于備用狀態(tài)的電池進(jìn)行充電,以補(bǔ)償其因自行放電而造成的
4、能量損失,使之總保持電量充足的最佳狀態(tài)。 設(shè)計智能鎳鎘電池充電器,在對電池充電過程中,跟蹤監(jiān)測電池的電壓變化和電流變化曲線,從而自動調(diào)整充電電流和電壓,以達(dá)到最佳充電狀態(tài),盡可能的消除被充電電池的記憶效應(yīng),延長充電電池的使用壽命。該智能充電器在電池放入時,具備自動判斷電池電壓功能,以選擇是否對該電池鎳鎘電池、快定時充電;快速充電速充電、涓流充電以及定時充電等模式。</p><p> 關(guān)鍵詞: 鎳鎘電池
5、 充電 原理 </p><p><b> 目錄</b></p><p> 封面 ............................................................................1</p><p> 摘要 ....................................
6、........................................2</p><p> 引言 ............................................................................4</p><p> 課題的目的及意義 ..........................................
7、5</p><p> 一、電池與充電...........................................6</p><p> 1、充電電池相關(guān)知識....................................6</p><p> 1.1 電池的容量....................................6</p
8、><p> 1.2 過度充電.................................6</p><p> 1.3 充電效率.................................6</p><p> 1.4 利用率 .................................6</p><p> 1.5 電池的內(nèi)
9、阻與電壓................................7</p><p> 電池充電的控制...............................7</p><p> 電池充電電路工作原理與設(shè)計...........8</p><p> 3.1、電源原理與設(shè)計............................8</p>
10、<p> 3.2、充電電路的原理與設(shè)計............................10</p><p> 鎳鎘電池充電整體電路圖..............11</p><p> 4.1器件清單............................................11</p><p><b> 總結(jié)與體會
11、</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p><b> 引言</b></p><p> 現(xiàn)代社會電池的使用范圍已經(jīng)由40年代的手電筒、收音機(jī)、汽車和摩托車的啟動電源發(fā)展到今天上百種用途。小到從電子表手表、CD唱機(jī)、移動電話、MP3、MP4、照相機(jī)、攝影機(jī)‘各種遙控器、剃須刀、手槍鉆
12、、兒童玩具等。大到醫(yī)院、賓館、超市、電話交換機(jī)等誠和的應(yīng)急電源,電動工具、拖船、拖車、鏟車、輪椅車、高爾夫球員動車、電動自行車、電動汽車、風(fēng)力發(fā)電機(jī)用電池、導(dǎo)彈等軍用電池。還有可以滿足各種特殊要求的專用電池等。電池已經(jīng)成為人類社會必不可少的便捷能源。而本文將會帶你了解鎳鎘電池充電的過程。</p><p><b> 課題的目的及意義</b></p><p> 目前,
13、鎳鎘電池的價格一般都在幾十元到幾百元之間,但這個小小的充電器如果質(zhì)量不過關(guān)的話,給用使用者帶來的危害卻不小。</p><p> 首先,類脂充電器由于配件的質(zhì)量不果斷或電器的性能不良,自身容易出現(xiàn)短路、過熱燒毀等故障,傾則讓用戶損失充電器,重則會引起各種災(zāi)難性的危害如火災(zāi)等。</p><p> 其次,劣質(zhì)充電器由于輸出電流不穩(wěn)定或不符合規(guī)定,會引起電池過熱、充電不完全等故障,輕則影響使用
14、,減短電池使用壽命,重則引起電池爆炸等危險。</p><p> 在比較了市面上幾個充電器的基本設(shè)計之后,我們組的設(shè)計選用控制電壓的電池充電裝置,期望達(dá)到安全、實用、快速充電的目的。課題的設(shè)計是一次很好的學(xué)習(xí)機(jī)會,獨立思考能力和動手能力都在設(shè)計中得到鍛煉。</p><p><b> 一、電池與充電</b></p><p> 1、充電電池相關(guān)
15、知識</p><p><b> 1.1 電池的容量</b></p><p> 電池的容量是指對電池放電,知道電壓降到終止電壓為止,在這期間所能取到的放電電荷量。若是在規(guī)定的電流和溫度等標(biāo)準(zhǔn)放電條件下,對充滿點的電池進(jìn)行放電到放電終止,所得到的容量稱之為額定容量。容量大小與其所消耗的電極材料之活性物質(zhì)的量有關(guān),而標(biāo)準(zhǔn)放電條件則是依照電池種類的不同有所規(guī)定。容量是根據(jù)
16、電池的放電反應(yīng)來定義,而非充電反應(yīng)來定義,因此我們常說的電池容量有多大,是指放電時可得到的累計放電電荷量有多少,而非充電時流進(jìn)去的電荷量有多少。</p><p><b> 1.2 過度充電</b></p><p> 在充電過程中電池的電壓會隨著儲存電量的增加而逐漸上升,當(dāng)電池儲存的電路達(dá)到飽和,電極材料無法繼續(xù)充電時,若繼續(xù)充電則電解液會起點解,并且在陽極產(chǎn)生氧氣
17、,在陰極氫氣,如此會在密封的電池內(nèi)部造成內(nèi)部壓力上升,會對電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成破壞。像這種現(xiàn)象稱之為過度充電。</p><p><b> 1.3 充電效率</b></p><p> 電池不可能充多少電量進(jìn)去就能儲存有多少電量,一定會有所耗損,除了陽極和陰極漏電間的絕緣體漏電之外,材料也不可能無暇地儲存所有電量。電池放電時取出點電量與充電時流進(jìn)去的電量之比,稱之為充電效
18、率</p><p><b> 1.4 利用率 </b></p><p> 雖然理論上電池的額定容量很大,但實際上充滿電后再放電時可得到的電量卻往往小于理論容量,表示電池可儲存的實際容量并沒有那么大,此實際容量相對于理論容量的比率稱之為利用率。通常電池的放電電流越大,或者周圍溫度降低時,利用率會減小。</p><p> 1.5 電池的內(nèi)阻與
19、電壓</p><p> 電池是有內(nèi)阻的電壓源,可以視為一個理想電壓源串聯(lián)電阻輸出。</p><p><b> 二、電池充電的控制</b></p><p> 2.1、電壓控制:通過檢測電池的峰值電壓來判斷充電的終點。當(dāng)測到電池電壓上升到設(shè)定的電壓準(zhǔn)位時就停止充電,這種方式是最簡單的方式,只要根據(jù)電池特性知道電池的電壓上升曲線,就可以將被測電
20、壓設(shè)為最接近飽和時的準(zhǔn)位,不同款式的電池充電飽和時的電壓準(zhǔn)位不大一樣,新舊電池特性也不一樣,用這方法無法設(shè)定理想電壓。而本次設(shè)計也是用電壓控制的。2.2、dT/dt控制:通過檢測電池峰值溫度變化率來判斷充電的終點;2.3、T控制:電池充滿電時溫度與環(huán)境溫度之差會達(dá)到最大;2.4、-V控制:當(dāng)電池充滿電達(dá)到一峰值電壓后,電壓會下降一定的值;2.5、計時控制:通過設(shè)置一定的充電時間來控制充電終點,一般設(shè)定要充進(jìn)130%標(biāo)稱容量所需的
21、時間來控制;2.6、TCO控制:考慮電池的安全和特性應(yīng)當(dāng)避免高溫(高溫電池除外)充電,因此當(dāng)電池溫度升高至60 OC時應(yīng)當(dāng)停止充電。</p><p> 三、電池充電電路工作原理與設(shè)計</p><p> 3.1、電源原理與設(shè)計</p><p> 如圖 ,V1-V4、組成橋式整流、濾波電路,為后續(xù)電路提供直流電源。</p><p> 3
22、.1.1橋式整流電路:</p><p> 整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動性直流電,這就是交流電的整流過程,整流電路主要由整流二極管組成。經(jīng)過整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓,而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓,習(xí)慣上稱單向脈動性直流電壓。</p><p> 橋式整流電路工作原理如下:在交流電的正半周,電流從1端流出,只能經(jīng)</p>
23、<p> 過二極管D1流向R(注:R是要求直流供電的負(fù)載電阻),再由二極管D3流回2端,所以D1\D3正向?qū)?,D2\D4反偏截止。在負(fù)載上產(chǎn)生一個極性為上正下負(fù)的輸出電壓。在交流電的負(fù)半周,電流從2端流出,只能經(jīng)過二極管D2流向R,再由二極管D4流1端,所以D1\D3反偏截止,D2、D4正向?qū)?。電流流過R時產(chǎn)生的電壓極性仍是上正下負(fù),與正半周時相同。</p><p><b> 3.
24、1.2濾波電路</b></p><p> 濾波電路用于濾去整流流出電壓中的紋波,一般由電抗原件組成,如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C。由于電抗原件在電路中有儲能作用,并聯(lián)的電容器C在電源供給的電壓升高時,能把部分能量儲存起來,而當(dāng)電源電壓降低時,就把能量釋放出來,使負(fù)載電壓比較平滑,即電容C具有平波的作用。</p><p> 3.2、充電電路的原理與設(shè)計</p>
25、<p> 如上圖,V5、V6及LED1、LED2組成鎳鎘電池充電控制及指示電路。</p><p> 上圖工作原理:在充電初始時,由于電池電動勢小,因此電源通過電池為V5、V6的集電極提供偏置電壓,V5導(dǎo)通又為V6提供基極偏置電流,V6飽和導(dǎo)通,電池充電,同時LED1’LED2正偏發(fā)光以指示充電狀態(tài)。</p><p> 隨著充電接近完畢,電池電動勢越大,電源通過電池為V5、V
26、6的集電極提供的偏置電壓減少,不足以使V5導(dǎo)通,則V5、V6截止,電池充電完畢,同時,LED1、LED2由于偏置電壓幾乎為零,則熄滅以示充電完畢。</p><p> 四、鎳鎘電池充電整體電路圖</p><p><b> 4.1器件清單</b></p><p><b> 結(jié)論</b></p><p&
27、gt; 充電器已成為家具、旅游、辦公的常用電器,而目前市面上的充電器很多因為配件質(zhì)量不過關(guān)或電器性能不良,容易出現(xiàn)短路、過熱燒毀等故障,輕則損失充電器,重則會引起各種災(zāi)難性的危害如火災(zāi)等。其次,劣質(zhì)充電器由于輸出電流不穩(wěn)定或不符合規(guī)定,會引起電池火熱、充電不完全等故障,輕則影響使用,減短電池使用壽命,重則會引起電池爆炸等危險。</p><p> 其實,我們的這次比起其他產(chǎn)品是小毛見大毛,但是我們學(xué)會了很多在書
28、本上學(xué)不到的東西。作為一名電氣工程的學(xué)生,模擬電路的設(shè)計是最頭疼,但也是最致命的設(shè)計部分,盡管目前數(shù)字電路、大規(guī)模集成電路的發(fā)展非常迅猛,但是模擬電路的設(shè)計仍是不可避免的,有時也是數(shù)字電路電路無法取代的。所以,我們學(xué)會了在這次設(shè)計之前,需要做到的:(1)閱讀很多關(guān)于電池、充電器、電源的資料;(2)更深入的學(xué)習(xí)模擬電路知識;(3)熟悉PORTEL的操作。真是受益匪淺??!</p><p> 另外,這次的課程設(shè)計在學(xué)
29、院進(jìn)行,在此我對所有提供幫助的老師和同學(xué)表示衷心的感謝!首先,我深深得感謝我的指導(dǎo)老師**老師,*老師對我的課程設(shè)計進(jìn)行了全名的指導(dǎo),同時講解了很多我不了解、不知道的知識。在生活、學(xué)習(xí)中給了我很多寶貴的建議,使我的課程設(shè)計過程中獲益良多。感謝學(xué)校為我提供良好的學(xué)習(xí)和實驗環(huán)境。</p><p> 感謝各位與我共同學(xué)習(xí)的同學(xué)們,在學(xué)習(xí)和生活中給與的幫助。特別感謝同學(xué)**,他們靈活的思維方式給了我很多啟示。</
30、p><p> 謹(jǐn)以此機(jī)會向所有關(guān)心、支持和幫助過我的人們表示最誠摯的謝意。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1]郭炳昆,李星海.電池原理及制造技術(shù)[M],中南大學(xué)出版社,2003</p><p> [2]衣承斌,劉京南.模擬集成電子基礎(chǔ)[M].南京:東南大學(xué)出版社,1994</
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