鎳鎘電池充電器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</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(jiān)固耐用，已被廣泛應(yīng)用于計(jì)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(shí)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(shí)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(jì)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(shí)，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(shí)充電；快速充電速充電、涓流充電以及定時(shí)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(jì)...........8</p><p>　　3.1、電源原理與設(shè)計(jì)............................8</p>

10、<p>　　3.2、充電電路的原理與設(shè)計(jì)............................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(jià)格一般都在幾十元到幾百元之間，但這個(gè)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(xiǎn)。</p><p>　　在比較了市面上幾個(gè)充電器的基本設(shè)計(jì)之后，我們組的設(shè)計(jì)選用控制電壓的電池充電裝置，期望達(dá)到安全、實(shí)用、快速充電的目的。課題的設(shè)計(jì)是一次很好的學(xué)習(xí)機(jī)會，獨(dú)立思考能力和動手能力都在設(shè)計(jì)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(diǎn)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(shí)可得到的累計(jì)放電電荷量有多少，而非充電時(shí)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(shí)，若繼續(xù)充電則電解液會起點(diǎn)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(shí)取出點(diǎn)電量與充電時(shí)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(shí)際上充滿電后再放電時(shí)可得到的電量卻往往小于理論容量，表示電池可儲存的實(shí)際容量并沒有那么大，此實(shí)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(shí)，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(gè)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(diǎn)。當(dāng)測到電池電壓上升到設(shè)定的電壓準(zhǔn)位時(shí)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(shí)的準(zhǔn)位，不同款式的電池充電飽和時(shí)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(jì)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(diǎn)；2.3、T控制：電池充滿電時(shí)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(jì)時(shí)控制：通過設(shè)置一定的充電時(shí)間來控制充電終點(diǎn)，一般設(shè)定要充進(jìn)130%標(biāo)稱容量所需的

21、時(shí)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(shí)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(jì)</p><p>　　3.1、電源原理與設(shè)計(jì)</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)ǎ珼2\D4反偏截止。在負(fù)載上產(chǎn)生一個(gè)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(shí)產(chǎn)生的電壓極性仍是上正下負(fù)，與正半周時(shí)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(shí)，能把部分能量儲存起來，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，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(jì)</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(shí)，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(shí)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(shí)，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?yàn)榕浼|(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(xiǎn)。</p><p>　　其實(shí)，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(jì)是最頭疼，但也是最致命的設(shè)計(jì)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(jì)仍是不可避免的，有時(shí)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(jì)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。真是受益匪淺啊！</p><p>　　另外，這次的課程設(shè)計(jì)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(jì)進(jìn)行了全名的指導(dǎo)，同時(shí)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(jì)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(shí)驗(yàn)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</