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1、某大学2013届本科毕业论文（设计） 某大学本科毕业论文（设计）题 目 USB充电器的设计 院（系） * 专 业 * 学生姓名 某某 学 号 09 指导教师 某某 职称 教授 论文字数 6000 完成日期:2013年5月25日7某大学本科毕业论文(设计)诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文(设计)，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人签名： 日期： 某大学本科毕业论文 (设计)使
2、用授权说明本人完全了解某大学有关收集、保留和使用毕业论文 (设计)的规定，即：本科生在校期间进行毕业论文(设计)工作的知识产权单位属某大学。学校根据需要，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许毕业论文 (设计)被查阅和借阅；学校可以将毕业论文(设计)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业，并且本人电子文档和纸质论文的内容相一致。保密的毕业论文(设计)在解密后遵守此规定。本人签名： 日期： 导师签名： 日期： USB充电器的设计摘 要 大部分USB充电器都是由一个稳定电源，主要有稳压电源、提供稳定工作电压和足够的电流，加上必
3、要的恒流、限压、限时等控制电路构成。本文设计的是插座式的USB充电器，USB充电器相当于反激式变压器开关电源，只需要将USB插入借口就可以充电。本文主要介绍了USB充电器的概念、工作原理等。并且从硬件上设计了USB充电器的原理图，并制作出了实物。关键词：USB充电器;充电器；开关电源Design of the USB ChargerAbstractMost of the USB charger is composed of a stable power supply, mainly regulated power supply, to provide a stable working volt
4、age and sufficient current, with the necessary constant current, limited pressure, time control circuit.This paper is the design of USB charger socket type charger, USB is equivalent to the flyback transformer of switch power supply, only need to insert the USB into the excuse can charge. This paper
5、 mainly introduces the concept, USB charger principle. And the hardware design schematic diagram of the USB charger, and make a real.Keywords: USB charger charger; switching power supply;目 录中文摘要英文摘要1绪论12.设计方案22.1 电路框图32.2 设计目标43 硬件电路分析53.1整流模块63.2稳压模块73.3输出电压模块83.4电路的保护功能94 制作充电器实物和调试104.1制作实物和调试114
6、.2 通电测试线路板124.3电路需要的元器件13总结14参考文献15 1绪论当今时代通讯事业迅猛发展，手机在消费群体中得到了普及，为了更好的使用和维护手机，需要给手机选择适合的充电器。手机电池中以锂离子电池最为普遍，锂电池是以金属锂或锂物质为负极、利用化学反应而产生电能的电池。它具有较高的能量重量比和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命较长，价格也相对较为实惠。锂离子电池的不足之处在于对充电器的要求比较苛刻，对保护电路的要求较高。其要求的充电方式是恒流恒压，为了有效利用电池容量，需要将锂离子电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度。另外，对于电压过
7、低的电池需要进行预充，充电终止检测除电压检测外，还需要采用其他的辅助方法作为防止过冲的后备措施。但是由于各个手机的型号不同，使用的充电器的参数也不尽相同。但市面上出现的“万能充电器”，其原理基本相同，但是做工粗糙，缺乏对电池容量的检测，采用的是固定的输出电流，队不同的电池而言，不是导致充电时间过长就是导致过流。因此，一个智能的充电器是保证手机电池寿命和使用者安全的一个重要保障。2 设计方案2.1电路框图整流滤波AC输入能量转换控制电压反馈DC输出整流滤波2.2设计目的USB充电器在人们的生活中应用广泛，与我们的日常生活息息相关。随着人们物质生活水平的提高，MP4、ipad。手机等大电流电子产品
8、越来越多，对日常生活所用的电子产品大电流充电的需求增多，以往那些简单结构、小电流的充电器不能满足人们的要求。所以，各种各样的充电器充斥于市场上，竞争激烈。在以蓄电池为工作电源或备用电源的用电场合，充电器的应用前景广泛。充电器通常指的是一种将交流电转换为低电压直流电的设备，充电器在各个领域的应用很广泛，特别是在生活领域被广泛用于手机，相机等常见电器。充电器是采用电力电子半单体器件，将电压和频率固定不变的交流电变换为直流电的一种静止变流装置。所以本文制作的是适合大多数带USB插口的电子产品使用的充电器。3硬件电路分析3.1整流模块 如图所示：二极管D3起到整流的作用，当接通电源后，C1会有300V
9、左右的直流电压，给后面的电路提供电流，图中F1起到二极管的作用。3.2稳压模块 通过电阻R2给三极管Q1的基极提供电流，三极管Q1的发射极有电流检测电阻R1，三极管Q1基极得电后，会经过变压器T1的（3、4）产生集电极电流，并同时在变压器T1的（5、6）上产生感应电压，两个次级绝缘的圈数相同的线圈，其中变压器T1（5、6）经过电容瓷片D5整流、电解电容C3滤波后通过稳压二极管IC1、三极管Q2组成的取样比较电路，检测输出电压高地；其中的变压器T1（5、6）、涤纶电容C2、电阻R4还组成了三极管Q1的正反馈电路，让三极管Q1工作在高频振荡，不停的给变压器T1（3、4）开关供电。当负载变轻或者电源
10、电压变高的等任何导致输出电压升高的原因时，变压器T1（5、6）、稳压二极管IC1取样比较导致三极管Q2导通，三极管Q1基极电流减小，集电极电流减小，负载能力变小，从而导致输出电压降低；当输出电压降低后，三极管Q2取样后又会截止，三极管Q1的负载能力变强，输出电压又会增大；这样就能起到自动稳压的作用。3.3输出电压模块T1的（3、4）上产生感应电压，经过二极管D7的整流和电解电容C4的滤波后通过USB座给负载充电。3.4电路的保护功能本电路虽然元件比较少，但是还设计了过流过载短路保护功能。当负载过载或者短路时，三极管Q1的集电极电流增大，而三极管Q1的发射极电阻R1会产生较高的压降，这个过载或者
11、短路产生的高电压会经过电阻R3让三极管Q2饱和导通，电容器C5在这里起到的是加速电容的能力，可以最快时间染Q2导通，从而使三极管Q1截止停止输出防止过载损坏。因此，改变R1的大小可以改变负载能力，如果要输出电流小，可以将R1阻值改大。4实物制作和调试4.1制作充电器实物和调试安装之前不要急于动手，应先查阅相关的技术资料以及说明，然后对照原理图，了解印刷电路板、元件清单，并分清各元件，了解各元件的特点、作用、功能，同时核对元件数量。正确插入元件，按照从低到高、从小到大的顺利安装，极性要符合规定。对于手工安装，元件应分批安装。如此板先电阻二极管三极管电容变压器USB座1、Q1、Q2千万不要装错，Q
12、1应选用耐压500V以上具有开关特性的管子，Q2耐压几十伏就行了，Q2适合选放大特性好的管子，这两种管子的管脚排列可能会不同常规，请以测量为准。2、IC1、D5请千万不要装错，同样是玻璃封装的二极管，一个是6.3V的稳压二极管，一个普通二极管IN4148，其中IC1只是PCB板上的符号，二极管只占用两个PCB元件孔。3、1N4007、1N5819请不装错，1N4007是低频二极管，1N5819是低压高频肖特基二极管，千万不能装错位置！4、D6装的103的瓷片电容。4.2通电测试线路板仔细检查线路板安装无误后，要通电试板时，可以在PCB 板直接焊一个220V插头线，为了安全起见，请大家先在电源串
13、联一个10W的白炽灯泡，以防止短路或者接错，千万注意安全。如果安装无误，用万用表可以测得USB 1脚和4脚应有5V的电压输出，电源指示灯亮，确认电路板装配无误。4.3电路需要的元器件USB充电器元件清单位号名称型号数量R1贴片电阻131R24.7M1R31001R44701R510001R782K1R61/8W电阻5601F1相当于保险管1/2WL欧1LED发光二极管1D3二极管IN40071D5IN41481D7IN58191IC1稳压二极管HZ7A11C1电解电容220UF/400V1C310UF/25V1C4220UF/10V1C2涤纶电容4721C5瓷片电容1031Q1三极管13001
14、1Q280501T1变压器Y-022D1USBUSB插座1五金弹片1电路板1螺丝2带220V插头底壳1外壳1参考文献1 赵月飞，郭会平，胡仁喜. Protel 99 SE 基础与实例教程M. 机械工业出版社.2009.2 宋吉江，牛轶霞，于春战. 手机充电器的选择和使用时注意的问题J. 家庭电子.2001年07期.3 沈任元，吴勇. 常用电子元器件手册M. 机械工业出版社.2002.4 王兆安，黄俊.电力电子技术M. 机械工业出版社.2002.5 邱关源，罗先觉. 电路M. 高等教育出版社.2006.6 康华光，陈大钦，张林. 电子技术基础模电部分M. 高等教育出版社.2006.7 Newle
15、ne；从手机充电器说起J. 数字通信.2005年20期.致谢大学生活生活一晃而过，回收过去的岁月，心中倍感充实，当我写完这篇毕业论文时，有一种如释重负的感觉。在老师的耐心指导下，自己有了一个全新的提高。时至今日，论文基本完成。本次毕业设计在自己的努力，老师的知道下完成，整个过程弥足珍贵。从最初的的迷茫，到慢慢进入状态，再到思路渐渐清晰，整个过程很难用言语来表达。一开始拿到这个课题时一头雾水，不知道从何下手，所以查阅了很多相关的书籍和资料，理解了充电器的工作原理，结合自己所学的专业知识，通过与老师其他同学的沟通，才慢慢找到感觉，慢慢快过一个一个困难，论文也慢慢成形。平时在学校接触的大多是理论知识，所以很感激知道老师对我的指导，是您的细心指导，使我能够完成这篇毕业设计。某大学本科学生毕业论文（设计）指导教师评阅表内容包括：学生写作态度、科研作风，论文选题的理论意义和实践价值，论据是否充分、可靠，掌握基础理论、专门知识、研究方法和技能的水平，写作的逻辑性、技巧及其他优缺点。成绩：指导教师签名：年月日某大学本科学生毕业论文（设计）综合评定意见表答辩委员会评定意见 终评成绩：答辩委员会主席签名： 年月日院系意见 院长（主任）签名：年月日