电能收集充电器 1
充电器工作原理
充电器工作原理充电器是一种电子设备，用于将电能转换为适合充电电池的电能，并将电能传输到电池中以充电。
充电器的工作原理基于电能转换和电能传输的原理。
一、电能转换原理：充电器的电能转换原理可以分为两种类型：直流充电器和交流充电器。
1. 直流充电器：直流充电器主要用于给直流电池充电，如手机充电器。
其工作原理如下：- 输入电源：直流充电器通常通过插座连接到交流电源上。
交流电源经过整流器转换为直流电源，供给充电器使用。
- 整流器：整流器的作用是将交流电转换为直流电。
它通常使用二极管桥整流器来实现，将交流电转换为带有正向电流的直流电。
- 变压器：变压器的作用是将输入电源的电压进行变换。
它可以将高电压变换为低电压，以适应充电电池的需要。
- 控制电路：充电器通常配备有控制电路，用于监测电池的电荷状态，并控制充电过程。
当电池充满时，控制电路会停止充电，以避免过充。
- 输出电路：输出电路将转换后的直流电能传输到电池中，进行充电。
2. 交流充电器：交流充电器主要用于给交流电池充电，如电动汽车充电器。
其工作原理如下：- 输入电源：交流充电器通常通过插座连接到交流电源上。
- 变压器：变压器的作用是将输入电源的电压进行变换，以适应充电电池的需要。
- 整流器：整流器的作用是将交流电转换为直流电。
它通常使用整流桥来实现，将交流电转换为带有正向电流的直流电。
- 控制电路：交流充电器也配备有控制电路，用于监测电池的电荷状态，并控制充电过程。
- 输出电路：输出电路将转换后的直流电能传输到电池中，进行充电。
二、电能传输原理：充电器的电能传输原理主要涉及电磁感应和电磁场的作用。
1. 电磁感应：充电器中的变压器和电感线圈利用电磁感应的原理进行电能传输。
当电流通过变压器或电感线圈时，会产生一个磁场。
当另一个线圈靠近这个磁场时，磁场会诱导出电流，从而实现电能传输。
2. 电磁场的作用：充电器中的电磁场起到传输电能的作用。
通过变压器或电感线圈产生的磁场，可以将电能传输到电池中，实现充电。
充电器工作原理
充电器工作原理充电器是一种电子设备，用于将电能转化为适合充电电池的电能，以便为电子设备如手机、平板电脑、笔记本电脑等提供充电。
充电器的工作原理涉及到电能转换、电路控制和保护等多个方面。
1. 电能转换：充电器的主要功能是将交流电能转换为直流电能。
交流电是电流方向和大小都随时间变化的电流，而直流电是电流方向和大小都保持恒定的电流。
充电器内部通常包含一个变压器和整流电路。
变压器用于将交流电压转换为适合充电的电压，而整流电路则将交流电转换为直流电。
2. 变压器：变压器是充电器中的重要组件，用于将输入的交流电压转换为适合充电的电压。
它由一个或者多个线圈组成，通过电磁感应原理来实现电压的转换。
变压器可以将输入电压升高或者降低，以适应不同的充电需求。
3. 整流电路：整流电路用于将交流电转换为直流电。
它通常包含一个或者多个二极管，用于将交流电的负半周截断，只保留正半周。
这样可以将交流电转换为具有固定方向的直流电。
整流电路还可以包含滤波电容，用于平滑输出电流，减少电压波动。
4. 控制电路：充电器的控制电路用于监测和控制充电过程。
它通常包含一个微控制器或者其他控制芯片，用于监测电池的充电状态和电流、电压的变化。
控制电路可以根据电池的需求调整充电电流和电压，以确保充电过程的安全和高效。
5. 保护电路：为了确保充电过程的安全，充电器通常还会包含一些保护电路。
这些电路可以监测电池的温度、电流和电压等参数，并在异常情况下采取相应的措施，如住手充电或者降低充电速度，以避免电池过热、过充或者过放。
总结：充电器的工作原理涉及到电能转换、电路控制和保护等多个方面。
通过变压器和整流电路，充电器可以将交流电转换为适合充电的直流电。
控制电路和保护电路则可以监测和控制充电过程，确保充电的安全和高效。
充电器的工作原理是现代电子设备充电的基础，对于我们日常生活和工作中的电子设备使用至关重要。
一种电能收集充电器模型的设计
电器 的 充 电效 率 尽 可 能 提 高 ． 充 电器 对 输入 电压 要 求 低 ， 该 并且 可 以最 大
电器 要 求 输入 电压 和 电流 一般 都 比较高 ． 电 能收 集 充 电器 的 核 心 为直 流 电源 变 换 器 ， 直 流 电源 中 吸 收 的 电能 转 移 到 可 充 电 电池 充 电 中 ． 从 电
能 收 集 充 电器 是将 输入 的功 率 尽 可 能大 的输 给 所 需 充 电 的设 备 中 ， 得 充 使
第２ 卷 第３ １ 期
２ １年 ９ ０ ０ 月
苏州市职业大学学报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＳ ｚ ｏ ｏ ａ ｉ ｎ ｌＵｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｒ ａ ｕ ｈ ｕ Ｖ ｃ ｔｏ ａ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｙ
Ｖｏ ． ． １ ２１ ＮＯ． ３ Ｓ ｐ．．２ Ｏ ｅ Ｏｌ
一
种 电能收集充 电器模型 的设计
制 电路 ， 通过 Ｈ ４ ９ ７ 片机进 行功 率 最 大点 的监 测 ． 流 电源输 入 电压 为２ 时候 ， Ｔ ６４ 单 直 ０Ｖ 实现 以最 大
１ ４． ５ｍ 的 电流 向 可 充 电池 充 电 ； 流 电 源 电压 下 降到 ０ １ 时 ， ９ Ａ ４ 直 ． Ｖ ３ 系统 依 然 实 现 对 可 充 电池 充 电 ； 同时 系统 具 有 实 现 自动启 动 充 电等 功 能 ．
关 键 词 ： 电能收 集充 电器 ；直 流 电源 变换 ；Ｈ ４ ９ ７ Ｔ ６ ４
全国大学生电子设计竞赛历年题目分类
1．音频信号分析仪2．数字示波器
电动车跷跷板
第九届
2009年
1.光伏并网发电模
拟装置
2.宽带直流放大器
3.电能收集充电器
无线环境监测模拟装置
数字幅频均衡功率放大器
声音导引系统
全国大学生电子设计竞赛历年题目分类
模拟电子线路设计
无线电、高频电子线路设计
电子仪器、仪表
设计
数字系统与自动控制系统设计
第一届
1994年
简易数控直流电源
多路数据采集系统
第二届
1995年
1．实用信号源的设计和制作
2．实用低频功率放大器
2．简易无线电遥控系统简易Biblioteka 阻、电容和电感测试仪第三届
1997年
直流稳压电源
2．电压控制LC振荡
器（高频）
1．简易逻辑分析仪
2．低频数字式相位测量仪
1．简易智能电动车
2．液体点滴速度监控装置
第七届
2005年
1．数控恒流源
2．三相正弦波变频电源
3．正弦信号发生器（高频）
1．单工无线呼叫系统
1．集成运放测试仪
2．简易频谱分析仪
悬挂运动控制系统
第八届
2007年
1．开关稳压电源
2．程控滤波器
调幅广播收音机
简易数字频率计
水温控制系统
第四届
1999年
测量放大器
1．短波调频接收机
1．频率特性测试仪2．数字式工频有效值多用表
数字化语音存储与回放系统
第五届
2001年
1．高效率音频功率放大器
2．波形发生器
2．调频收音机
简易数字存储示波器
1．数据采集
历届全国大学生电子设计竞赛题目及分析
简易逻辑分析仪：单片机或者可 编程逻辑器件，存储器，数字显示等。
放大器类题目分析 涉及到的基础知识包含有：
实用低频功率放大器：电源整流和 稳压，方波信号发生ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，低频功率放 大器等。
自动往返电动小汽车光电检测电 路，电机控制电路，单片机或者可编
程逻辑器件，数字显示等。 简易智能电动车：光电、金属、
超声波检测电路，电机控制电路，单 片机或者可编程逻辑器件，数字显示 等。 液体点滴速度监控装置：光电检测电 路，步进电机控制电路，单片机或者 可编程逻辑器件，数字显示等。
附录：历届全国大学生电子设计竞赛题目
测量放大器：电源整流和稳压，信 号变换放大器，测量放大器等
高效率音频功率放大器：电源整流 和稳压，音频功率放大器等。
宽带放大器：电源整流和稳压，AGC， 宽带放大器等。 仪器仪表类题目分析
数据采集与处理类题目分析 涉及到的基础知识包含有：
多路数据采集系统： A/D 变换， 单片机或者可编程逻辑器件，存储器， 数字显示等。
电源类题目分析 涉及到的基础知识与制作能力包含：
交流电源降压和整流，直流电压稳 压和调节，单片机，数字显示与控制 等。
交流电源降压和整流，直流电压稳 压和调节，恒流电流源，DC-DC 变换器， 单片机，数字显示与控制等。
信号源类题目分析 涉及到的基础知识与制作能力包含：
实用信号源的设计和制作： RC 振荡 器，脉冲振荡器，数字可调电位器， 单片机，数字显示与控制等
简易数字频率计：信号变换与检 测，单片机或者可编程逻辑器件，数 字显示等。
频率特性测试仪：信号变换与检 测，单片机或者可编程逻辑器件，数 字显示等。
电能收集充电器
们 调 试 ，。 低 在０８ 时 还 能 向 电 池 充 电 。为 保 护 电路 安 全 ， Ｅ最 ．Ｖ 我们 给 这 部 分 电 路 的 输 入 端 加 上 了 输 入 电压 检 测 和过 压保 护
电路 。在 接入 上 电路 后 ， 低 可 在 １１ 向 电池 充 电 。 由 于 Ｅ最 ． Ｖ时 该芯 片功 率 较 小 ，为 防 止 充 电 电 池 短 路 或 电 压 异 常而 造 成 电 路损 坏 ． 给该 电路 的输 出端 加 上 了 电池 过 压 和 短 路 保 护 电路 。 电 路 由Ｑ 一 Ｑ 及 周 围 电路 组 成 。另 外 ， 给 因过 放 电 而 电 压 ５ ７ 为 偏低 的 电池 也 能 充 电 ， 电路 还设 置 了涓 流 充 电 电路 。 部分 电 该 路 由Ｄ 、 １ ６ Ｒ】 电路 组 成 ， 当单 片 机 检 测 到 电池 电压 过低 时 ， 关 断 Ｏ 场 效 应 管 ， 电 电路 改 由经 Ｄ 、 １ 电 池 先 以 小 电 流 充 ７ 充 ６ Ｒｌ向 电 ，待 电池 两 端 建 立 起 接 近３６ ． Ｖ的 电压 时 ，再 接 通 Ｑ 场 效 应 ７ 管 ， 大 电流 充 电 。 一 分 钟 内检 测 电池 无 法 建 立 ３ 用 在 Ｖ以上 电 压 时 ， 为 电 池 损 坏 或 输 出端 短 路 ， 单 片 机 控 制 下 停 止 充 电 。 认 在 该 电 路有 效 地 防止 了被 充 电 电池 损 坏 或 输 出 电路 的短 路 。 四、 挥 部 分 的 设 计 发
压 为 １Ｖ． 换 电路 由Ｑ － Ｑ 及 周 围 电路 组 成 。 ０ ．切 １ ４
当电 源Ｅ 电 压小 于ｌ Ｗ ， 片 机 自动 将 电路 切 换 到 低 压 Ｏ 时 单 充 ， 电 电路 ．这 部 分 电 路 是 由Ｄ — Ｄ 转 换 集 成 电路 Ａ ２ ０ 组 Ｃ Ｃ Ｓ３ １ 成 。该 电路 的 主要 特 点 是 可 以转 换 低 电压 ， 换 效 率 高 。经 我 转 Ｌ ２ ０１ ＣＤ 键 盘
广东工业大学XXXX年电子设计竞赛题目及评分标准
广东工业大学201０年电子设计竞赛题目１、智能排气扇设计一、设计任务设计并制作一个浴室用智能排气扇，能够实现:自动检测热水的开停,自动检测煤气是否泄漏,排气扇故障自我检测等控制功能。
二、要求１、基本要求（１）能够对固定点的热水的开、停进行检测；(2)热水开启的时候，根据室温的高低控制排气扇运转强弱；热水停的时候，排气扇能够根据设定的延时时间停止。
（3)室内温度，湿度的检测。
(4）风扇堵转或者故障自动检测。
(５）具备本地控制方式。
2、提高部分(1)排气扇的无级调速。
(2)能够对多点以及移动的热水水源的开停进行检测。
（3)一氧化碳或煤气等有毒气体检测,强制排气。
(４）安装简易,成本控制。
(5)其他。
三、说明1、控制器主板自制。
3、电机采用交流电机。
四、评分标准2、LED点阵书写显示屏一、任务设计并制作一个基于３2×32点阵ＬED模块的书写显示屏,其系统结构如图1所示。
在控制器的管理下，LＥD点阵模块显示屏工作在人眼不易觉察的扫描微亮和人眼可见的显示点亮模式下;当光笔触及LED点阵模块表面时，先由光笔检测触及位置处LED点的扫描微亮以获取其行列坐标，再依据功能需求决定该坐标处的LEＤ是否点亮至人眼可见的显示状态（如图1中光笔接触处的深色LED点已被点亮），从而在屏上实现“点亮、划亮、反显、整屏擦除、笔画擦除、连写多字、对象拖移”等书写显示功能。
图1 LEＤ点阵书写显示屏系统结构示意图二、要求１.基本要求(1)在“点亮”功能下，当光笔接触屏上某点LED时,能即时点亮该点LED,并在控制器上同步显示该点LＥD的行列坐标值（左上角定为行列坐标原点)。
（２）在“划亮”功能下，当光笔在屏上快速划过时，能同步点亮划过的各点LED，其速度要求2s内能划过并点亮4０点LED。
（３)在“反显”功能下，能对屏上显示的信息实现反相显示（即：字体笔画处不亮，无笔画处高亮)。
（4）在“整屏擦除”功能下,能实现对屏上所显示信息的整屏擦除。
全国大学生电子设计竞赛介绍_很有用
二、历届竞赛试题与获奖情况
1、2007年试题及获奖情况 2007年试题及获奖情况
1）试题（本科题A-F),高职题（G-J) ）试题（本科题A F),高职题（G A题、音频信号分析仪（主要属于模拟类） B题、无线识别装置（RFID,射频无线电类） 题、无线识别装置（RFID,射频无线电类） C题、数字示波器（数字电路类） D题、程控滤波器（数模结合类） E题、开关稳压电源（电源类) 题、开关稳压电源（电源类) F题、电动车跷跷板(控制类) 题、电动车跷跷板(控制类) G题、积分式直流数字电压表(数字类) 题、积分式直流数字电压表(数字类) H题、信号发生器(模拟类） 题、信号发生器( I题、可控放大器 （模数结合） J题、电动车跷跷板 （控制类） 2 ）获奖情况
6、评奖
全国大学生电子设计竞赛分为“赛区奖” 全国大学生电子设计竞赛分为“赛区奖”和“全国奖”两种形式。 全国奖” 1)、各赛区竞赛组委会负责本赛区的评奖工作，赛区奖的评奖等级及各 1)、各赛区竞赛组委会负责本赛区的评奖工作，赛区奖的评奖等级及各 奖项获奖比例由各赛区根据实际情况自行确定。为鼓励学生广泛参与 这一活动，建议各赛区设置“成功参赛奖” 这一活动，建议各赛区设置“成功参赛奖”或类似意义的奖项，凡按 时完成竞赛内容、达到基本要求的参赛队均可发给“成功参赛证书” 时完成竞赛内容、达到基本要求的参赛队均可发给“成功参赛证书” 或类似奖项证书。 2)、赛区评审结束后，各赛区竞赛组委会将本赛区竞赛优秀参赛队的设 2)、赛区评审结束后，各赛区竞赛组委会将本赛区竞赛优秀参赛队的设 计报告及有关材料报送全国竞赛组委会（报送的具体内容及报送时间 另行通知），报送全国竞赛组委会评奖的优秀参赛队数分别不超过本 赛区本科生组和高职高专学生组实际参赛队总数的10%。全国竞赛组 赛区本科生组和高职高专学生组实际参赛队总数的10%。全国竞赛组 委会根据全国专家组的评审结果确定全国一、二等奖，获奖总数原则 上不超过全国实际参赛队总数的8%。对于同一题目，同一所学校获得 上不超过全国实际参赛队总数的8%。对于同一题目，同一所学校获得 全国一、二等奖的队数分别不超过3 全国一、二等奖的队数分别不超过3个。 3)、本科生组和高职高专学生组分别评奖，各设索尼杯。 3)、本科生组和高职高专学生组分别评奖，各设索尼杯。 4)、全国大学生电子设计竞赛设立“赛区优秀组织奖”， 对竞赛组织中 4)、全国大学生电子设计竞赛设立“赛区优秀组织奖” 表现出色的赛区竞赛组委会给予表彰奖励；同时设立“优秀征题奖” 表现出色的赛区竞赛组委会给予表彰奖励；同时设立“优秀征题奖”， 对竞赛征题工作中表现突出的个人给予表彰奖励。
充电器的工作原理
充电器的工作原理
充电器是一种用来将电能转化为电荷能量的装置，它的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 变压和整流：充电器首先接收来自电源的交流电，通过一个变压器将电源的高电压转换为较低的电压，同时变换为直流电。
这个过程中，还会使用整流器将交流电转换为直流电。
2. 控制电路：在充电器的内部，通常有一个控制电路，它可以监测和调节电流和电压的输出。
这个电路可以根据电池的需求，调整输出电压和电流的大小，以达到最佳的充电效果。
3. 电池管理：充电器还会使用电池管理电路来保护充电过程中的电池安全。
这个电路会监测电池的电压和温度，并根据需要进行调整和保护，以防止过充、过放和过热等情况。
4. 充电控制：当充电器连接到电池时，电池的电荷会慢慢增加。
充电器会监测电池的状态，并根据充电算法调整电流和电压的输出，以实现合适的充电速度和保护电池。
总体来说，充电器的工作原理包括电源变压和整流、控制电路、电池管理和充电控制等多个部分，通过这些步骤将电源的能量转化为电池的电荷能量，从而实现充电的功能。
充电器工作原理
充电器工作原理充电器是一种电子设备，用于将电能转换为适合充电电池的电流和电压，从而为电池充电。
充电器的工作原理涉及到电能转换、电流控制和电压调节等方面。
下面将详细介绍充电器的工作原理。
一、电能转换充电器的第一步是将交流电（AC）转换为直流电（DC）。
交流电是由电网提供的电力形式，而大多数电池需要直流电才干充电。
充电器内部通常包含一个整流器，它将交流电转换为直流电。
整流器可以是一个或者多个二极管或者晶体管的组合，它们允许电流只能在一个方向上流动，从而将交流电转换为直流电。
二、电流控制充电器的第二步是控制电流的大小，以适应不同类型和容量的电池。
充电电流的大小对于电池的充电速度和安全性都非常重要。
充电器内部通常包含一个电流控制器，它可以根据电池的类型和容量来调整充电电流。
电流控制器可以是一个电流传感器、一个可调电阻或者一个专用的电流控制芯片。
通过监测电流的大小并相应地调整充电电流，充电器可以确保电池在安全范围内进行充电。
三、电压调节充电器的第三步是调节输出电压，使其与电池所需的充电电压相匹配。
不同类型和容量的电池需要不同的充电电压。
充电器内部通常包含一个电压调节器，它可以监测和调整输出电压。
电压调节器可以是一个可调电阻、一个电压传感器或者一个专用的电压调节芯片。
通过监测输出电压并相应地调整，充电器可以确保电池在正确的电压下进行充电。
四、保护机制充电器通常还具有一些保护机制，以确保充电过程中的安全性和可靠性。
这些保护机制可以包括过流保护、过压保护、过温保护和短路保护等。
过流保护可以防止充电电流超过电池的额定值，从而避免电池过热或者损坏。
过压保护可以防止输出电压超过电池的额定值，从而避免电池过充或者损坏。
过温保护可以防止充电器过热，从而保护充电器和电池的安全。
短路保护可以防止充电器输出短路，从而避免电池过热或者损坏。
五、充电指示为了方便用户使用和了解充电状态，许多充电器还配备了充电指示灯。
充电指示灯可以显示充电器的工作状态，如充电中、充满或者故障等。
基于单片机的电能收集充电器设计
压 Ｅ 和输 出恒 流 电流 ， 单 片机 内进 行 相 应 的处 在 理后 输 出到 Ｌ Ｄ显 示 ， 输 入 电压 过 大 ， 及 时 进 Ｃ 若 则 行相 应 处理 并通 过报 警 电路实 施 报警 。
Ｃ ０ １０Ｓ Ｍ （ ｉｇ ｈｐＭｉ ｏｏ ｓｔｅｃｂ ｒｅ ｃ ｏｅ ｉ Ａ ７ ３ ｆ Ｃ Ｄ ｏ ｖｒ ｒ ８ ５ ２ Ｃ １ Ｆ Ｓｎｌ Ｃ ｉ ｃ ｃ ）ａ ｙ ｅ ｔ ｓｃｒ，ｗｔ Ｍ Ｘ１０ ｏ Ｄ ／ Ｃ ｃｎ ｅｔ ｅ ｙ ｈ ｎｉ ｈ ｒ ｅ
ｒ ａ ｉｉ ｇ ｔ ｓｅ ｏ ｔｏ ． Ｗ ｉ ｈ ｅａ ｗｉ ｈ ｎ ｏ ｒ ｓ ｐ ｙ ａ ｒ ｎ ｆｒｉ ｇ ｃｒ ｕ ｔ ａ ｄ ｔ ｅ ｌｇ ｔ ｅ ｌ ｎ ｗｏ—ｔｐ ｃ ｎ ｒ １ ｚ ｔ ｔ ｅ ｒ ｌｙ ｓ ｔ ｉ ｇ ｐ ｗｅ ｕｐ ｌ ｎｄ ｔａ ｓｅｒｎ ｉｃ ｉ ｎ ｈ ｉｈ ・ ｈ ｃ ｅ ｔｉ ｉｄ ｉ ｈ ｅ ｉ ｇ ａａ ｍ ，ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｒ ｎ ｆｒ ｔｏ ｆｏ ｅ — ｏｔ ｇ ｒ ｔ ｃｉ ｎ ｗｈ ｎ ｓ ｔｈ ｎ ｉ ｍｉ ｎｇ ｄ ｏ ｅ ｌｇ ｔｎ ｎ ｌｒ ｔ ｈ ｏ ｒｔａ ｓｏ ｍａｉ ｎ ｏ ｖ ｒｖ ｌａ ｅ ｐ ｏｅ ｔｏ ｅ ｗｉｃ ｉ ｇ ｔ ｍｅ，
在 电源过压 时及 时进 行切 换保 护 ， 光二 极 管 点 亮报 警 。Ｌ Ｄ显 示 间歇 时 间和 输 出 电流 ， 发 Ｃ 人机 交
电子设计竞赛的组织与培训
2、发挥部分 、
（1）在Rs=1 ，Es=1.2V～3.6V时，以尽可能大的电流 向电池充电。 （2）能向电池充电的Es尽可能低。当Es≥1.1V时，取Rs =1 ；当Es＜1.1V时，取Rs =0.1 。 （3）电池完全放电，Es从0逐渐升高时，能自动启动充 电功能（充电输出端开路电压＞3.6V，短路电流＞0）的 Es尽可能低。当Es≥1.1V时，取Rs =1 ；当Es＜1.1V时， 取Rs=0.1 。 （4）降低成本。
竞赛的宗旨
以竞赛为载体，把创新能力、协作精神、理论联系 实际的学风、动手能力、工程实践能力、针对实际 问题进行电子设计制作的能力培养作为具体目标
竞赛方针
全国大学生电子设计竞赛的组织运行模式为：“政 “ 府主办、专家主导、学生主体、社会参与” 府主办、专家主导、学生主体、社会参与”十六字 方针，以充分调动各方面的参与积极性。
竞赛命题
在全国范围内征题 全国专家组确定赛题范围 专家组责成专人完成命题 全国专家组审题 全国组委会批准命题 竞赛命题兼顾电子信息、电气工程相关各 专业的不同领域，使电子信息类不同专业的学 生都有参赛的机会。学生可根据本科、高职分 组，任意选择其中一道题目参赛。
竞赛模式
每两年（单年）举行一次全国竞赛 非竞赛年举行专题竞赛
学科竞赛的核心目标
全国大学生电子设计竞赛“指导思想与目的” 有助于高等学校实施素质教育，培养大学 生的实践创新意识与基本能力、团队协作 的人文精神和理论联系实际的学风； 有助于学生工程实践素质的培养、提高学 生针对实际问题进行电子设计制作的能力； 有助于吸引、鼓励学生踊跃参加课外科技 活动，为优秀人才的脱颖而出创造条件。
竞赛形式
开放式自主命题式竞赛
按照竞赛的规定的方向、元器件使用要求，自主选题制定功能、 指标，完成参赛作品。
充电器工作原理
充电器工作原理充电器是一种电子设备，用于给电池或电池组充电。
它通过将交流电转换成直流电，并将电流传输到电池中，以便为电池提供所需的电能。
充电器的工作原理涉及到几个关键的组件和过程。
1. 变压器：充电器通常包含一个变压器，用于将输入的交流电转换成适合充电的电压。
变压器由一个主线圈和一个副线圈组成。
主线圈连接到电源，并接收输入的交流电。
副线圈连接到电池，并提供输出的直流电。
2. 整流器：充电器还包含一个整流器，用于将交流电转换成直流电。
整流器通常采用二极管桥整流器，它将交流电转换成单向的直流电。
二极管桥整流器由四个二极管组成，它们根据电流的方向将交流电转换成直流电。
3. 滤波器：直流电通过整流器后还存在一些交流成分，为了消除这些交流成分，充电器通常还包含一个滤波器。
滤波器由电容器组成，它能够滤除直流电中的交流成分，使得输出的电流更加稳定。
4. 控制电路：充电器还包含一个控制电路，用于监测电池的状态和控制充电过程。
控制电路通常包括一个电压检测器和一个电流调节器。
电压检测器用于检测电池的电压，一旦电池达到预定的充电电压，充电器将停止向电池供电。
电流调节器用于调节输出电流的大小，以满足电池的充电需求。
5. 保护机制：为了保护电池和充电器本身的安全，充电器通常还包含一些保护机制。
例如，过流保护可以防止电流过大而损坏电池或充电器。
过温保护可以防止充电器过热而导致故障或火灾。
总结：充电器的工作原理是通过变压器将输入的交流电转换成适合充电的电压，然后通过整流器将交流电转换成直流电。
滤波器用于消除直流电中的交流成分，使得输出的电流更加稳定。
控制电路监测电池的状态并控制充电过程，保护机制用于保护电池和充电器的安全。
充电器的设计和制造需要考虑电池的类型和充电需求，以及符合相关的安全标准和规定。
集电器用途
集电器用途集电器是一种用于收集和传输电能的装置。
它主要用于从电动机、电磁铁、输电线路等电器设备中收集电流，并将电能传输到电阻、电容、电感等负载上。
集电器广泛应用于各种电力系统和工业设备中。
下面将详细介绍一些集电器的用途：1. 电力系统中的集电器：在高压输电线路上，经常利用集电器收集电流。
一般来说，输电线路的电流可以很高，而由于电线的安全限制，无法直接连接到负载上。
这时，可以使用集电器将电流收集起来，然后传输到负载端。
2. 电机中的集电器：在一些大功率电机中，集电器用于收集电动机旋转时产生的电流。
通过集电器，电流可以从旋转部分（如转子）传输到静止部分（如定子），从而实现对电机输送电流的控制。
这是电机运转的关键组件之一。
3. 电磁铁中的集电器：电磁铁是一种利用电流在线圈中产生磁场的装置。
而有时，电磁铁需要移动，例如在起重机、铁路信号等设备中。
这时，就可以使用集电器来收集电流，并将其传输到电磁铁的线圈中，从而实现对电磁铁的控制。
4. 电池充电中的集电器：现代电池，尤其是锂电池，已成为各种便携式电子设备（如手机、平板电脑等）的重要能源来源。
而当电池电量耗尽时，就需要使用充电器对电池进行充电。
充电器中的集电器负责从电网中收集电流，并将其传输到电池中，从而实现对电池的充电。
5. 电车、电动汽车中的集电器：电车、电动汽车是利用电能作为动力的交通工具。
而为了提供车辆所需的电能，车辆通常会装备集电器，在行驶过程中从轨道或地面的供电系统上收集电能，并将其传输到电动机或电池中，以供车辆使用。
在以上几个领域之外，集电器还可以广泛用于电阻、电容、电感元件中。
例如在一些电路中，为了实现对电阻、电容、电感的控制，可以使用集电器来传输所需的电能。
此外，集电器还可以用于一些特殊设备的研究和开发，如粒子加速器、实验室设备等。
总结起来，集电器是一种非常重要的电气元件，广泛应用于各个领域。
它可以收集并传输电能，用于实现对电流的控制和供电系统的连接。
充电器工作原理
充电器工作原理充电器是一种电子设备，用于将电能转化为适合充电电池的电能，以便为电子设备或者其他设备提供电力。
充电器的工作原理涉及到电能的转换、调节和传输过程。
下面将详细介绍充电器的工作原理。
1. 电源输入充电器通常通过插头连接到电源上，电源可以是交流（AC）电源或者直流（DC）电源。
交流电源普通是家庭电源，电压通常为110V或者220V，频率为50Hz或者60Hz。
直流电源普通是汽车电源或者电池组，电压通常为12V或者24V。
2. 输入电流控制充电器的第一步是通过输入电路控制输入电流。
输入电路通常包括整流器和滤波器。
整流器将交流电源转换为直流电源，滤波器用于去除电源中的噪声和干扰。
3. 直流电压调节接下来，充电器需要将直流电源的电压调节到适合充电电池的电压。
这通常通过使用稳压电路实现，稳压电路可以根据需要提供稳定的输出电压。
稳压电路通常包括电压参考源、比较器和功率晶体管等元件。
4. 充电电流控制一旦电压调节完成，充电器需要控制输出电流以充电电池。
充电电流控制通常通过负反馈回路实现。
负反馈回路通常包括电流传感器、比较器和控制器等元件。
电流传感器用于检测输出电流，比较器将检测到的电流与设定值进行比较，控制器根据比较结果调整输出电流。
5. 充电结束控制当电池充满后，充电器需要住手充电，以避免过充和损坏电池。
充电结束控制通常通过电压和时间两种方式实现。
当电池电压达到设定值时，充电器会住手充电。
此外，充电器还可以设置充电时间，当充电时间达到设定值时，充电器也会住手充电。
6. 保护功能充电器通常还具有一些保护功能，以确保充电过程的安全和可靠。
常见的保护功能包括过流保护、过压保护、过温保护和短路保护等。
这些保护功能可以通过使用保护元件和控制电路实现，以保护充电器和充电设备免受损坏。
总结：充电器的工作原理主要涉及电源输入、输入电流控制、直流电压调节、充电电流控制、充电结束控制和保护功能等过程。
通过这些过程，充电器能够将电能转化为适合充电电池的电能，并在充电过程中保护充电器和充电设备的安全和可靠性。
充电器工作原理
充电器工作原理充电器是一种电子设备，用于将电能转换为适合充电电池的直流电能。
它是我们日常生活中不可或者缺的电子设备之一，用于为各种便携式电子设备如手机、平板电脑、笔记本电脑等提供电能。
充电器的工作原理可以简单地分为两个主要部份：变压器和整流器。
1. 变压器充电器的变压器部份主要负责将交流电（AC）转换为适合充电电池的低压直流电（DC）。
变压器由一个铁芯和两个线圈组成：一个是输入线圈（即初级线圈），通常与市电相连；另一个是输出线圈（即次级线圈），与充电电池相连。
当市电通电时，通过输入线圈产生的交流电会在铁芯中产生磁场。
这个磁场会通过铁芯传导到输出线圈上，从而在输出线圈中产生电压。
由于输出线圈中的匝数比输入线圈多或者少，所以输出电压可以高于或者低于输入电压，具体取决于变压器的设计。
2. 整流器充电器的整流器部份主要负责将变压器输出的交流电转换为直流电。
因为大多数充电电池需要直流电才干充电。
整流器通常由一组二极管组成，这些二极管被称为整流二极管。
它们的作用是将交流电转换为单向的直流电。
当交流电的电压为正时，其中一个二极管会导通，允许电流通过。
当交流电的电压为负时，另一个二极管会导通，同样允许电流通过。
这样，整流二极管交替导通，使得输出电流成为一个单向的直流电流。
在整流器的后面，通常还有一个滤波电容器，用于平滑输出的直流电流。
滤波电容器可以减少输出电流中的纹波（即电流的波动），从而提供更稳定的直流电。
总结：充电器的工作原理可以简单概括为将交流电转换为适合充电电池的直流电。
变压器部份负责将交流电转换为适当的电压，而整流器部份则将变压器输出的交流电转换为直流电。
这样，充电器可以为各种便携式电子设备提供所需的电能，使它们能够充电并正常工作。
请注意，以上内容仅为示例，实际的充电器工作原理可能因不同的设计和类型而有所不同。
充电器的工作原理
充电器的工作原理
充电器是一种电子设备，通过将电能转换成所需的电流和电压，从而给电子设备充电。
充电器的工作原理主要涉及到两个重要的元件：变压器和整流器。
变压器是充电器中的关键元件之一。
它主要由两个线圈组成：一个是输入线圈，也称为初级线圈，将交流电能输入；另一个是输出线圈，也称为次级线圈，用于输出所需的电流和电压。
当交流电通过输入线圈时，会在线圈中产生一个交变磁场。
由于次级线圈与初级线圈相互耦合，交变磁场会引起次级线圈中的电流产生变化。
通过适当的线圈匝数比例，变压器可以实现输入电压的升降。
整流器也是充电器的重要组成部分之一。
在充电过程中，充电器必须将交流电转换为直流电才能给电子设备供电。
这就需要用到整流器。
整流器可以将交流电转换为只有一个方向的电流。
最常见的整流器是使用二极管或者桥式整流器。
通过将变压器和整流器结合起来，充电器可以将输入电压转换为所需的直流电流和电压，从而实现给电子设备充电的功能。
总的来说，充电器的工作原理是通过变压器将输入电压升降为所需的电压，再通过整流器将交流电转换为直流电，以给电子设备充电。
老旧电瓶改造方案
老旧电瓶改造方案随着科技的不断发展，受电池限制的设备逐渐被普及。
这也导致了电子垃圾的数量不断增加，其中包括许多老旧电瓶。
这些电瓶的使用寿命已经到了，但是它们的电化学性能仍有很大潜力，所以我们可以通过一些改造，让这些电瓶变得更加有用。
改造方案1.充电器改装传统的充电器通常只适用于新电池，无法充电老旧电池。
我们可以通过改装现有的充电器，使其适用于老旧电池。
改装的主要方法是更换掉现有的电路板，增加老旧电池的充电时间和充电速度。
同时，在家电市场上也有专门适用于老旧电瓶的充电器，可供选择。
2.能量回收在电子设备的使用过程中，电池通常不会彻底耗尽，这样就会有一部分电能浪费。
我们可以通过安装能量回收器来将这些电能收集起来，转化为可用的电源。
能量回收器是一种无源电子器件，可以通过雷达图形或者热释电效应集中电流并转化为电能，使用比较简单，效率也比较高。
3.液态电池液体更换液态电池的使用寿命一般为3-5年，使用的时间长了，电极会逐渐被污染，导致电池寿命缩短。
我们可以通过更换液态电池的液体，让老旧电池焕发新的生命。
替换液体时，需要注意清洁电池内部，避免不必要的污染影响电池性能。
4.串联改造如果有多块老旧电瓶，我们可以将它们进行串联改造，增加电压或者电容。
串联后能够满足某些高容载设备的使用需求，在电池寿命相对较短的情况下，延长了电池的使用寿命。
5.太阳能充电利用太阳能为电池充电是一种环保节能的改造方式。
在日光下可通过太阳能板将太阳能转化为电能，将电能储存于电池内，实现电池的自给自足。
这种改造方法需要寻找充足阳光的地点，适用于室外使用的电池。
总结老旧电瓶改造不仅能延长电池的使用寿命，更能减少对环境的污染。
但是，在进行老旧电瓶改造时，需要注意保持良好的电路、电池状态，在操作过程中避免不必要的损失和影响。
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电能收集充电器
摘要: 本系统以Sepic斩波电路为核心，以MSP430单片机为主控制器，根据输入电压对PWM信号做出调整，进行最大功率点跟踪，从而实现高效率的充电。
系统在输入电压为0.3V的情况下通过TPS61202芯片，实现自启动。
系统在输入电压范围0.5V-20V实现充电功能，可以通过按键设定充电器的监控时间，以减少功耗。
测试表明，作品达到了题目的基本要求和扩展要求的全部功能。
关键词: sepic 最大功率点跟踪 TPS61200 MSP430
1系统方案
1.1电源变换器方案
1.1.1 充电器的主回路
方案一：Cuk充电器
线性充电方式是充电方式中，复杂度最小、成本最低的方案。
线性充电方式最大的缺点是功率损耗较大，不能实现升压。
方案二：buck-boost变换器
能够在宽输入电压范围实现充电。
它的缺点是输出电压的极性反相，效率不高。
方案三： buck与Boost分开控制
该方案的成本低，且效率高，但控制切换方案复杂。
方案四：sepic斩波电路
该电路结构简单，成本低，效率高，输入与输出同极性，十分符合题目要求。
方案论证：结合题目的要求，选择控制简单且效率较高的方案，所以选择方案四。
1.1.2 启动电路
方案一：低压启动的振荡电路，用三极管设计一个振荡器，在低电压的情况下自启动振荡，为Boost电路提供驱动脉冲，但超低压的三极管难于获得。
方案二：采用TI的电池充电管理芯片TPS61202，启动工作电压为0.5V，输入电压最低至0.3V，可满足充电器的启动要求。
最终方案的确定：结合题目对输入电压范围、效率等指标的要求对以上各方案进行比较，也出于对时间、电路的复杂程度以及之前读各种电路的熟悉程度的考虑，
选择了并 buck变换器和boost变换器，对输入电压进行降压和升压的控制。
启动电路采用TI的电池充电管理芯片TPS61202，启动工作电压为0.5V，输入电压最低至0.3V，可满足充电器的启动要求。
1.2 控制方法
系统在低电压的状况下要自启动，还必须自动切换升压和降压。
输入电源的电压范围和阻抗变化大，为了保证最大的充电电流需要对最大功率点进行跟踪（MPPT）。
方案一：采用模拟的控制方法，即用比较器对输入电压与一个基准电压比较，决定升压和降压的工作方式。
但难以实现MTTP算法。
方案二：采用单片机容易实现MPPT控制算法和电路的切换，即通过单片机对充电电流进行采集，跟踪输入的最大功率。
用单片机进行穷举算法，参数的选取和修改方便。
与模拟控制方法相比，数字控制算法灵活性高、可靠性好、抗干扰能力强，同时节省了系统的成本、缩短了时间。
1.3系统的框图
系统由Sepic斩波电路、启动电路、测量电路、主控电路4大部分组成；DC-DC 变换电路是核心部分，控制部分主要由MSP430实现，通过电导增量法维持电路工作在最大功率状态，从而实现最大输出电流(充电电流)。
图1.3 系统框图
2.理论分析与计算
2.1 效率分析与计算
影响效率的主要因素主要有开关损耗、整流二极管损耗和MCU损耗，以及外围检测电路。
可通过以下途径提高效率：
1.采用肖特基二极管，采用低导通电阻MOSFET管，采用低损耗磁芯材料优化电感设计等。
2.选取低功耗元器件，比如单片机MSP430采用低功耗技术，在
3.6V工作电压下的待机电流典型值仅为1mA，在3.6V工作电压2MHz主频下的工作电流典型值为
2mA；运放LM324的静态电流为1.8mA，关闭模式下仅1nA；启动电路的集成boost 变换器芯片TPS62100，在固定工作频率下的静态电流的典型值为55uA。
3.软件设计原则包括尽量利用单片机休眠模式、利用中断实现定时、关闭不
3.电路与程序设计
3.1.变换电路的设计与计算
3.1.主电路的设计与计算
图3.1.1
电感的选取：
确定电感的规则是，在最小输入电压时使得纹波电流的大小约为稳定值的30%
L1最终采用50uH ，同理L2最终采用
电容的选取：
确定电感的规则是，在最小输入电压时使得纹波电流的大小约为稳定值得5%
C1最终采用，同理C2最终采用 续流二极管
为了减小导通与开关损耗，续流二极管要用肖特基二极管，续流二极管选用IN5819，管压降为0.183V ，流过0.5A 的电流其压降为0.35V 。
驱动电路
常规的Buck 电路，其结构简单效率较高，buck 电路选用NMOS 管，但在Buck 电路中存在驱动的问题，由于续流二极管导通与截止使NMOS 管的源极处于浮动状态，即当二极管续流导通时，NMOS 的源极的电位接近于0，而当此二极管关断时，开关管源极的电位被提高，因此设计了以上的自举电路。
3.1.3启动电路
直接采用TI 公司的TPS61202充电控制芯片，集成了1.3A 开关的新型TPS61200升压转换器不仅在正常工作下支持0.3V 至5.5V 的输入电压，而且在欠压锁定引脚直接连接到输出电压的情况下，仍可管理低至0.3V 的电源电压。
该转换器在任何负载情况下均可实现0.5V 超低启动电压，工作效率超过90%。
其典型应用电路如图3.1.3
()
11
1112120.3
L g g
L s
g s O dV V L dt V i DT L V T L D I =∆==
-⨯1
12
21max 1
210.1C c s
s g
dU C I dt I
U D T C I DT C V =∆==
⨯
图3.1.3
3.1.4监控电路
通过按键可设定单片机进行间歇式监控的时间，设定时间在0.1-5s。
在停止监控时下单片机进入休眠模式，同时单片机将所有的监控外设电路关闭，以减低充电器的静态功耗。
由于LM324工作电流小故直接由单片机IO供电，
3.2软件设计
在输入电压小于7.2V时，电路工作在Boost状态，大于7.2V时工作在buck状态。
单片机将采集到输入电压后，通过切换电路决定电路的工作状态。
根据题目的要求，若调节占空比使变换器的输入端电压等于直流电源电压Es 的一半，则表明跟踪到了最大功率点。
应用穷举法搜索程序和最优梯度法跟踪程序相结合实现本设计的最大功率点跟踪策略。
穷举法的搜索步长为1/8，每步采样电流后，将当前电流值与Ic进行比较，由Imax记录下电流最大值，并记下最大值处的占空比。
搜索完成后，将当前占空比设置为搜索到的最大功率点处的占空比D，然后进入最优梯度法跟踪程序。
在最优梯度跟踪程序中，由每步的电流增量值与占空比增量值相除，得到梯度m(g)。
m(g)与容许误差E比较，若m(g)<E则认为跟踪到了最大功率点，退出跟踪程序；反之，则计算m(g)与调整因子k的乘积，并根据m(g)的符号更新占空比的值，进入下一步搜索。
其流程图见图3.2。
开始
电压大于7.2
BUCK BOOST
为最大功率
为最大功率
PI PI
Y
占空比调节占空比调节
N
Y
N Y
N
图 3.2
4.测试结果
4．1测试仪器
万用表（FLUKE 15 B ）
4．2 测试方案及数据
Ω
4.2.4 Es=0时，电池的放电电流 4.2.5 最大充电电流Ic （Rs=1）
Es 。
5.结语
本电路结构简单、成本较低、性能优良，较好得完成了题目的要求。
由于时间紧张，任务较为繁重，本电路尚有不足之处，如降压电路的效率没达到90%，这些问题有待以后的研究中进一步改善。
参考文献
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