充电机自动保护电路

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程

学号学生姓

名

专业班级

电气工程

及其自动

化

课程设计（论文）题

目

充电机自动保护电路

课程设计（论文）任务二、设计目的

1）了解充电电路的工作原理。

2）掌握晶闸管电路的设计方法。

3）通过课程设计培养学生自学能力和分析问题、解决问题的能力。

4）通过设计使学生具有一定的计算能力、制图能力以及查阅手册、使用国家技术标准的能力和一定的文字表达能力。

三、设计依据与要求

设计安全充电电路，能够进行安全充电，充电电压在48V以内，具有过流过压保护功能。

四、设计内容

1）复习课本，收集查阅资料，选定设计方案；

2）主电路、保护电路选择与计算；

3）控制电路选择与计算；

4）绘制电气框图（3号图一张），电气原理图（2号图一张）；

5）对主要元器件进行计算选择，列写元器件的规格及明细表；

6）设计总结及改进意见；

7）要参考资料；

8）编写说明书，内容不少于4000字。

指

导

教

师

评

语

及

成

绩

成绩：指导教师签字：

年月日

一 绪论

1.1 课题描述

在突发停电状况下，为了保证人们的生命和财产安全，应急灯是必不可少的设施。比如当发生火灾时，消防报警控制器会自动将非消防电源切除以防止电气火灾，而这时没有普通照明，消防应急灯自带的蓄电池会检测线路失电，由电池放电，供灯具照明使用，让人员依照疏散指示疏散，并提供基本的疏散照明。具有电路简单、取材容易、新颖智能、方便节电等特点。本课题利用多谐振荡电路、自动充电路、继电器等来实现应急灯的工作。有电时自动充电电路给电池充电，断电时继电器起作用使多谐震荡电路自动与电池连接，电流通过多谐振荡电路使其输出矩形波电压，矩形波电压通过电磁感应加在应急灯上使其发光，由此原理来达到自动应急灯的效果。

1.2 基本工作原理及框图

本课程设计的应急照明灯由自动充电电路、继电器、多谐振荡电路、变压器构成。其基本工作原理：有电时自动充电电路给电池充电，断电时继电器起作用使多谐震荡电路自动与电池连接，电流通过多谐振荡电路使其输出矩形波电压，矩形波电压通过电磁感应加在应急灯上使其发光，由此原理来达到自动应急灯的效果。

图1基本工作原理框图

自动

继

电气多谐振变压器 应急灯

二自动充电机电路设计

2.1 简易充电器设计

一：设计要求

（1）可以选用多种电压值进行充电，以满足不同种类、

不同容量电池充电的需要

（2）充电器应具有保护措施，防止电池过充

（3）增加LED充电状态显示，过流过压保护功能

自动充电机保护电路图

1.充电原理

图1所示电路可同时对一到四节电池分别充电，采取智能充电方式，充足电即自停。充电前，先调节R4，使三端可调稳压器LM317的输出电压为预定值v0。预定值v0由待充电的电池电压决定，即：V o=VE+VBE充电进行过程中，电池电压VE逐渐上升，V o保持恒定不变，当电池的电压VE到(V o—VBE)V时，BJT截止，充电终止。（晶闸管变流技术的应用）充电电流可由R1l-R14限制。（晶闸管变流技术的应用）2.充电状态显示

充电过程中，BJT导通，相应充电指示灯LED发亮；当充电电流减小，变为恒压小电流充电时，LED 的亮度减弱；直到电池充足电，BJT截止，相应的LED熄灭。

3.过充保护

充电结束后，即使不切断电源，由于BJT近乎截止，充电电流很小，充电池的电压不会再升高，即使长时间充电对电池也没有损害，能对电池起过充保护。

4.限流

图l电路中R11，R14用是限制充电电流大小。充电过程中，电池电压上升，充电电流减小，当电池达到充足状态时，变为为恒压小电流充电，直到充电完全BJT 截止充

电结束。此为正常充电的全过程。假设实际充电电流大于最大充电电流，为保护充电电池，必须限制、调整充电电流。电阻Rl连接在BJT的C极上，有分压作用，降低VcE减小充电电流

三：元器件配置及电量分析

1.LM 3171 l

三端可调式集成稳压器LM3 17，只需通过外接很少元件即可扩大输出电压的调节范围，普遍应用于直流稳压电源技术。LM317典型外接元件如图2， R3，R4调整电阻，决定LM317的输出电压Vo简约计算法为：=y肼(1+生R) 公式li其中VREF为LM317基准电压，约为1．2V． v

2.R3、R4设置图I中LM317的输出电压依靠外接电阻R3、R4来调节，进而控制充电电池的电压V ，为保证输出电压的精度和稳定性，提高充电效果，R3、R4要选择精度高稳定性好的的阻，且R3数值不宜高于240Q．假设图1中R3确定为l20Q的碳膜电阻，R4为480Q碳膜电位器，由此获得LM317的输出电压Vo调节范围为1．2V至6V。R4=0D．~ ，Vo=1．2V R4=481111时， =6V可调电阻R4也可根据实际电池电压VE数值，依据公式1计算方法选择合适阻值的碳膜电位器。另外为防止电流在连线电阻上产生误差电压，在设计PCB板时电阻R3、R4安放位置要尽量紧靠LM317。

3.T1一T4选择

T1一T4在充电系统中起到重要的作用。应选用同一型号。为减少充电器的工作噪声，兼顾各方面要求，确定T1一T4为小功率低噪声NPN型管9 0l4(实物见图3)。目前，市场有绿、红、黄和白等LED，由于价格因素，电路中选用绿色LED。

4.R11-R14的选择

实际电流大于充电电流时，通过R1分压，减小Vce调整限制充电电流。由于9014的Icm=0.1A,为使正常情况保证较大电流充电。因此选择R11-R14不宜过大，可采用几十欧姆的小电阻。

自动充电电路原理

原理介绍：220v电压通过变压器编程9v，IC1为T1基极提供电压，继电器J实现开关K自锁和自动断电。当接上电瓶后，按动K，电源指示灯L点亮，同时J得电吸合，K被其触点J-0自锁，充电开始，此时由于电瓶欠电，T1发射极电压低于（7.5V+0.65V），T1截止，T2也截止，它们对T3无影响。当电瓶电压充至7.5V时，T1发射极电压为7.5V+0.65V，T1饱和导通，T2也导通，T3基极电压下降而截止，J 失电释放，J-0断开，充电停止。指示灯L熄灭。通过调节W还可对不同电压的电池充电。电路中的二极管D是隔离二极管，可防止电瓶反向放电。其中R5为充电限流电阻，可在5～10Ω间选取，其它元件无特殊要求。所有元件可搭接在一塑料盒上，IC1可不用散热器。