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1、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
2、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
3、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。自动充电电路继电气开
4、关多谐振荡电路变压器应急灯发光图1基本工作原理框图 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 二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：Vo=VE+VBE充电进行过程中，电池电压VE逐渐上升，Vo保持恒定不变，当电池的电压VE到(VoVBE)V时
5、，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
6、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12V v2.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
7、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12V至6V。R4=0D ，Vo=12V 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
8、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
9、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510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。继电器开关本实验采用直流继电气开关交流电经过整流滤波稳压变成直流电加在电磁线圈上有电时电磁铁吸附开关使电源不与多谐振荡电路导通，停电时电磁特磁性消失开关在自身重力和弹簧的拉力下使电源与多谐振荡电路导通，多谐振荡器开始
10、工作。从而实现了断电时应急极灯自动工作的性能图4整流滤波稳压电路 图5继电气工作原理图电器框图电气原理图总结1.本充电器构简单，但能保证安全充电，增加LED充电状态显示，过流过压保护功能。2，充电前要根据电池电压调节R4，确定LM317的输出电压值（可调节范围1.232V）。3，不足之处并非完全智能充电器，为进一步完善充电性能，功效势必更加优化电路。致谢在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计商的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学参考文件1电力电子变流技术 王廷才主编 机械工业出版社2晶闸管变流技术应用图集或电力电子技术应用电路 王文郁主编 机械工业出版社3电力电子变流技术 曾芳主编 西安电子科技大学出版社4电类专业课程设计指导 张华主编 机械工业出版社1
