1、毕业设计文献综述 电气工程及其自动化 关于手机充电器仿真设计的文献综述 前言 随着手机种类的日益增多，各种充电器因机型不同，电源端口的大小也不相同，从而不能互换使用，给消费者带来了不便。 因为如果所有手机都使用相同标准的充电器，那么用户在更换手机后，就无需再购买新的充电器，从而节省了一笔开支，并且有利于环保。 现在市场上的大部分充电器，只是针对锂电池或镍氢电池充电的 1。随着科学技术的进步和发展，自动识别两种电池而进行相应的充电进程的充电器正在逐步占据主流。可以自动分辨锂电池或镍氢电池的座充能“防止将锂电 放电的错误动作”，如果在充锂电池时不小心按到了座充上的“放电钮”，好的座充可以辨识出来是
2、锂电池，因此不会做放电动作 ;差的座充则不管三七二十一地进行放电，这就会造成锂电池寿命的折损。 与以前的充电器相比，充电器产品生产将会在多种新功能完善，并且最大限度地降低本身的待机耗电量。对于生产充电器的厂家来说，功能完善、安全实用的充电器能在市场中占据主要地位，同时满足他们的经济目标。在当今通讯电子电路的设计领域，手机充电器电路的设计和仿真是一个十分重要的设计试验探索环节。在手机充电器电路设计和仿真软件中，Multisim10.02以其强大的仿真设计应用功能，应用在试验探索领域，更新设计理念有较大的优势。 一、国内外手机手机充电器的发展概况 2009 年 2 月 18 日 GSM 协会联合
3、17 家移动运营商和制造商宣布，将在全球建立统一的手机充电器连接标准 3 4，计划自 2012 年 1 月 1 日起，所有上市的手机产品中绝大部分都将支持统一连接标准的手机充电器 5。标准型充电器，是指可以连接所有手机底端电源插座(端口 )的充电器。而且，生产的手机的电源端 D 将统一为适用于标准充电器的规格。这样，消费者将不必在每次换手机时同时购买新的充电 器 6 7。由此可见，充电器在从坐式向便携式、双槽式等方向发展的同时，也开始向标准化、通用化的方向发展。 手机端接口也实现统一上述标准计划采用 Micro-USB 为通用充电接口，并节约 50%充电时的能耗。与中国已经实施的统一接口标准不
4、同的是，该标准 8将手机连接充电器的接口也实现统一。而中国目前正在的实施的标准实质是“在变压器加装了 USB 接口”，手机充电器改为由一根 USB 数据线和一个带有 USB 接口的充电器座，手机一端的接口并没有要求统一。建立统一标准有可能消除高达 5.1 万吨的充电器复制品，消费者可用 同一个充电器为不同品牌的手机充电，可减轻消费者负担。 随着手机种类的日益增多，各种充电器因机型不同，电源端口的大小也不相同，从而不能互换使用，给消费者带来了不便。现在市场上的大部分充电器，只是针对锂电池或镍氢电池充电的，但是随着市场的发展，自动识别两种电池而进行相应的充电进程的充电器正在逐步占据主流。可以自动分
5、辨锂电池或镍氢电池的座充能“防止将锂电放电的错误动作”，如果在充锂电池时不小心按到了座充上的“放电钮 ” ，好的座充可以辨识出来是锂电池，因此不会做放电动作 ;差的座充则不管三七二十一地进行放电，这 就会造成铿电池寿命的折损。 鉴于手机用户绝大部分都是非专业用户，所以充电器基本都具有充满自停的功能，而且大部分旅充都属于快速充电器，充电时间在 1-3 小时左右。市场上很多充电器都标榜自己采用微电脑控制，包括一些价格非常便宜的鸭蛋型微型旅充，其实严格从充电电路上分析，很小部分充电器才能被真正意义上被成为微电脑控制（单片机控制）。一些厂家在充电线路上使用了集成块就自诩为“微电脑控制”，其实很多低成本
6、的设计所选用的集成块都是廉价的运放集成块，而一些专用的充电控制集成块单价较高，一般用于比较高档或名牌的充电器 中。所以我们不能轻信所谓微电脑控制，尤其是廉价型产品。很多产品外观类似但内部线路却大不一样，其性能也大不同。 选购兼容手机充电器也要讲究品牌，应该是正规厂家生产的商品。因为上面虽然介绍一些充电器的原理，但实际识别却非常困难。即便是专业人士，在不打开充电器、不使用测试仪器的情况下，也很难从充电器外表准确判断充电器的性能与质量。一些著名品牌的产品虽然价格会略高一些，但从线路设计到元件选用都比较正规科学，所以充电效果也比较理想对于非原装的座充还要看模具的精细程度，手机插拔能否一次到位，而且阻
7、力均匀、松紧 适度。对于部分直接对电池充电的座充，同前面提到的旅充一样，看它线路设计合理程度。 二、手机充电器的分类 手机充电器大致可以分为旅行充电器、座式充电器和维护型充电器，一般用户接触的主要是前面两种。而市场上卖得最多的是旅行充电器，旅行充电器的形式也有多种多样，常见的有价格便宜的鸭蛋型的微型旅充，普通台式卡板型充电器，带液晶显示的高档台式充电器。 目前市场上的太阳能电池板 9繁多，根据太阳能电池板所用材料的不同可分为：硅太阳能电池 ；以无机盐如砷化镓 III v 化合物 ，硫化镉，铜钢硒等多元 化合物为材料的太阳能电池；功能高分子材料 (有机半导体 )制备的大阳能电池；纳米晶太阳能电池
8、等。我们常用的是硅太阳能电池。 充电模式一般在充电器的包装上有标注。很多充电器兼容两种充电模式，选购时要注意是自动识别还是手动靠开关设定，如果是人工设定，则必须根据所充电池的类型正确设定。对于镍镉 /镍氢电池，优秀的充电器采用带下拉负脉充的充电方式，可以在充电过程中减小极化效应。而普通廉价充电器则使用恒流充电。电池充电波形要靠示波器才能准确观察。 三、手机充电器原理以及充电过程 目前生产的大部分手机充 电器 10 11 12都具有以下特点 : a.自动、快速充电体积小、重量轻 ;b.具备限流保护，电流短路与反充保护线路设计 ;c.宽范围 AC输入或多国电压可选 ;d.充满电后自动关断等等。另外
9、，部分充电器还有自动识别镍镉电池组、镍氢和锂离子电池 ;具有放电功能 ;低噪声 ; 模拟微电脑控制系统 LED 充电状态显示等特点。 本次毕业设计需要具有镍镉、镍氢、锂离子电池充电转换开关，并具有放电、过充、过流保护功能，带有充电和充电完成的指示灯。所有手机充电器其实都是由一个稳定电源（主要是稳压电源、提供稳定工作电压和足够的 电流）加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成。 根据充电电池电压的变化，充电过程可分为三个阶段，每个阶段采取不同的控制方式 13。 第一阶段 (低于 2.SV):电池内的电量已基本用完，应采用恒定的大电流充电，以节省时间。 第二阶段 (2.5 一 4.ZV):充电电池
10、的敏感阶段，充电过多会损坏电池，应采用模糊控制 14，以便获得最佳充电效果。 (这里所采用的模糊控制系统是一种双输人、单输出控制系统，采用 Motorola 公司生产的 MC6sHeo5PgMeu 作为模糊控制器，两个输人量分别是理想电压与实际 电压的差值协和卜的变化率卜 / t，输出量是对充电电流大小的控制量。 ) 第三阶段 (大于 4.ZV):电池已充电满，应进行点滴充电，以防止电池自行放电。 基于 CPLD 的可定时手机充电器设计系统的主要特点是具有定时功能复杂可编程逻辑器件 15 (简称 CPLD)是当今应用最为广泛的可编程专用集成电路之它不但能实现各种时序逻辑控制 。更适合做复杂的组
11、合逻辑 电路 因此在电子设计领域有着广泛 的应用。 VHDL语 言设 计技 术齐全、方便灵活 、支持广泛具有很强的系统硬件描述能力设计成果易于 共享和复用，给设计者和使用者带来了极大的好处。本设计定时部分以 CPLD 芯片为核心控制器件 利用 VHDL 语 言编 程实现此功能，有一定的优越性。 四、小结 本文对从学校图书馆所借阅的与手机充电器相关图书 16 17 18 19以及从中国期刊全文数据库中下载的资料进行了整理，对手机充电器进行了较为详细的阐述，包括手机充电器的分类，国内外开关电源的发展概况。 手机充电器的保养： 1、清洗时放静电。定期清洁充电器和充电接口。清理时，要用一块湿布，或者一
12、件抗静电布。切勿使用干燥 布（静电电荷）。 2、防水防潮。作为电子产品，不小心进水或者长时间不用时暴露在潮湿的空气中，都会对其内部的电子元件造成不同程度的腐蚀或氧化。 3、防摔防震。手机充电器其实是一个脆弱的部件，内部元器件经不起摔打。尤其要防止在使用过程中不小心落地。不要扔放、敲打或震动充电器。粗暴地对待充电器会毁坏内部电路板 4、防冷防热。不要将充电器放在温度过高的地方。高温会缩短电子器件的寿命，毁坏充电器，使有些塑料部件变形或熔化。也不要将充电器存放在过冷的地方。当充电器在过冷的环境工作时，内部温度升高时，充电器内会形成潮气，毁坏 电路板。 5 、防烈性化学制品。不要用烈性化学制品、清洗
13、剂或强洗涤剂清洗充电器。清除充电器外观污渍可用棉花沾少量无水酒精擦洗。 参考文献： 1 钟庆华 .基于 PIC 单片机的智能手机充电器 D.山东大学学位论文， 2005. 2 王贺 .通用感应式手机充电器 J.青年科学， 2008(6).19. 3 王冠华，王伊娜 .Multisim8 电路设计及应用 M.北京：国防工业出版社， 2006. 4 卢明 .Multisim 仿真软件在三相交流电路实验中的应用 M.北京：中国知识与技术，2010. 5 雷道仲，李书成，罗政球基于单片机定时开关的设计 J .科技广场 2009(5)： 22425. 6 Mobile Access Protocol f
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