2.1 常用充电器简单介绍2.1.1 方案一一款极简单的锂电池充电器该装置的电路工作原理如图2-1所示：图2-1 简易锂电池充电器工作原理：此电路采用恒定电压给电池充电，确保不会过充。

输入直流电压高于所充电池电压3伏即可。

R1、Q1、W1、TL431组成精密可调稳压电路，Q2、W2、R2构成可调恒流电路，Q3、R3、R4、R5、LED 为充电指示电路。

随着被充电电池电压的上升，充电电流将逐渐减小，待电池充满后，R4上的压降将降低，从而使Q3截止，LED将熄灭。

本电路的优点是：制作简单，元器件易购买，充电安全，显示直观，并且不会损坏电池。

通过改变W1可以对多节串联锂电池充电，改变W2可以对充电电流进行大范围调节。

缺点是：无过放电控制电路。

1.2 方案二实用锂电池充电器该装置的电路工作原理如图2-2所示：此充电器工作原理：由VT2、R4、R6、LED1组成恒流充电，VT1、IC、R1~R3、RP1等组成恒压充电，VT3、RP2等组成电池电压检测。

待充电电池放入充电器接通电源后、电池即进入恒流充电，充电电流约为300mA，同时LED1点亮。

当电池电压达到4.1V时VT3导通，继电器J 吸合，继电器接点转换成恒压充电（常闭接点1断开，常开接点2闭合），此时充电电流约为50mA左右，同时LED1熄灭，LED2点亮。

优点：本电路专为业余制作而设计，因此电路简单、元件易购、制作容易、安全可靠。

图2-2 实用锂电池充电器2.1.3 方案三简单的2节锂电池充电器该装置的电路图如下所示：图2-3 简单的2节锂电池充电器工作原理：该充电器中采用了锂离子电池充电控制器LM3420-8.4。

可对2节串联的锂离子电池组充电。

当电池组电压低于8.4V时，LM3420输出端(OUT)无输出电流，晶体管Q2截止，因此，可调稳压管LM317输出恒定电流，其值为 1.25／Rn。

LM317额定输出电流为 1.5A，若需要更大的充电电流，可选用LM350或LM338。

充电过程中，电池电压不断上升，并被LM3420的输入端(1N)检测。

当电池电压升到8.4V时，LM3420输出电流，使Q2开始控制LM317的输出电压，充电器转入恒压充电过程，电池电压稳定在8.4V。

此后充电电流开始减小，充足电后，电流下降到涓流充电电流。

当输入电压中断后，晶体管Q1截止，电池组与LM3420断开。

二极管D1可避免电池通过LM317放电。

2.1.4方案四普通恒流、恒压充电器该充电器主要由恒流源、恒压源和电池电压检测控制器三部分组成。

其工作原理为：市电经电源变压器降压、整流、滤波，由IC1构成恒流源经继电器的常闭触点向电池进行第一阶段恒流充电；当电池的电压上升到由IC3构成的电压比较器所设定的4.2V时，电压比较器输出高电平，经R7、ZD2触发可控硅SCR导通，继电器得电吸合，J-1的常闭端点断开，常开点接通，转为由IC2组成的恒压源进行第二阶段的恒压充电。

可控硅的作用是电池在转为恒压充电时，电池的电压会有所下降，电压比较器又会转为输出低电平，由可控硅触发后的自保持特性可消除这一影响。

ZD2和C5的作用是消除误触发。

D5的作用是防止电池电流倒流损坏元件IC1。

该充电器的特点是：充电过程分为两部分，首先用恒流充电到4.2V+0.05V，即转入4.2V 0.05V恒压的第二阶段充电，恒压充电电流会随着时间的推移而逐渐降低，待充电电流降到0.1CmA时，表示电池已充到额定容量的93%或94%，此时即可认为基本充满，如果继续充下去，充电电流会慢慢降低到零，电池完全充满。

优点：精度高，元件也比较常见易购买，可以最大限度的将电池充满。

该装置的电路如图2-4所示：图2-4 普通恒流、恒压充电器2.1.5方案五使用专用集成块的锂电池充电器电路如图2-5所示。

此例选用的充电器是LT1510，电池组含3节锂离子电池。

选定R4值之后，R1、R2和R3的值可按以下公式计算：R1＝R4＝(Vo u t -Vre f)／Vre f，R2＝K(R1+R4)，R3＝R4×Vr ef ×K[1-(1-K)]／Vo utK是电路一个方向总容差需要作的相对变化。

例如，在0.5％基准、两只1％电阻器情况下，总容差为2.5％，若要达1.2％，百分比需要作的变化为2.5％一1.2％＝1.3％，那么K为0.013。

在下面情况中，连接线S1和S2需要作开路处理：①Vout为低于标称值的(1／2)K时，断开S1，②Vout为高于标称值的(1／2)K时，断开S2。

图2-5 使用专用集成块的锂电池充电器由上面的各种充电器电路的介绍，可以发现充电器的充电方式大都是恒流、恒压方式，只有小部分电路采取单一的恒流或恒压充电方式。

恒流、恒压充电的好处是：电池可以最大限度的充满，缺点是：电路复杂，成本较高。

而采用单一充电方式的充电器好处是：电路简单，制作容易，成本比较低。

缺点是：电池容易损坏，而且电池不能最大限度的充满。

使用专用集成块的充电器，设备简单，使用方便，但是集成块不易购买，所以也不符合本次毕业设计的要求。

2.2 本次毕业设计拟采用的充电器设计根据充电器的一般组成方式和特点，以及现实的有关情况，将毕业设计的准智能锂电池充电器的基本框图设计如图2-6所示：图2-6准智能锂电池充电器的基本框图此框图包括了准智能锂电池充电器的基本组成部分，即多谐振荡器部分，充电执行电路部分，电池端电压检测部分，脉冲频率分配器部分以及电源部分组成。

电源部分对各个部分提供稳定的电压，多谐振荡器部分产生一个1Hz的振荡频率，并触发脉冲频率分配器输出不同的电平，产生不同的电压，经分压后送到充电执行电路进行充电操作，而电池端电压检测部分则对电池电压进行监测，配合控制充电器的充电电流。

以下将对各部分电路进行分析。

第三章电路设计综上所述：准智能锂电池充电器主要由多谐振荡器部分，脉冲频率分配器部分，充电执行电路部分，电池端电压检测部分以及电源部分构成。

现将每部分电路分别进行设计。

3.1 电路各部分设计详细分析3.1.1 电源部分电子设备需要直流电源为其供电，以便使其内部的电子电路得到正常工作所必需的能源。

考虑到成本问题，大多数电器的直流供电方式都是将交流电源经过变压、整流、滤波、稳压等步骤变换为所需的直流电压。

完成这种变换任务的电源称为直流稳压电源。

现代电器中常用的稳压电源有两大类：线性稳压电源和开关型稳压电源。

线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源。

它的成本较低，稳压性能好，输出波纹小，缺点是工作效率较低，在小功率应用场合用得最多。

根据现实情况，以及具体要求，本次毕业设计采用的电源部分为线性稳压源。

具体电路如图3-1所示：图3-1 电源部分原理图电路图中，变压器的作用是把交流电网供给的220V、50Hz交流电变换为合适的数值；整流器将交流电转变为直流脉动电压；滤波器将脉动电压进行平滑；稳压器能够把输出的直流电压稳定在所希望的数值上。

交流220V的电压经变压器变压后，降至18V左右，经整流电路整流后，再经7815集成稳压器后形成15V的稳定的直流电压。

7800系列集成稳压器的最大输出电流为1.5A，要扩大输出电流除了用外接大功率调整管外还可以用数个稳压器并联。

W78系列称为“三端固定电压式集成稳压器”，它只有一个输入端、一个输出端和一个公共端，使用安装和三极管一样方便。

国内的W78系列便是三端集成稳压器，它与国外的MC78、uA78等系列相同，因具有性能优良、可靠性高等优点、应用很广泛。

W78系列是具有固定输出电压分别为5V、9V、12V、15V、18V、24V 的三端正输出稳压器，对应型号为W7805、W7809、W7812、W7815、W7818、W7824。

这个系列的产品加上适当的散热器，输出电流可达1.5A。

W78系列三端集成稳压器有金属外壳封装和塑料封装两种形式，外形及在电路图中的常见画法如图3-2所示。

图3-2 W78的外形及常见画法W78系列三端集成稳压器的原理方框图如图3-3所示。

图3-2 W78系列三端集成稳压器的原理方框图由于W78系列三端集成稳压器的所有主要部分都已集成在管心上，通常在使用时只需接到整流滤波电路之后，而不必外接其它元件即可工作，这样就可简化电路板的设计，减小电源部分的体积。

如果适当外接少量元件还可扩展其功能，如组成输出电压可调的稳压器。

也可以将输出电压扩展到24V以上，增加扩流元件可把输出电流扩展到1.5A以上。

W78系列稳压器具有较完善的短路和限流保护、过热保护和调整管安全工作区保护电路，因而它的工作是比较可靠的。

3.1.2 多谐振荡器部分多谐振荡部分其主要是由NE555时基集成电路构成的一个多谐振荡器以及相关外围电路组成。

振荡频率由电阻和电容决定，最后输出约为1Hz的振荡频率。

多谐振荡器部分的电路原理图，如图3-4所示：图3-4 多谐振荡器的电路原理图参数计算如下：根据NE555所组成的振荡器的计算公式（详细介绍请见下文）f=1.443/(R A+2R B)C，其中，f =1Hz，C=4.7u，设R A = R B，可以计算出R A = R B =102.3K。

一、555时基集成电路555时基集成电路由美国Signetics公司在1972年利用双极型技术(TTL)研制成功，因在设计时其基准电压网络由三个电阻值为5欧姆的电阻组成，故命名为NE555。

由于555将模拟电路和数字电路巧妙地结合在一起，投入市场后被大量用于工业控制、仪器仪表、电子乐器、以及家用电器上，成为一种通用功能电路，因此经久不衰，方兴未艾。

555时基集成电路之所以得到这样广泛的应用，在于它具有如下几个特点：1. 555在电路结构上是由模拟电路和数字电路组合而成，它将模拟功能与逻辑功能兼容为一体，能够产生精确的时间延迟和振荡。

它拓宽了模拟集成电路的应用范围。

2. 该电路采用单电源，双极型555的电压范围为 4.5V~15V；而CMOS型的电源适应范围更宽，为2V~18V。

这样，它就可以和模拟运算放大器和TTL或CMOS数字电路共用一个电源。

3. 555可独立构成一个定时电路，且定时精度高。

4. 555的最大输出的电流达200mA，带负载能力强。

可直接驱动小电机、喇叭、继电器等负载。

555时基集成电路的封装外形一般有两种，一种是做成8脚圆形TO-99型，如图3-5（a）所示；另一种是8脚双列直插式封装，如图3-5（b）所示，而常见的为双列直插式塑封形式。

图3-5 555时基集成电路管脚排列图其实不论采用何种封装形式，555内部原理（如图3-6所示）以及管脚功能都完全一样，其各脚功能如下：1脚为电源地端；2脚为低触发端，采用低电平触发；3脚为输出端；4脚为复位端，采用低电平触发；5脚用于电压控制；6脚为高电平触发端；7脚为放电端；8脚为电压端，接电源正极。