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微波探测仪的便携式电源设计与实现

作　者: 高连波
导　师: 吴明赞
学　校: 南京理工大学
专　业: 电气工程
关键词: 电源系统 锂电池充电 DC/DC FPGA
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 17次
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内容摘要


微波探测仪作为一种便携式设备,如同笔记本电脑、MP4等便携式设备一样,同样面临着供电问题。微波探测仪特有的工作环境,决定了对供电系统的高度依赖性；在很多无法接触到电网的场合,电池作为系统的供电电源就显得尤其重要了。电池作为可移动电子设备的供电电源,环保、节能、轻便是其发展趋势。通过对各种充电方式、保护电路、DC/DC电路、控制芯片等工作原理的分析、比较,设计了一款锂电池组的充放电系统。首先,通过对常用充电方式的研究和比较分析,结合锂电池充电特性曲线,设计了先恒流充电再恒压充电的充电模式,充电开始时根据电池状态决定是否增加涓流充电。本设计与其它设计有所不同,事先设计好恒流恒压以及涓流充电电路。充电开始时,由控制器监测电池组的电压、温度等状态参数,根据电池的状态决定选择何种充电方式；其次,为电池的充放电过程设计了各种保护电路,并对部分电路进行了仿真验证；再次,选择以Buck变换器为原理的集成性电压转换芯片,设计宽输入电压范围多通道输出的放电板。另外,设计了切换电路,可以实现适配器供电和锂电池组供电的自由切换。最后,选择FPGA作控制器,设计了它的最小系统电路。项目设计完成后,经过系统联调,各部分都能正常工作,因而圆满完成了便携式电源系统的设计。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-13
  1.1 微波探测仪概述  9
  1.2 微波探测仪的研究意义与应用  9-10
  1.3 微波探测仪的研究现状  10-11
  1.4 本文主要的研究内容  11-13
2 充放电系统总体框架设计  13-17
  2.1 系统总体框架设计  13
  2.2 系统设计目标和要求  13-15
  2.3 本章小结  15-17
3 锂电池概述  17-27
  3.1 锂电池特点介绍  17-18
    3.1.1 记忆效应  17
    3.1.2 电池的容量  17
    3.1.3 充电率(C)  17-18
    3.1.4 充放电时电池温度要求  18
  3.2 锂电池工作原理  18-19
  3.3 锂电池充放电特性  19-21
    3.3.1 充电特性  19-20
    3.3.2 放电特性  20-21
  3.4 充电方式介绍  21-25
  3.5 本章小结  25-27
4 充放电系统硬件结构设计  27-57
  4.1 充电电路设计  27-30
    4.1.1 涓流充电电路设计  28
    4.1.2 恒流充电电路设计  28
    4.1.3 恒压充电电路设计  28-29
    4.1.4 驱动电路设计  29-30
  4.2 放电板设计  30-38
    4.2.1 切换电路设计  30-31
    4.2.2 DC/DC电路设计  31-37
    4.2.3 选择性功能模块的驱动电路设计  37-38
  4.3 保护电路设计  38-45
    4.3.1 过压保护电路设计  38-39
    4.3.2 温度保护电路设计  39
    4.3.3 充电定时电路设计  39-41
    4.3.4 欠压保护电路设计  41-42
    4.3.5 放电过流及短路保护设计  42-43
    4.3.6 电压与电流采集及A/D转换电路设计  43-45
  4.4 报警及电压显示设计  45-46
    4.4.1 声光报警设计  45
    4.4.2 锂电池组的电压显示设计  45-46
  4.5 主控芯片电路设计  46-52
    4.5.1 FPGA芯片简介  46-49
    4.5.2 下载接口  49-50
    4.5.3 高速SDRAM存储器接口设计  50-51
    4.5.4 时钟电路设计  51-52
  4.6 辅助电源设计  52-53
  4.7 性能仿真  53-55
    4.7.1 充电定时电路性能仿真结果  53-54
    4.7.2 信号调理电路仿真结果  54-55
  4.8 本章小结  55-57
5 充电器软件控制部分介绍  57-63
  5.1 主程序流程图  57-58
  5.2 电压及温度采集流程图  58
  5.3 报警及电压显示流程图  58-59
  5.4 充电模式选择流程图  59-60
  5.5 定时控制流程图  60-61
  5.6 本章小结  61-63
6 PCB板绘制及硬件调试  63-75
  6.1 PCB布局布线注意事项  63-64
  6.2 PCB板绘制与实物图  64-66
    6.2.1 充电板PCB版图及实物图  65-66
    6.2.2 放电板PCB版图及实物图  66
  6.3 PCB板硬件电路调试  66-74
    6.3.1 充电板调试  66-70
    6.3.2 放电板调试  70-74
  6.4 本章小结  74-75
7 总结与展望  75-77
  7.1 本文总结  75-76
  7.2 展望  76-77
致谢  77-79
参考文献  79-83
附录  83

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 蓄电池
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