实用手机万能充电器电路原理图和分析说明(2)

另外， R6、 R4、 Q1 组成过流保护电路。 若流过 Q2 的电流过大时， R6 上的压降增加， Q1 导通， Q2截止， 以防止 Q2 过流损坏。 适用于多种电池的充电器电路 接下来介绍一款 MOTO 手机旅行充电器。 该充电器具有镍镉、 镍氢、 锂离子电池充电转换开关， 并具有放电功能。 在 150～250V、 40mA 的交流市电输入时， 可输出 300±50mA 的直流电流。 220V 市电经 VD1～VD4 桥式整流后在 V2 的 c 脚上形成一个 300V 左右的直流电压。 由 V2 和开关变压器组成间歇振荡器。 开机后， 300V 直流电压经过变压器初级加到 V2 的 c 脚， 同时该电压还经启动电阻 R2 为 V2 的 b 极提供一个偏置电压。 由于正回馈作用， V2 Ic 迅速上升而饱和， 在 V2 进入截止期间，开关变压器次级绕组产生的感应电压使 VD7 导通， 向负载输出一个 9V 左右的直流电压。 开关变压器的回馈绕组产生的感应脉冲经 VD5 整流、 C1 滤波后产生一个与振荡脉冲个数呈正比的直流电压。 此电压若超过稳压管 VD17 的稳压值， VD17 便导通， 此负极性整流电压便加在 V2 的 b 极， 使其迅速截止。

开关断开,ca及cs放电,ca全部放电时,vds导通,ca和cs储存的能量送给磁化电感,vdf开始导通,磁场能量传送给负载,磁化电流降为零后,vdf截止,反向电压ucs加到vdx上,vdf。过度放电保护ic 原理:为了防止锂电池的过度放电状态,假设锂电池接上负载,当锂电池电压低于其过度放电电压检测点(假定为2.3 v) 时将激活过度放电保护,使功率mos fet 由开转变为切断而截止放电,以避免电池过度放电现象产生,并将电池保持在低静态电流的待机模式,此时的电流仅0.1&mu。过度放电保护ic 原理：为了防止锂电池的过度放电状态，假设锂电池接上负载，当锂电池电压低于其过度放电电压检测点(假定为2.3 v) 时将激活过度放电保护，使功率mos fet 由开转变为切断而截止放电，以避免电池过度放电现象产生，并将电池保持在低静态电流的待机模式,此时的电流仅0.1&mu。

按下 SW2， V5 基极瞬间得一低电平而导通， 可充电池上的残余电压通过 V5 的 ec极在 R17 上放电， 同时放电指示灯 VD14 点亮。 在按下 SW2 后会随即释放， 这时可充电池上的残余电压通过 R16、 R13 分压， C9 滤波后为 V4 的 b 极提供一个高电平， V4 导通， 这相当于短接 SW2。 随着放电时间的延长， 可充电池上的残余电压也越来越低， 当 V4 基极上的电压不能维持其继续导通时， V4 截止，放电终止， 充电器随即转入充电状态。 由于锂电不存在记忆效应， 当电池低于 3V 时便不能开机， 其残余电压经电阻 R40、 R41 分压后得到2. 53V 送入运算放大器的同相端③、 ⑤、 ⑩脚， 由于 LM324⑨脚电压在负载下始终为 2. 66V， 因此⑧脚输出低电平， V3 导通， ＋9V 电压通过 V3 ec 极、 VD8 向可充电池充电。 IC1 ｄ 在电容 C6 的作用下， {14}脚输出的是脉冲信号， 由于 IC1⑧脚为低电平， 因此 VD12 处于闪烁状态， 以指示电池正在充电， 对应容量为 20%。 随着充电时间的延长， 可充电池上的电压逐渐上升。

当 R40、 R41 的分压值约等于 2． 58V时， 即 IC1③脚等于 2． 58V 时， IC1②脚经电阻分压后得 2． 57V， 其①脚输出高电平（由于在充电时，IC1⑨脚电压始终是 2． 66V， V6 导通； 反之在空载时， IC1⑨脚为 0． 08V， V6 截止） ， VD10、 VD11 点亮， 对应指示容量为 40%、 60%。 当 R40、 R41 的分压值上升到 2． 63V 时， 即 IC1⑤脚等于 2． 63V， 其⑥脚经电阻分压后得 2． 63V， ⑦脚输出高电平， VD9 点亮， 对应充电容量为 80%。只有 IC1⑩脚电压≥2． 66V时， ⑧脚才输出高电平， VD13 点亮， 对应充电容量为 100%。 即使 VD13 点亮时， VD12 仍处于闪烁状态，这表示电池仍未达到完全饱和。 只有 IC1⑧脚电压＞6． 5V 时， VD12 才逐渐熄灭， 表示电池完全充至饱和。 VD16 在电路中起过充、 过流保护作用， VD8 起反向保护作用， 避免充电器断电后， 电池反向放电。 采用 PWM 专用芯片的充电器电路 比较新型的旅行充电器设计， 多采用内置高压 MOSFET 的 PWM 控制器专用芯片。

典型的如 SD4840，内部框图如下。 该芯片专为小型开关电源而设计， 电路待机功耗低， 启动电流低。 在待机模式下， 电路进入打嗝模式， 从而有效地降低电路的待机功耗。 电路内部集成了各种异常状态保护功能， 包括欠压锁定、 过压保护、 脉冲前沿消隐、 过流保护和过温保护等功能。 在电路发生保护后， 电路可以不断自动重启， 直到系统正常为止。使用 SD4840 芯片增加少量的元器件， 即可很容易设计出性能和功能都不错的手机充电器电路，效率和可靠性都有保证。 如上图是一款手机充电器外型及内部结构， 其内部电路如下图所示。 欠压锁定和自启动电路 开始时， 经过整理和滤波后的高压 DC 通过启动电阻 R2R3 对 Vcc 脚电容充电。 当 Vcc 充到 12V， U1开始工作。 一旦电路发生保护， 输出关断， 由于此时 U1 供电由辅助绕组经 D6 提供， Vcc 开始降低， 当Vcc 低于 8V， 控制电路整体关断， 电路消耗的电流变小， 又开始对 Vcc 脚的电容充电， 启动电路重新工作。内置软启动电路 为了减小在上电过程中变压器的应力， 防止变压器饱和， 使得输出电流的最大值启动后缓慢增加。手机充电器电路原理图

上电时， U1 回馈电压值由内部决定， 缓慢增加。 从而决定了内部的最大限制电流缓慢增加， 经过约 15ms，软启动电路结束工作， 对正常工作不影响。 频率抖动电路 为了降低 EMI， 本电路使得振荡频率不断变化， 减少在某个单一频率的对内变动， 从而简化 EMI 设计， 更容易满足要求。 轻载模式控制 该方式可以有效地降低待机功耗。 当 FB 大于 500mV， 正常工作。 当 350mV<FB <500mV 时 有两种情况， 一种情况是， FB 电压由低到高， 此时与低于 350mV 情况一样， 开关不动作。 另一种情况是， FB 电压由高到低， 为减小开关损耗， 避免开关导通时间过短， 此时调高电流比较器的比较点， 增加导通时间。 在轻载条件下， 开关调节情况如下： 轻载时， FB 电压在约 0. 5V 以下。 当 FB 电压由高到低变化时， 由于电流比较器的比较点较高， 输出功率较大， 输出电压升高（升高的快慢取决于负载的 大小） ，使得 FB 下降， 直至 FB 电压低于 350mV； 当 FB<350mV， 开关不动作， 输出电平下降（下降的快慢取决于负载的大小） ， 使得 FB 升高。

当负载较轻时， 以上动作重复变化， 输出间断脉冲， 减少了开关次数， 实现了较低的功耗。 前沿消隐电路 在 U1 内部电流控制环路中， 当开关导通瞬间会有脉冲峰值电流， 如果此时采样电流值， 会产生错误触发动作， 前沿消隐用于消除这种动作。 在开关导通之后的一段时间内， 采用前沿消隐消除这种误动作。 在电路有输出驱动以后， PWM 比较器的输出要经过一个前沿消隐时间才能去控制关断输出。过压保护 当 VCC 上的电压超过过压保护点电压时， 表示负载上发生了过压， 此时关断输出。 该状态一直保持，直到电路发生上电重启。 超载保护 当电路发生超载， 会导致 FB 电压的升高， 当 FB 电压升高到回馈关断电压时， 输出关断。 该状态一直保持， 直到电路发生上电重启。 逐波限流 在每一个周期， 峰值电流值由比较器的比较点决定， 该电流值不会超过峰值电流限流值， 保证MOSFET 上的电流不会超过额定电流值。 当电流达到峰值电流以后， 输出功率就不能再变大， 从而限制最大的输出功率。 如果负载过重， 会导致输出电压变低， 反映到 FB 端， 导致 FB 升高， 发生超载保护。 异常过流保护 如果次级二极管短路， 或变压器短路， 会引起该现象。

此时， 不管前沿消隐（L. E. B） 时间， 一旦过流， 过 350nS 马上保护， 且对每一个周期都起作用。 在电流感应电阻上的电压达到 1. 6 伏时， 发生这个保护。 当发生该保护时， 输出关断。 该状态一直保持， 直到发生欠压以后， 电路启动。 过热保护 如果电路发生过热， 为了保护电路不会损坏， 电路会发生过热保护， 关断输出。 该状态一直保持，直到发生欠压以后， 电路启动。 手机充电器的安全 在电子市场上， 我们会发现这样一个问题， 外观“长” 的几乎一样的充电器， 有的售价不到 10 元，有的超过 100 元， 在当前“山寨” 流行的情况下尤其如此。 通过以上介绍的 3 款不同手机充电器电路设计可见， 有不同的设计理念， 不同的电路应用， 不同的器件， 带来不同的功能和性能， 不同的质量和可靠性。 其实， 还是印证了那句古话“一分钱一分货” 。 特别是手机充电器的安全性， 似乎看不见也摸不着， 容易被忽视。 好的充电器电路设计都内设有短路及过流的保护装置， 生产符合 IEC 60950 规格， 符合国际安全标准。

而太廉价的“山寨” 货， 可能存在安全隐患。 安全性不能仅仅通过输出特性的检查来确定， 因为输出特性良好并不能保障充电器的安全可靠， 所以需对充电器的全面性能进行考察， 包括对变压器、 电源线等元器件的安全要求和结构设计要求。 充电器安全的最核心问题， 应保证在故障条件下都不对人身安全构成威胁， 除应具有电气防护功能绕位于插座啮合面后面 8mm 的距离处， 与管件接触件中心线相交的水平轴线转动。 为保持啮合面垂直而必须加到插座上的附加力矩不应超过 0. 25Nm。 防触及性（电击及能量危险） ： 充电器正常使用时应具有防触及性， 防止电击及能量危险。 如果特低电压电路的外部配线的绝缘是操作人员可触及的， 则该配线应不会受到损坏或承受应力， 也不需要操作人员接触。

绝缘电阻： 在常温条件下， 用绝缘电阻测试仪直流 500 V 电压， 对充电器主回路的一次电路对外壳、二次电路对外壳及一次电路对二次电路进行测试， 充电器的绝缘电阻应不低于 2 MΩ 。 绝缘强度： 用耐压测试仪对充电器进行绝缘强度试验， 且充电器必须是在进行完绝缘电阻试验并符合要求后才能进行绝缘强度的试验。 一次电路对外壳、 一次电路对二次电路应能承受 50 Hz、 有效值为1500 V 的交流电压（漏电流≤10 mA） ， 二次电路对外壳应能承受 50 Hz、 有效值为 500 V 的交流电压（漏电流≤10 mA） ， 应无击穿与无飞弧现象。 试验电压应从小于一半规定电压值处逐步升高， 达到规定电压值时持续 1 min。 异常工作及故障条件下的要求： 充电器的设计应能尽可能限制因机械、 电气超载或故障、 异常工作或使用不当而造成起火或电击危险。 材料的可燃性要求： 充电器外壳和印制板及元器件所用的材料应能使引燃危险和火焰蔓延减小到最低限度， 为 V－2 级或更优等级。 在进行耐热及防火试验时， V-0 级材料可以燃烧或灼热， 但其持续时间平均不超过 5s， 在燃烧时所释放的灼热微粒或燃烧滴落物不会使脱脂棉引燃。 V-1 级材料可以燃烧或灼热， 但其持续时间平均不超过 25s， 在燃烧时所释放的灼热微粒或燃烧滴落物不会使脱脂棉引燃。V-2 级材料可以燃烧或灼热， 但其持续时间平均不超过 25s， 在燃烧时所释放的灼热微粒或燃烧滴落物会使脱脂棉引燃。 自由跌落试验： 充电器从 1m 高度处自由跌落到硬木表面 3 次， 其表面应无裂痕等损坏。

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/shumachanpin/article-96628-2.html