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手機(jī)充電器電路原理與使用

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手機(jī)充電器電路原理與使用

在現(xiàn)代家庭中手機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)、播放機(jī)和電子血壓計(jì)等電子產(chǎn)品，都配有電源適配器和手機(jī)充電器，兩者外形規(guī)格相似，混放在一起極易用錯(cuò)，使用時(shí)務(wù)必認(rèn)清其名稱(chēng)和額定電氣參數(shù)。電源適配器(英文Adapter)把交流市電變換為用電設(shè)備所需的直流穩(wěn)定電壓，其間不存在電量的存儲(chǔ)，可理解為直流穩(wěn)壓電源。而充電器(英文Charger)具有適配器功能外，內(nèi)部還包括了恒流、恒壓、涓流等滿(mǎn)足電池充電特性的控制電路，一般可給電池直接充電，不必通過(guò)任何中介設(shè)備和裝置。目前GSM手機(jī)通常包含充電功能，與手機(jī)配套的只需電源適配器。CDMA手機(jī)往往不含充電功能，需備手機(jī)充電器與其配套。市場(chǎng)上手機(jī)充電器種類(lèi)繁多，其電路結(jié)構(gòu)基本類(lèi)同，本文例舉華為HW-05200C3W充電器電路，借此介紹FAN104W反激式轉(zhuǎn)換器的典型應(yīng)用，電路原理簡(jiǎn)要說(shuō)明如下，充電器廠家供參考。 
電路組成
該充電器核心部件選用了飛兆公司的高頻原邊反饋(PSR)PWM控制器FAN104W，它具有多種功能：⑴使用專(zhuān)有的初級(jí)端調(diào)節(jié)(PSR)技術(shù)，輸出電流可以只利用轉(zhuǎn)換器初級(jí)端的信息進(jìn)行精確估算，并通過(guò)一個(gè)內(nèi)部補(bǔ)償電路進(jìn)行控制，這樣消除了輸出電流感測(cè)損耗，省去了外部電流埪制電路：⑵提供了完善的自我保護(hù)功能，包括輸出短路、過(guò)壓和過(guò)溫保護(hù)等。FAN104W的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖其外接元器件示于圖①中，5V1A充電器整圖由輸入回路、輸出回路和充電控制回路三部分組成。
5V1A充電器

⒈12V電源適配器輸入回路
市電經(jīng)過(guò)熔斷絲F1和電感L1加到橋堆DB1的AC輸入端，全波整流輸出通過(guò)由電感L3電容C1、C2組成的π型濾波器，獲得100～300V的直流電壓UH，加到脈沖變壓器T1的初級(jí)繞組N1和場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管Q1漏極，與輔助繞組N2組成PWM反饋控制電路。其中二極管D3、電阻R2、R3、和電容C5構(gòu)成一個(gè)高壓吸收電路(或稱(chēng)箝位電路)。當(dāng)反饋式轉(zhuǎn)換器中的開(kāi)關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，Q1上會(huì)因變壓器漏電感而產(chǎn)生高壓尖峰，這種過(guò)大的電壓可能導(dǎo)致雪崩擊穿，致使Q1出現(xiàn)故障。所以要求漏極電壓到達(dá)安全值時(shí)箝位二極管將接通，以限制漏極電壓。電感線圈L1防止共模干擾信號(hào)竄入。壓敏電阻DR1防止雷擊等浪湧電壓可能造成的損壞。L2磁阻抑止差模干擾。
⒉12V電源適配器輸出回路
開(kāi)關(guān)管Q1的通斷，控制了T1初級(jí)繞組N1中電流的通斷，在脈沖變壓器T1中形成交變磁場(chǎng)，立即在輸出繞組N3中產(chǎn)生互感電壓，這個(gè)電壓經(jīng)過(guò)肖特基二極管D4半波整流和電容C3、C4濾波后，在USB插口輸出5.0V @2.0A穩(wěn)定的直流電壓。圖中R14為輸出端的內(nèi)部負(fù)載電阻，在外部負(fù)載斷開(kāi)時(shí)，保證有0.4mA的空載電流;ZD1穩(wěn)壓管限止大于5.6V電壓輸出，確保負(fù)載安全;R13、C8構(gòu)成緩沖器，因?yàn)槌跫?jí)N1端在Q1導(dǎo)通時(shí)，在次級(jí)N3端二極管D4兩端發(fā)生嚴(yán)重的電壓振蕩，這是由二極管寄生電容與變壓器次級(jí)N3漏感之間的振蕩造成的，為了減小振蕩，通常在二極上并接RC緩沖器。
⒊12V電源適配器充電控制回路
FAN104W是充電控制回路的運(yùn)作中心，各引腳功能如下：
引腳3(VDD)是IC的電源輸入端，連接至外部VDD電容C9上，6腳(GND)接地。VDD是由脈沖變壓噐T1輔助繞組N2兩端電壓經(jīng)二極管D6半波整流和電容C9濾波后供給，集成電路IC的工作電流和Q1驅(qū)動(dòng)電流都由此引腳提供。VDD啟動(dòng)和關(guān)斷的閥值電壓分別為16V和5V，連續(xù)工作電壓21V，工作電流3.5mA，過(guò)壓保護(hù)電平為23V。
引腳2(GATE)PWM信號(hào)輸出端，PWM信號(hào)經(jīng)R5∥D5接到Q1的柵極，該腳內(nèi)部為圖騰柱輸出驅(qū)動(dòng)器，用來(lái)驅(qū)動(dòng)功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管Q1。PWM輸出電壓的低電平約1.5V，高電平5V。其中R5為柵極限流電阻，保護(hù)輸出驅(qū)動(dòng)器;D5加速Q(mào)1柵極電容放電。
引腳8(HV)高壓?jiǎn)?dòng)輸入端。高壓HV經(jīng)過(guò)限流電阻R4接到IC的8腳，為反饋式開(kāi)關(guān)管Q1柵極提供啟動(dòng)電壓。上電啟動(dòng)期間，內(nèi)部啟動(dòng)電路啟用。電壓HV通過(guò)R4和IC內(nèi)部FET電流源鏈路對(duì)VDD保持電容C9進(jìn)行充電，當(dāng)VDD電壓達(dá)到啟動(dòng)閥值電壓時(shí)，內(nèi)部HV啟動(dòng)電路被禁用，阻止充電電流IHV流入HV引腳。并啟動(dòng)PWM開(kāi)關(guān)，從2腳輸出PWM電壓，驅(qū)動(dòng)Q1進(jìn)入工作狀態(tài)。HV啟動(dòng)電路禁用后，C9中存儲(chǔ)的能量應(yīng)為IC提供工作電流，直至變壓器輔助繞組電壓達(dá)到標(biāo)稱(chēng)值。因此C9容量必須足夠大，以便在功率從輔助繞組輸出之前阻止VDD下降至關(guān)斷閥值電壓。
引腳5(VS)電壓反饋輸入端。輔助繞組N2輸出電壓(UN2)接分壓電阻R10和R12，在R12兩端取得合適的反饋電壓接入VS腳，該引腳檢測(cè)輸出電壓信息和放電時(shí)間，以便進(jìn)行恒壓(CV)和恒流(CC)調(diào)節(jié)。C7旁通開(kāi)關(guān)噪聲。
5V1A充電器
引腳1(CS)電流反饋輸入端。該引腳經(jīng)隔離電阻R3接到開(kāi)關(guān)管Q1的源極電阻R6∥R7上，用于檢測(cè)在恒壓(CV)調(diào)節(jié)中進(jìn)行峰值電流模式控制Q1的IDS電流，并在恒流調(diào)節(jié)中進(jìn)行輸出電流調(diào)節(jié)。
引腳4(COMR)電纜補(bǔ)償端。在該引腳和地之間連接電容C6和電阻R9，(拫據(jù)不同的輸出線壓降選擇R9的電阻值)用于補(bǔ)償恒壓調(diào)節(jié)中因輸出電纜損耗而導(dǎo)致的電壓降。由于手機(jī)用充電器充電時(shí)，電池位于電纜末端，通常在電纜上有幾個(gè)百分點(diǎn)的降壓，導(dǎo)致實(shí)際電池電壓降低。FAN104W具有內(nèi)置電纜壓降補(bǔ)償功能，能夠在恒壓模式下整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)，在電纜末端提供恒定的輸出電壓。跟隨負(fù)載增大，12V電源適配器通過(guò)增加電壓調(diào)節(jié)誤差放大器的基準(zhǔn)電壓來(lái)補(bǔ)償兩端的電壓。補(bǔ)償前后典型的輸出U-I特性如圖②所示。

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| 發(fā)布時(shí)間：2017.12.28    來(lái)源：電源適配器
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