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手機充電器電路原理與使用

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手機充電器電路原理與使用

在現(xiàn)代家庭中手機、平板電腦、數(shù)碼相機、播放機和電子血壓計等電子產(chǎn)品，都配有電源適配器和手機充電器，兩者外形規(guī)格相似，混放在一起極易用錯，使用時務(wù)必認清其名稱和額定電氣參數(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，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，不必通過任何中介設(shè)備和裝置。目前GSM手機通常包含充電功能，與手機配套的只需電源適配器。CDMA手機往往不含充電功能，需備手機充電器與其配套。市場上手機充電器種類繁多，其電路結(jié)構(gòu)基本類同，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，電路原理簡要說明如下，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先進的高頻原邊反饋(PSR)PWM控制器FAN104W，它具有多種功能：⑴使用專有的初級端調(diào)節(jié)(PSR)技術(shù)，輸出電流可以只利用轉(zhuǎn)換器初級端的信息進行精確估算，并通過一個內(nèi)部補償電路進行控制，這樣消除了輸出電流感測損耗，省去了外部電流埪制電路：⑵提供了完善的自我保護功能，包括輸出短路、過壓和過溫保護等。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的初級繞組N1和場效應(yīng)開關(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)成一個高壓吸收電路(或稱箝位電路)。當反饋式轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)管Q1關(guān)斷時，Q1上會因變壓器漏電感而產(chǎn)生高壓尖峰，這種過大的電壓可能導(dǎo)致雪崩擊穿，致使Q1出現(xiàn)故障。所以要求漏極電壓到達安全值時箝位二極管將接通，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
開關(guān)管Q1的通斷，控制了T1初級繞組N1中電流的通斷，在脈沖變壓器T1中形成交變磁場，立即在輸出繞組N3中產(chǎn)生互感電壓，這個電壓經(jīng)過肖特基二極管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)部負載電阻，在外部負載斷開時，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，確保負載安全;R13、C8構(gòu)成緩沖器，因為初級N1端在Q1導(dǎo)通時，在次級N3端二極管D4兩端發(fā)生嚴重的電壓振蕩，這是由二極管寄生電容與變壓器次級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)動電流都由此引腳提供。VDD啟動和關(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，過壓保護電平為23V。
引腳2(GATE)PWM信號輸出端，PWM信號經(jīng)R5∥D5接到Q1的柵極，該腳內(nèi)部為圖騰柱輸出驅(qū)動器，用來驅(qū)動功率MOS場效應(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，保護輸出驅(qū)動器;D5加速Q(mào)1柵極電容放電。
引腳8(HV)高壓啟動輸入端。高壓HV經(jīng)過限流電阻R4接到IC的8腳，為反饋式開關(guān)管Q1柵極提供啟動電壓。上電啟動期間，內(nèi)部啟動電路啟用。電壓HV通過R4和IC內(nèi)部FET電流源鏈路對VDD保持電容C9進行充電，當VDD電壓達到啟動閥值電壓時，內(nèi)部HV啟動電路被禁用，阻止充電電流IHV流入HV引腳。并啟動PWM開關(guān)，從2腳輸出PWM電壓，驅(qū)動Q1進入工作狀態(tài)。HV啟動電路禁用后，C9中存儲的能量應(yīng)為IC提供工作電流，直至變壓器輔助繞組電壓達到標稱值。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，該引腳檢測輸出電壓信息和放電時間，以便進行恒壓(CV)和恒流(CC)調(diào)節(jié)。C7旁通開關(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接到開關(guān)管Q1的源極電阻R6∥R7上，用于檢測在恒壓(CV)調(diào)節(jié)中進行峰值電流模式控制Q1的IDS電流，并在恒流調(diào)節(jié)中進行輸出電流調(diào)節(jié)。
引腳4(COMR)電纜補償端。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。由于手機用充電器充電時，電池位于電纜末端，通常在電纜上有幾個百分點的降壓，導(dǎo)致實際電池電壓降低。FAN104W具有內(nèi)置電纜壓降補償功能，能夠在恒壓模式下整個負載范圍內(nèi)，在電纜末端提供恒定的輸出電壓。跟隨負載增大，12V電源適配器通過增加電壓調(diào)節(jié)誤差放大器的基準電壓來補償兩端的電壓。補償前后典型的輸出U-I特性如圖②所示。

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| 發(fā)布時間：2017.12.28    來源：電源適配器
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