充電器設(shè)計之：控制和驅(qū)動電路

手機充電器的控制和驅(qū)動電路變換器使用的控制和驅(qū)動電路很多。從許多充電器制造商提供的全集成控制電路，到許多充電器工程師喜歡使用的分立元件設(shè)計都有應(yīng)用。在前面充電器廠家玖琪實業(yè)有對合適的驅(qū)動電路的討論。

為可靠工作，驅(qū)動和控制電路必須提供下列基本功能。

（1）軟啟動。它可減少浪涌電流和導(dǎo)通應(yīng)力，導(dǎo)通時幫助防止輸出電壓超調(diào)。在推挽應(yīng)用中還能防止由于雙倍磁通效應(yīng)引起的變壓器磁心飽和。

（2）磁通居中。該電路分別控制著推挽應(yīng)用中施加在上、下晶體管的脈沖以維持磁心中的平均磁通為零。可以使用各種方法。

（3）禁止交叉導(dǎo)通。兩個功率晶體管瞬間同時導(dǎo)通引起交叉導(dǎo)通。這是因為即使每個元件的驅(qū)動脈沖不超過50%，功率元件中的儲存時間可引起功率脈沖重疊，從而出現(xiàn)這種情況。可以使用固定的結(jié)束停止脈沖或有效的交叉導(dǎo)通禁止電路。

（4）限流。限流可以用于輸入和輸出，且必須使系統(tǒng)不出現(xiàn)短路情況。對于開關(guān)模式系統(tǒng)，建議使用恒流限制，因為這可防止非線性負載引起的停機。

（5）過壓保護。在大電流系統(tǒng)中，一般是封鎖變換器開關(guān)脈沖而不是使用SCR快速作用技術(shù)來提供過壓保護。

（6）電壓控制和隔離。對于所有工作條件都必須維持輸出電壓的穩(wěn)定閉環(huán)控制。電路中輸出與輸入是隔離的，必須使用合適的隔離器件。這些隔離器件包括光耦合器、變壓器和磁放大器。

注意：在輸出性能要求不是非常嚴格的場合，為滿足電壓控制和附加需求可以使用變壓器輔助繞組提供對原邊電路的控制。

（7）原邊過功率限制。對原邊功率晶體管采用獨立的限流可以防止許多可能的破壞這種方法可以避免交叉導(dǎo)通和變壓器飽和。有時候有要求變壓器副邊短路不引起破壞性失敗的特殊需求。

（8）輸入欠壓保護。控制電路應(yīng)能識別輸入電壓的狀態(tài)，只有當輸入電壓足夠高時才允許工作，以得到良好的性能指標。保護電路中應(yīng)提供磁滯以防止臨界導(dǎo)通電壓時的不規(guī)則振蕩。

（9）輔助功能。電子閉鎖（通常與TTL兼容）、同步、充電器良好標志、功率上升控制過程、輸入射頻干擾濾波、浪涌限流以及輸出濾波器設(shè)計都已包括在各節(jié)。

雙倍磁通效應(yīng)

對于單端變壓器和推挽平衡變壓器工作方式上的差異總是不能完全被鑒別。單端正激或反激SAA電源適配器變換器只使用四分之一象限的B／H磁環(huán)，剩磁通是B，電感的保持范圍通常相當小。

在推挽變壓器中通常假設(shè)可以使用整個B／H磁環(huán)，每個周期，B從一Bmax增加到+Bmax，所以一個導(dǎo)通期間△B的全部變化是（2×B），通常使用該值計算原邊匝數(shù)，結(jié)果推挽變壓器所需的匝數(shù)是單端變壓器所需匝數(shù)的一半。因此

可是，使用這種方法時充電器設(shè)計者應(yīng)小心，因為△B并不總是2B，例如，考慮變換器剛導(dǎo)通的情況。磁心磁通密度是介于一B，和+B，之間的值（剩余值）。因此在頭半個周期，2B的磁通變化可能使磁心進入飽和（故稱之為“雙倍磁通效應(yīng)”）。因此在工作的最初幾個周期，不能施加全電壓和最大脈寬，并需采用軟啟動（即在工作的最初幾個周期，必須緩慢增加脈沖寬度）。更進一步，如果在穩(wěn)態(tài)情況下階梯形飽和影響使磁心趨于飽和，則整個2B范圍在兩個方向都是無效的（這一點在暫態(tài)情況下要求脈寬快速變化是很重要）。因此在推挽變換器中確實需要對稱性矯正。

由于這個原因，實際中常常降低△B的范圍，使用的匝數(shù)多于上式計算所得的匝數(shù)以便為任何啟動和對稱性問題提供好的工作裕度。要求的裕度取決于對以上控制效果的好壞程度。