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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

在現代家庭中手機、平板電腦、數碼相機、播放機和電子血壓計等電子產品，都配有電源適配器和手機充電器，兩者外形規格相似，混放在一起極易用錯，使用時務必認清其名稱和額定電氣參數。電源適配器(英文Adapter)把交流市電變換為用電設備所需的直流穩定電壓，其間不存在電量的存儲，可理解為直流穩壓電源。而充電器(英文Charger)具有適配器功能外，內部還包括了恒流、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，其電路結構基本類同，本文例舉華為HW-05200C3W充電器電路，借此介紹FAN104W反激式轉換器的典型應用，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節(PSR)技術，輸出電流可以只利用轉換器初級端的信息進行精確估算，并通過一個內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的內部結構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和場效應開關管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構成一個高壓吸收電路(或稱箝位電路)。當反饋式轉換器中的開關管Q1關斷時，Q1上會因變壓器漏電感而產生高壓尖峰，這種過大的電壓可能導致雪崩擊穿，致使Q1出現故障。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中產生互感電壓，這個電壓經過肖特基二極管D4半波整流和電容C3、C4濾波后，在USB插口輸出5.0V @2.0A穩定的直流電壓。圖中R14為輸出端的內部負載電阻，在外部負載斷開時，保證有0.4mA的空載電流;ZD1穩壓管限止大于5.6V電壓輸出，確保負載安全;R13、C8構成緩沖器，因為初級N1端在Q1導通時，在次級N3端二極管D4兩端發生嚴重的電壓振蕩，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驅動電流都由此引腳提供。VDD啟動和關斷的閥值電壓分別為16V和5V，連續工作電壓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R5∥D5接到Q1的柵極，該腳內部為圖騰柱輸出驅動器，用來驅動功率MOS場效應管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，保護輸出驅動器;D5加速Q1柵極電容放電。
引腳8(HV)高壓啟動輸入端。高壓HV經過限流電阻R4接到IC的8腳，為反饋式開關管Q1柵極提供啟動電壓。上電啟動期間，內部啟動電路啟用。電壓HV通過R4和IC內部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，從2腳輸出PWM電壓，驅動Q1進入工作狀態。HV啟動電路禁用后，C9中存儲的能量應為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)調節。C7旁通開關噪聲。
5V1A充電器
引腳1(CS)電流反饋輸入端。該引腳經隔離電阻R3接到開關管Q1的源極電阻R6∥R7上，用于檢測在恒壓(CV)調節中進行峰值電流模式控制Q1的IDS電流，并在恒流調節中進行輸出電流調節。
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，(拫據不同的輸出線壓降選擇R9的電阻值)用于補償恒壓調節中因輸出電纜損耗而導致的電壓降。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，導致實際電池電壓降低。FAN104W具有內置電纜壓降補償功能，能夠在恒壓模式下整個負載范圍內，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節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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| 發布時間：2017.12.28    來源：電源適配器
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