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經(jīng)典手機(jī)充電器電路圖分析——分立元件的代表

 我愛你文摘 2018-05-20

經(jīng)典手機(jī)充電器電路圖分析——分立元件的代表

經(jīng)典手機(jī)充電器電路圖分析——分立元件的代表

  • 手機(jī)(或其它小電器)充電器多如牛毛,不同廠家的電路結(jié)構(gòu)大不相同,隨著科技的進(jìn)步新技術(shù)、新元件的出現(xiàn)又增加了新款的充電器,再加上山寨充電器充斥其中,導(dǎo)致小小充電器電路結(jié)構(gòu)琳瑯滿目,讓人應(yīng)接不暇。但有一款比較現(xiàn)代也比較簡(jiǎn)潔、很容易看懂電路圖、容易查找故障的分立元件充電器,可作為經(jīng)典教材進(jìn)行研究,筆者使用這款充電器已有三年之久,由于后來(lái)大電流的快充的出現(xiàn),現(xiàn)在已經(jīng)不用它了,只將其作為一種研究對(duì)象進(jìn)行分析,今天就將此分享給大家。

  • 電路原理圖見下圖:

經(jīng)典手機(jī)充電器電路圖分析——分立元件的代表

  • 電路圖分析:

  • 一、該電路屬于自勵(lì)、反激式、變壓器耦合型、PWM開關(guān)電源;電源變換過程:交流(AC,輸入市電)→直流(DC)→交流(AC,高頻)→直流(DC,輸出);電路由整流、振蕩、穩(wěn)壓、保護(hù)四大系統(tǒng)組成。

  • 二、輸入整流、濾波電路:由二極管VD1、電解電容器C1組成,屬于半波整流電路,輸出脈動(dòng)直流電壓,峰值電壓311v,經(jīng)電容濾波達(dá)到300v左右的直流電壓。VD1為1N4007這個(gè)二極管使用比較普遍,最大整流電流1A,最大反向電壓1000v;電解電容器的耐壓要大于300v;

  • 三、振蕩電路:由R2、VT1、L1、L2、C4、R5組成,如果沒有L2、C4、R5反饋支路的存在,三極管VT1過著一種平淡的田園生活,它通過偏置電阻R2提供合適的偏壓,形成了一般的放大電路,但第三者---反饋電路的插足讓它的生活不再平靜,而是動(dòng)蕩不安--形成了振蕩電流。

  • L2為反饋線圈,從圖上L1、L2同名端的關(guān)系看出該反饋屬于正反饋,于是形成了振蕩電路,由于電容C4的存在導(dǎo)致該振蕩電路形成的振蕩是間歇振蕩,不是正弦波;

  • 起振過程:電路接通時(shí),啟動(dòng)電阻R2為電路提供偏置電流,于是VT1的集電極就有電流Ic通過Ic,當(dāng)集電極線圈L1電流發(fā)生變化時(shí)(0→增加),就會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),方向上+下-,因L2與L1同繞在一個(gè)磁心上,于是L2在互感的作用下,產(chǎn)生下+上-的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);它相當(dāng)于一個(gè)電源,通過C4、R5、三極管VT1的發(fā)射結(jié)形成了回路進(jìn)行充電,于是三極管VT1的發(fā)射結(jié)電壓Ube在原來(lái)偏流的基礎(chǔ)上又增加了一個(gè)附加電流,Ib增加,Ic隨之增加,相應(yīng)L2互感電動(dòng)勢(shì)進(jìn)一步增加,反饋強(qiáng)烈的進(jìn)行,于是在輸出端形成了很陡峭的一個(gè)輸出波形。

  • 但是這種增加不會(huì)無(wú)限制的提高,因?yàn)殡娙莸某潆娦再|(zhì)是這樣的:接通瞬間相當(dāng)于短路,之后慢慢升高,充電電流逐步減小,于是電容C2兩端的電壓逐步升高,極性右+左-,這個(gè)逐步增高的電壓對(duì)正反饋形成了阻礙,所謂“帶出徒弟餓死師傅”,當(dāng)達(dá)到一定值時(shí),其負(fù)值電壓與三極管VT1的發(fā)射結(jié)偏置電壓極性相反,使Ube逐漸減小,減小到0.5v時(shí),三極管就截止了。

  • 截止時(shí)這時(shí)電容C4的電壓達(dá)到最大,充電電流為零,它不會(huì)因之而消停,只要有機(jī)會(huì)就會(huì)放電。它的負(fù)電壓為電源電壓對(duì)其充電創(chuàng)造了條件,于是電源電壓經(jīng)過R2對(duì)其反充電,不僅抵消了其原有的充電電壓還對(duì)其反向充電,使其電壓左+右-,并且逐步升高,當(dāng)升高超過0.5v時(shí),于是三極管又具備了導(dǎo)通條件,新一輪的振蕩又開始了,如此周而復(fù)始的進(jìn)行著。

  • 從以上分析可知三極管VT1起到了開關(guān)作用,時(shí)而導(dǎo)通時(shí)而截止,生生息息,不斷進(jìn)行著振蕩。

  • 當(dāng)三極管VT1截止時(shí),會(huì)在L3兩端產(chǎn)生上+下-的互感電動(dòng)勢(shì),有電能輸出,經(jīng)二極管整流、濾波之后形成輸出直流;VD7、R6為輸出指示電路;只有截止時(shí)才會(huì)有輸出,導(dǎo)通時(shí)沒有,這就是反激式的來(lái)由。

  • 四、穩(wěn)壓電路:由三極管VT2、VD3、C3、VD4、VD5組成;VD5在開關(guān)三極管VT1截止時(shí)導(dǎo)通:L2上+,C3上+、二極管VD5形成回路;C3電壓上+下-,電壓6v,上端接地電位0v,則下端電位-6v,這是一個(gè)取樣電壓,為標(biāo)準(zhǔn)值,要使VD4導(dǎo)通,則在VD4左端電位0.2v即可。當(dāng)電壓增高時(shí),電容C3電壓增高,即下端電位低于-6v,而VD4兩端電壓不變,于是左端電位被拉低,低于0.2v,拉低了三極管VT1的基極電位,使其飽和時(shí)間縮短,達(dá)到了穩(wěn)壓目的。

經(jīng)典手機(jī)充電器電路圖分析——分立元件的代表

  • 五、保護(hù)電路

  1. 短路保護(hù):由輸入端保護(hù)電阻R1實(shí)現(xiàn),但電源出現(xiàn)嚴(yán)重的短路故障時(shí),R1會(huì)自我犧牲,切斷電路避免進(jìn)一步的損壞;

  2. .R3、C2、VD2為尖峰吸收電路,用于保護(hù)三極管VT1.我們知道,三極管在截止瞬間,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)下+上-的自感電動(dòng)勢(shì),與電源電壓疊加后超過1000v,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了三極管的最大反向電壓,通過這個(gè)電路,可以對(duì)這部分電能形成回路,進(jìn)行釋放,同時(shí)釋放的過程中,形成變化的電流,可以將能量耦合到L3;

  3. 過流保護(hù):R4為取樣電阻,當(dāng)三極管VT1的電流增加時(shí),三極管VT1發(fā)射極電壓升高,使三極管VT2導(dǎo)通,拉低了VT1的基極電壓,使其飽和時(shí)間縮短,達(dá)到了保護(hù)三極管的目的;

  • 六、二極管VD1、VD2、VD6、VD5、VD4使用頻率不同,故選擇不同的二極管,高頻的使用快恢復(fù)二極管。變壓器采用高頻變壓器。

  • 這種電路作為小功率負(fù)載使用沒問題,且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積較小,但它的保護(hù)不夠完善,充電電流較小,功率較小,因此現(xiàn)在已經(jīng)不多見了,但作為開關(guān)電源分析電路,還是很有研究?jī)r(jià)值的。

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