金籁科技科普手机充电器电路原理与使用

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查看3189 | 回复0 | 2018-1-2 18:25:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
在现代家庭中手机、平板电脑、数码相机、播放机和电子血压计等电子产品,都配有电源适配器和手机充电器,两者外形规格相似,混放在一起极易用错,使用时务必认清其名称和额定电气参数。电源适配器(英文Adapter)把交流市电变换为用电设备所需的直流稳定电压,其间不存在电量的存储,可理解为直流稳压电源。而充电器(英文Charger)具有适配器功能外,内部还包括了恒流、恒压、涓流等满足电池充电特性的控制电路,一般可给电池直接充电,不必通过任何中介设备和装置。目前GSM手机通常包含充电功能,与手机配套的只需电源适配器。CDMA手机往往不含充电功能,需备手机充电器与其配套。市场上手机充电器种类繁多,其电路结构基本类同,金籁科技用华为HW-05200C3W充电器电路举例,借此介绍FAN104W反激式转换器的典型应用,电路原理简要说明如下,充电器厂家供参考。
电路组成
该充电器核心部件选用了飞兆公司先进的高频原边反馈(PSR)PWM控制器FAN104W,它具有多种功能:⑴使用专有的初级端调节(PSR)技术,输出电流可以只利用转换器初级端的信息进行精确估算,并通过一个内部补偿电路进行控制,这样消除了输出电流感测损耗,省去了外部电流埪制电路:⑵提供了完善的自我保护功能,包括输出短路、过压和过温保护等。FAN104W的内部结构框图其外接元器件示于图①中,5V1A充电器整图由输入回路、输出回路和充电控制回路三部分组成。

图①
1.输入回路
市电经过熔断丝F1和电感L1加到橋堆DB1的AC输入端,全波整流输出通过由电感L3电容C1、C2组成的π型滤波器,获得100~300V的直流电压UH,加到脉冲变压器T1的初级绕组N1和场效应开关管Q1漏极,与辅助绕组N2组成PWM反馈控制电路。其中二极管D3、电阻R2、R3、和电容C5构成一个高压吸收电路(或称箝位电路)。当反馈式转换器中的开关管Q1关断时,Q1上会因变压器漏电感而产生高压尖峰,这种过大的电压可能导致雪崩击穿,致使Q1出现故障。所以要求漏极电压到达安全值时箝位二极管将接通,以限制漏极电压。电感线圈L1防止共模干扰信号窜入。压敏电阻DR1防止雷击等浪湧电压可能造成的损坏。L2磁阻抑止差模干扰。
2.输出回路
开关管Q1的通断,控制了T1初级绕组N1中电流的通断,在脉冲变压器T1中形成交变磁场,立即在输出绕组N3中产生互感电压,这个电压经过肖特基二极管D4半波整流和电容C3、C4滤波后,在USB插口输出5.0V @2.0A稳定的直流电压。图中R14为输出端的内部负载电阻,在外部负载断开时,保证有0.4mA的空载电流;ZD1稳压管限止大于5.6V电压输出,确保负载安全;R13、C8构成缓冲器,因为初级N1端在Q1导通时,在次级N3端二极管D4两端发生严重的电压振荡,这是由二极管寄生电容与变压器次级N3漏感之间的振荡造成的,为了减小振荡,通常在二极上并接RC缓冲器。
3.充电控制回路
FAN104W是充电控制回路的运作中心,各引脚功能如下:
引脚3(VDD)是IC的电源输入端,连接至外部VDD电容C9上,6脚(GND)接地。VDD是由脉冲变压噐T1辅助绕组N2两端电压经二极管D6半波整流和电容C9滤波后供给,集成电路IC的工作电流和Q1驱动电流都由此引脚提供。VDD启动和关断的阀值电压分别为16V和5V,连续工作电压21V,工作电流3.5mA,过压保护电平为23V。
引脚2(GATE)PWM信号输出端,PWM信号经R5∥D5接到Q1的栅极,该脚内部为图腾柱输出驱动器,用来驱动功率MOS场效应管Q1。PWM输出电压的低电平约1.5V,高电平5V。其中R5为栅极限流电阻,保护输出驱动器;D5加速Q1栅极电容放电。
引脚8(HV)高压启动输入端。高压HV经过限流电阻R4接到IC的8脚,为反馈式开关管Q1栅极提供启动电压。上电启动期间,内部启动电路启用。电压HV通过R4和IC内部FET电流源链路对VDD保持电容C9进行充电,当VDD电压达到启动阀值电压时,内部HV启动电路被禁用,阻止充电电流IHV流入HV引脚。并启动PWM开关,从2脚输出PWM电压,驱动Q1进入工作状态。HV启动电路禁用后,C9中存储的能量应为IC提供工作电流,直至变压器辅助绕组电压达到标称值。因此C9容量必须足夠大,以便在功率从辅助绕组输出之前阻止VDD下降至关断阀值电压。
引脚5(VS)电压反馈输入端。辅助绕组N2输出电压(UN2)接分压电阻R10和R12,在R12两端取得合适的反馈电压接入VS脚,该引脚检测输出电压信息和放电时间,以便进行恒压(CV)和恒流(CC)调节。C7旁通开关噪声。
引脚1(CS)电流反馈输入端。该引脚经隔离电阻R3接到开关管Q1的源极电阻R6∥R7上,用于检测在恒压(CV)调节中进行峰值电流模式控制Q1的IDS电流,并在恒流调节中进行输出电流调节。

图②
引脚4(COMR)电缆补偿端。在该引脚和地之间连接电容C6和电阻R9,(拫据不同的输出线压降选择R9的电阻值)用于补偿恒压调节中因输出电缆损耗而导致的电压降。由于手机用充电器充电时,电池位于电缆末端,通常在电缆上有几个百分点的降压,导致实际电池电压降低。FAN104W具有内置电缆压降补偿功能,能夠在恒压模式下整个负载范围内,在电缆末端提供恒定的输出电压。跟随负载增大,通过增加电压调节误差放大器的基准电压来补偿两端的电压。补偿前后典型的输出U-I特性如图②所示。
本文由:金籁科技(证券简称:金籁科技 证券代码:870471)发表
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