诺基亚USB手机充电器AC

《诺基亚USB手机充电器AC》由会员分享，可在线阅读，更多相关《诺基亚USB手机充电器AC（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、诺基亚USB手机充电器AC-8C中山市技师学院葛中海如图3-13所示为赛尔康技术（深圳）有限公司为诺基亚制造USB手机充电器AC-8C。产品 规格：输入 AC100240V, 50Hz-60Hz&150mA；输出 5V600mA。图3-13 诺基亚USB手机充电器AC-8C如图3-14所示为诺基亚USB手机充电器AC-8C电路原理图。由于充电器的输出功率较小、 体积小，所以没有设置共模干扰抑制电路。市电经保险叫（也叫熔断电阻，兼具电阻和保险丝 的双重功能）输入，D5D8桥式整流、C、L与C组成型滤波电路；滤波后的电压经变压 58 1 1 2器M.初级绕组加到开关管T2 （13003G）的集电极

2、。L是磁阻，抑制差模干扰。1 2 2图3-14 诺基亚USB手机充电器AC-8C电路原理图满载时，AC110V输入整流滤波后的直流平均电压约为160V,如图3-15所示。若是AC220V 输入，则整流滤波后的直流平均电压为AC110V输入的2倍。CUFISOfi类翠Tek 几 BTrig整流滤波电压近似于锯齿波am直流电压平均值光惊160 VCH1档位基准电平cmM S.CCmf图3-15AC110V输入整流滤波电压波形1.工作原理初始上电时，电阻R和R给t2提供启动电流，一旦启动工作，断开R和R系统仍能自激 23223振荡，但断电后不能重新启动，故R2和R称启动电阻。23T2导通时，集电极电

3、流I由零开始上升，主绕组（1-4）电感励磁储能，感应电压“上正下 2C负”。根据变压器同名端可知，辅助绕组(2-3)感应正极性电压，经阻容振荡电路(R、C )93 加到t2基极、加速其导通饱和；次级侧，二极管d51截止。t2截止时，变压器绕组极性反转， 辅助绕组形成使t2基极电流减小的正反馈、加速其截止，C放电以准备进入下一个振荡周期；23 次级侧，二极管d51导通，变压器次级释放能量供给负载。在图3-14中，C充电时间设定了 T2导通的最大脉冲宽度。实际上，在开关电源中，所谓 32开关管的饱和并非指手册上规定的集电极饱和电流，而是电容充电临近结束时，使加到开关管基极的正反馈电流减小，开关管达

4、到i 0 i的状态。也就是说，这种饱和是i限制下的饱和，使B CB开关管的i减小，通过正反馈转入截止状态。C辅助绕组电压“上负下正”时，由D2、C整流滤波给光耦中的光电晶体管提供电源；当光 25耦中的光电二极管发光增强，光电晶体管导通电流增大，经电阻化加到脉宽调制管T1的基极， 分流开关管t2的基极电流，促使其提前导通，占空比减小，输出电压降低。次级侧，二极管d51整流、C滤波的电压一路经R给光耦(IC51)中的光电二极管供电； 51515151二路经稳压二极管d83、d84与并联电阻R /R /R返回；三路经R、C输出供给手机或83845357585052充电宝充电。充电电流的路径：二极管D

5、51f R f负载一GND2f R /R /R GND1 (返回515025357581次级)。2稳压输出一般来说，刚充电时电流较大，并联电阻R /R /R的压降较大，经电阻R使t51导通。5357586151此时，光耦中的光电二极管受T51控制，发光最强。因此，光耦中的光电晶体管发射极输出电压 最高，反馈控制作用也最强。此时，次级整流输出电压，即电容C两端电压最高，等于稳压二51极管d83、d84两端的电压与R /R /R的压降之和。图3-14所示原理图标注的几个电压数8384535758值就是这种工作状态下测得的，可见充电电流可达690mA (=69mV/R =69mV/0.1Q)。50电

6、池充电后期所需电流减小，并联电阻R /R /R的压降减小，可能不足以使t51导通，53575851此时，次级整流输出电压，即电容 C 两端电压最高随充电电流而变化，仍然等于稳压二极管51D83、d84两端的电压与R /R /R的压降之和。8384535758无论负载状况如何，稳压二极管D83、D84两端的电压均由D82 (TL431)决定。根据TL431 的工作原理，该电压为( R V =2.5 X 1 + -06 =5VD 83 或 D84I R109R 虽与 R 并联（ R / R / R 太小），但阻值太大，可忽略不计（去掉该元件对工作108 109 53 57 58无影响）。R 与C串

7、联后并联于TL431的R和K之间，用于频率补偿。110 101由于手机电池及充电宝都不是恒压负载，当其电压低时（比如，电用完时为3.7V）充电电 流大，电压高时（比如，即将充满时为4.2V）,充电电流小。因此，在稳压输出电路中串联一只 阻值很小的电阻R。大电流时压降大，电池内部充电管理电路模块两端的电压低，有利于减小50其功耗；电池电压升高后小电流充电，此时R压降小，有利于对电池充电。503过流保护R是过流检测电阻，是一个非常关键的元件，它两端电压与开关管丁2发射极电流成正比。12 2当R两端电压超过T,发射极死区电压时，T,开始导通、分流T2基极电流。比如，若由于某种12 1 1 2原因导致

8、反馈失效，开关管T2导通时间过长、电流过大。T2的发射极输出电流约300mA时在R2 2 12 上的压降约为0.66V （=300mA 2.2Q）,该电压经R与C低通滤波使T.导通，分流开关管T210 6 1 2 的基极电流，抑制开关管t2输出电流进一步增大。4温度补偿由前述原理分析可知， T51 在大电流充电时起控。可以想象，大电流充电时变压器、开关管 t2和整流二极管d51都会发出较多热量，若环境温度也高，热量不易散失，则密封塑料壳中的充 电器所有元器件都要受到温升的影响，其中，影响最为严重的元件是处于放大状态的晶体管t51。晶体管发射结具有负温度特性，温度升高发射结特性曲线左移；同样的基

9、极电流55C时的 发射结压降V 小于25C时的发射结压降V ，如图3-16所示。因此，就会出现这样的工作情BE1BE 2形：开始大充电时并联电阻R /R /R的压降较高，经电阻R使t51导通。充电一段时间以5357586151后，充电器内部温度升高，由于晶体管发射结的负温度特性，并联电阻R /R /R的压降降535758低。若在t51发射结并联负温度系数的电阻，可以弥补这种缺陷。原理图中NTC51是负温度系数的电阻，常温下约1.75kQ,与固定电阻R串联，构成T51基51 60 51极电流的分流支路。当温度升高时t51发射结电压降低,ntc51的阻值减小，分流更多的电流，R51 51 61压降

10、增大，R /R /R的压降基本不变，保持充电电流不因温升而减小。535758笔者做了 2个实验印证：第一个实验是用电烙铁烫T51，由于晶体管发射结的负温度特性，其V减小，R /R /R的压降随之降低，可见T51温升导致充电电流减小。第二个实验是用 BE53575851电烙铁烫ntc51，由于t51发射结压降基本不变，温升导致ntc5阻值减小、所在支路分流增大,R的压降增大，所以，R /R /R的压降升高，可见ntc51温升导致充电电流增大。若t51、615357585151ntc51温度同升同降，负温度特性作用正好能相互抵消，则充电电流可以不随温度而变化。另外，简单说明一下其它元件的作用。稳压

11、二极管D83、D83并联于输出端，若TL431失控 输出电压过高，d83、d83击穿，稳定输出电压，以免损坏电池。并联于t51发射结、集电结的电 容C、C容量较小。可以认为R与C组成低通滤波电路，C跨接于相位反的两信号之间,5557615557相用与频率。R与C串联后，并联于几发射结两端，作用不太明显。R、C与D1构成RCD635351441吸收电路，但因d1串联电阻R，使得在开关管t2关断瞬间的尖峰吸收效果大打折扣。1725.波形测试(1) 开关管t2基极和集电极电压波形用数字存储示波器测量开关管T2基极和集电极电压波形，如图3-17 (a)所示。（a）满载，开关频率较低CH2振幅约占8格，

12、指示T2集电极脉冲电压幅度： 5div X 50V/div=250VCH1振幅约占1.5格，指 示T2基极脉冲电压幅度：1.5div X 2.0V/div=3.0VCH2振幅约占8格，指示T2集电极脉冲电压幅度： 5div X 50V/div=250VCH1振幅约占1.5格，指 示T2基极脉冲电压幅度：1.5div X 2.0V/div=3.0V（b）轻载，开关频率较高 图3-17 T2基极（CH）和集电极（CH2）电压波形用数字存储示波器测量开关管T2基极和集电极电压波形，如图3-17 （a）所示。由图3-17可见，开关管T2的基极、集电极均为高频脉冲电压，在导通时间上为同步关系， 在控制关

13、系上二者反相。需要指出的是，无论脉冲上升沿或下降沿均不如它激式开关电源陡峭 （参见第4章），这是自激式开关电源的特点。在图3-17中，T2导通期间（t ）集电极电压为零；T2截止期间（t ），集电极电压（不2ON2OFF计截止瞬间的尖峰脉冲）接近250V。该电压是输入电源整流滤波直流电压与主绕组自感电压之 和，因为这期间主绕组感应电压“下正上负”，所以叠加电压远高于输入电源整流滤波电压。阅读资料工程实践中，刚刚接触开关电源的新手往往会犯一个共同的致命错误:拿测试普通电路的方法测开关电源!如图3-18（ a）所示为示波器直接测试是开关电源高压侧的原理简图。由于示波器“保护地（G ）与探头地（信号

14、地）在仪器内部直接相连（同时也接机壳）当探头地（信号地）连接 到开关电源的热地”时，一旦接通电源，开关电源的保险管就会立即烧毁。这是因为火线L） 经保险管、整流二极管和探头地（信号地）连接到保护地”上，而“保护地”和零线（N ）通 过大地是连在一起的，即电网的火线（L ）与零线（N ）经过保险管、二极管构成回路，故一定 会烧毁保险管（火线和零线对调一样会出现该故障）。如图 3-18（b ，市电电网经变比为1:1的隔离变压器输出交流电，次级绕组两端没有火线（L）与零线（N ）之分，只有电压的相对高低。当探头地连接到开关电源的“热地”时，次级 绕组两端均通过相应的整流二极管、探头地连接到“保护地”

15、上，但隔离变压器的初次级绕组均 不会被短路，开关电源可以安全工作。当然，如果工作现场没有隔离变压器，可以考虑把示波器中间的保护地（G）与插座 的接地线断开。不过，当示波器探头地（信号地）连接到开关电源的“热地”时，示波器外壳与 市电只隔了一只二极管，所以对人体是危险的。另外，由于示波器保护地（G）断开，其内 部开关电源产生的共模干扰无泄放通路，可能会起影引起仪器的稳定性和测量精度。（a）不经隔离变压器测试，错误（b）经隔离变压器测试，正确图3-18示波器测试开关电源的方法（2）开关管T2基极和发射极电压波形用数字存储示波器测量开关管T2基极和发射极电压波形，如图3-19所示。CH2振幅约占2格，指示 T2集电极脉冲电压幅度：2div X 200mV/div=0.4Vlek0*-t 5,：加Av iJL-li.CURSOR信海S