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如今，蘋果手機(jī)包裝已經(jīng)不帶充電器了，美其名曰環(huán)保，國(guó)內(nèi)廠家也是跟風(fēng)跟進(jìn)，鋰電池充電器也因此火爆了一把。下面我們來(lái)介紹幾種手機(jī)鋰電池充電器電路原理詳解
電源單元是各個(gè)單元的能量供應(yīng)站，它由變壓器，全橋整流，三端穩(wěn)壓器構(gòu)成。變壓器把220V交流電變成交流15V，然后通過(guò)全橋整流把交流電變成直流電兩個(gè)有極性電容作電源的低頻濾波，此處的無(wú)極性電容作電源的高頻濾波，而三端穩(wěn)壓器7809把電源電壓穩(wěn)壓輸出一個(gè)比較穩(wěn)定的直流電壓。理論分析2端口為2U=9V電壓，1端口為1.22U壓。
電池采樣單元在整個(gè)電路作為信息的源泉，它承擔(dān)著電池剩余量的采樣，回饋給邏輯單元，邏輯單元的決策完全取決于電池采樣單元。5V防止電池放電，起到了保護(hù)作用，R7對(duì)電池進(jìn)行采樣電阻，然后采樣電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。
邏輯處理單元是電池充電電路的中間站，每個(gè)過(guò)程都需要經(jīng)過(guò)邏輯處理部分電路，它是對(duì)電池采樣單元做出邏輯決定，根據(jù)采樣值來(lái)決定電池進(jìn)行的是恒流充還是恒壓充。
邏輯處理單元對(duì)電池采樣的電壓與基準(zhǔn)電壓比較，來(lái)決定電池的充電模式的，基準(zhǔn)電壓通過(guò)V2管來(lái)滿足，因而V2管選擇上要達(dá)到恒流恒壓臨界電壓，采用IN5991來(lái)滿足；而運(yùn)放管選用741（單集成運(yùn)放）來(lái)進(jìn)行比較（采樣電壓與基準(zhǔn)電壓）；然后進(jìn)行比列運(yùn)算來(lái)對(duì)電壓差進(jìn)行放大，R8，R10的和與R9的商即為放大的倍數(shù)，同理，R15，R12的和與R14的商為放大的倍數(shù)，輸出的電壓是否滿足恒流或恒壓模式的電壓。設(shè)采樣電壓為3V，而基準(zhǔn)電壓為4.3V，則此時(shí)輸出電壓為（3-4.3）*110V，為負(fù)值，充電模式為恒流充電模式，只有當(dāng)采樣電壓稍大于基準(zhǔn)電壓，便轉(zhuǎn)入到恒壓模式。
恒流恒壓?jiǎn)卧请姵剡M(jìn)行的恒流模式和恒壓模式轉(zhuǎn)換的中間站，當(dāng)電池低電壓在4.2V以下V6導(dǎo)通V7截止，電池進(jìn)行恒流充電；當(dāng)電池電壓在4.2V時(shí)，V7導(dǎo)通，V6截止，電池進(jìn)行恒壓充電，V4導(dǎo)通，藍(lán)燈LED亮；而R4作為三端調(diào)整管的調(diào)壓電阻。
鋰電池充電器保護(hù)電路是電池充電電路不可或缺的部分，它主要是防范電池過(guò)充；該電路主要由鋰電池保護(hù)專用集成電路DW01，充、放電控制MOSFET1（內(nèi)含兩只N溝道MOSFET）等部分組成，單體鋰電池接在B+和B-之間，電池組從+VCC和—VCC輸出電壓。
充電時(shí)，充電器輸出電壓接在+VCC和—VCC之間，電流從+VCC到單體電池的B+和B-，再經(jīng)過(guò)充電控制MOSFET到—VCC。在充電過(guò)程中，當(dāng)單體電池的電壓超過(guò)4.35V時(shí)，專用集成電路DW01的OC腳輸出信號(hào)使充電控制MOSFET關(guān)斷，鋰電池立即停止充電，從而防止鋰電池因過(guò)充電而損壞。
放電過(guò)程中，當(dāng)單體電池的電壓降到2.30V時(shí)，DW01的OD腳輸出信號(hào)使放電控制MOSFET關(guān)斷，鋰電池立即停止放電，從而防止鋰電池因過(guò)放電而損壞，DW01的CS腳為電流檢測(cè)腳，輸出短路時(shí)，充放電控制MOSFET的導(dǎo)通壓降劇增，CS腳電壓迅速升高，DW01輸出信號(hào)使充放電控制MOSFET迅速關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)電流或短路保護(hù)。
充電電路是由電源單元，電池采樣單元，邏輯處理單元，恒流恒壓轉(zhuǎn)換單元，電池過(guò)充保護(hù)電路構(gòu)成；電源通過(guò)變壓器降壓然后經(jīng)整流管整流把交流變直流，然后經(jīng)LM317三端調(diào)整管，保持輸出一個(gè)穩(wěn)定的電流，即輸出電流為恒流I=1.25&TImes;（1+R3／R4）+Iq；Iq為三端調(diào)整管輸出電流可忽略。
下面是對(duì)著實(shí)物繪制的電路原理圖：為了簡(jiǎn)化電路，達(dá)到學(xué)習(xí)目地，圖中用1歐的電阻F1起到保險(xiǎn)絲的作用，用一個(gè)二極管D1完成整流作用。接通電源后，C1會(huì)有300V左右的直流電壓，通過(guò)R2給Q1的基極提供電流，Q1的發(fā)射極有R1電流檢測(cè)電阻R1，Q1基極得電后，會(huì)經(jīng)過(guò)T1的（3、4）產(chǎn)生集電極電流，并同時(shí)在T1的（5、6）（1、2）上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這兩個(gè)次級(jí)絕緣的圈數(shù)相同的線圈，其中T1（1、2）輸出由D7整流、C5濾波后通過(guò)USB座給負(fù)載供電；其中T1（5、6）經(jīng)D6整流、C2濾波后通過(guò)IC1（實(shí)為4.3V穩(wěn)壓管）、Q2組成取樣比較電路，檢測(cè)輸出電壓高低；其中T1（5、6）、C3、R4還組成Q1三極管的正反饋電路，讓Q1工作在高頻振蕩，不停的給T1（3、4）開(kāi)關(guān)供電。當(dāng)負(fù)載變輕或者電源電壓變高等任何原因?qū)е螺敵鲭妷荷邥r(shí)，T1（5、6）、IC1取樣比較導(dǎo)致Q2導(dǎo)通，Q1基極電流減小，集電極電流減小，負(fù)載能力變小，從而導(dǎo)致輸出電壓降低；當(dāng)輸出電壓降低后，Q2取樣后又會(huì)截止，Q1的負(fù)載能力變強(qiáng)，輸出電壓又會(huì)升高；這樣起到自動(dòng)穩(wěn)壓作用。
本電路雖然元件少，但是還設(shè)計(jì)有過(guò)流過(guò)載短路保護(hù)功能。當(dāng)負(fù)載過(guò)載或者短路時(shí)，Q1的集電極電流大增，而Q1的發(fā)射極電阻R1會(huì)產(chǎn)生較高的壓降，這個(gè)過(guò)載或者短路產(chǎn)生的高電壓會(huì)經(jīng)過(guò)R3讓Q2飽和導(dǎo)通，從而讓Q1截止停止輸出防止過(guò)載損壞。因此，改變R1的大小，可以改變負(fù)載能力，如果要求輸出電流小，例如只需要輸出5V100MA，可以將R1阻值改大。當(dāng)然，如果需要輸出5V500MA的話，就需要將R1適當(dāng)改小。注意：R1改小會(huì)增加燒壞Q1的可能性，如果需要大電流輸出，建議更換13003、13007中大功率管。
1、正確插入元件，按照從低到高、從小到大的順利安裝，極性要符合規(guī)定。對(duì)于手工安裝，元件應(yīng)分批安裝。如此板先電阻→二極管→三極管→電容→變壓器→USB座1、Q1、Q2千萬(wàn)不要裝錯(cuò)，Q1應(yīng)選用耐壓500V以上具有開(kāi)關(guān)特性的管子，Q2耐壓幾十伏就行了，Q2適合選放大特性好的管子，這兩種管子的管腳排列可能會(huì)不同常規(guī)，請(qǐng)以測(cè)量為準(zhǔn)。
2、IC1、D6請(qǐng)千萬(wàn)不要裝錯(cuò)，同樣是玻璃封裝的二極管，一個(gè)是4.3V的穩(wěn)壓二極管，一個(gè)普通二極管，其中IC1只是PCB板上的符號(hào)，二極管只占用兩個(gè)PCB元件孔。
3、1N4007、FR107、1N5819請(qǐng)不裝錯(cuò)，1N4007是低頻二極管，F(xiàn)R107是高頻高壓二極管，1N5819是低電壓高頻肖特基二極管，都是不能裝錯(cuò)位置的。（代換關(guān)系：FR107可以代替1N4007，反之則不行；而1N5819則不能用其它二極管代替，1N5819的導(dǎo)通電壓很低，相當(dāng)于鍺管的導(dǎo)通電壓，因此，低電壓整流效率很高，如果一定要用其它二極管代替，則出輸出功率下載，發(fā)熱嚴(yán)重，效率變低。）記住：FR104（7）是高頻輸出整流二極管，1N4007才是電源整流二極管。
仔細(xì)檢查線路板安裝無(wú)誤后，要通電試板時(shí)，可以在PCB板直接焊一個(gè)220V插頭線，為了安全起見(jiàn)，請(qǐng)大家先在電源串聯(lián)一個(gè)10W的白熾燈泡，以防止短路或者接錯(cuò)，千萬(wàn)注意安全，還有，元件一不小心就燒壞了，燒壞了需要再買才行。如果安裝無(wú)誤，用萬(wàn)用表可以測(cè)得USB1腳和4腳應(yīng)有5V的電壓輸出，電源指示燈亮，確認(rèn)電路板裝配無(wú)誤。
從這個(gè)電路的結(jié)構(gòu)來(lái)看，可以推測(cè)出來(lái)，這個(gè)電源應(yīng)該是反激式的。左端的510KΩ為啟動(dòng)電阻，給開(kāi)關(guān)管提供啟動(dòng)用的基極電流。13003下方的10Ω電阻為電流取樣電阻，電流經(jīng)取樣后變成電壓（其值為10*I），這電壓經(jīng)二極管4148后，加至三極管C945的基極上。當(dāng)取樣電壓大約大于1.4V，即開(kāi)關(guān)管電流大于0.14A時(shí)，三極管C945導(dǎo)通，從而將開(kāi)關(guān)管13003的基極電壓拉低，從而集電極電流減小，這樣就限制了開(kāi)關(guān)的電流，防止電流過(guò)大而燒毀（其實(shí)這是一個(gè)恒流結(jié)構(gòu)，將開(kāi)關(guān)管的最大電流限制在140mA左右）。
變壓器左下方的繞組（取樣繞組）的感應(yīng)電壓經(jīng)整流二極管4148整流，22uF電容濾波后形成取樣電壓。為了分析方便，我們?nèi)∪龢O管C945發(fā)射極一端為地。那么這取樣電壓就是負(fù)的（-4V左右），并且輸出電壓越高時(shí)，采樣電壓越負(fù)。取樣電壓經(jīng)過(guò)6.2V穩(wěn)壓二極管后，加至開(kāi)關(guān)管13003的基極。前面說(shuō)了，當(dāng)輸出電壓越高時(shí)，那么取樣電壓就越負(fù)，當(dāng)負(fù)到一定程度后，6.2V穩(wěn)壓二極管被擊穿，從而將開(kāi)關(guān)13003的基極電位拉低，這將導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)或者推遲開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通，從而控制了能量輸入到變壓器中，也就控制了輸出電壓的升高，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓輸出的功能。
而下方的1KΩ電阻跟串聯(lián)的2700pF電容，則是正反饋支路，從取樣繞組中取出感應(yīng)電壓，加到開(kāi)關(guān)管的基極上，以維持振蕩。右邊的次級(jí)繞組就沒(méi)有太多好說(shuō)的了，經(jīng)二極管RF93整流，220uF電容濾波后輸出6V的電壓。沒(méi)找到二極管RF93的資料，估計(jì)是一個(gè)快速回復(fù)管，例如肖特基二極管等，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源的工作頻率較高，所以需要工作頻率的二極管。這里可以用常見(jiàn)的1N5816、1N5817等肖特基二極管代替。
同樣因?yàn)轭l率高的原因，變壓器也必須使用高頻開(kāi)關(guān)變壓器，鐵心一般為高頻鐵氧體磁芯，具有高的電阻率，以減小渦流。
