一款手機(jī)充電器電源變換電路的分析及應(yīng)用

分析一個(gè)電源，往往從輸入開(kāi)始著手。220V交流輸入，一端經(jīng)過(guò)一個(gè)4007半波整流，另一端經(jīng)過(guò)一個(gè)10歐的電阻后，由10uF電容濾波。這個(gè)10歐的電阻用來(lái)做保護(hù)的，如果后面出現(xiàn)故障等導(dǎo)致過(guò)流，那么這個(gè)電阻將被燒斷，從而避免引起更大的故障。右邊的4007、4700pF電容、82KΩ電阻，構(gòu)成一個(gè)高壓吸收電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)管13003關(guān)斷時(shí)，負(fù)責(zé)吸收線圈上的感應(yīng)電壓，從而防止高壓加到開(kāi)關(guān)管13003上而導(dǎo)致?lián)舸?3003為開(kāi)關(guān)管(完整的名應(yīng)該是MJE13003)，耐壓400V，集電極最大電流1.5A，最大集電極功耗為14W，用來(lái)控制原邊繞組與電源之間的通、斷。當(dāng)原邊繞組不停的通斷時(shí)，就會(huì)在開(kāi)關(guān)變壓器中形成變化的磁場(chǎng)，從而在次級(jí)繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。由于圖中沒(méi)有標(biāo)明繞組的同名端，所以不能看出是正激式還是反激式。

不過(guò)，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(鉗位)，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)快速恢復(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。

各部分剖析：

(1)主繞組和次繞組的關(guān)系：

220V經(jīng)4007整理10UF濾波后，300v經(jīng)變壓器加在13003的C、E極，經(jīng)510k電阻加B，13003導(dǎo)通，達(dá)到一定程度，由于反饋繞組(副繞組作用)使C945導(dǎo)通，迫使13003截止。從而13003處于震蕩狀態(tài)。次級(jí)得到了電壓輸出。

(2)常見(jiàn)故障分析

A. 4007，82Ω，4700PF組成尖峰吸收回路，保護(hù)13003.。510K是啟動(dòng)電阻。10Ω保險(xiǎn)絲的作用。

B. 4148反饋整流。4148嵌位保護(hù)C945。6.2穩(wěn)壓保護(hù)13003和C945。1K和 2700PF提供13003的導(dǎo)通電流。10UF，22UF 是濾波電容。

C. 這個(gè)變壓器不僅僅是電壓等級(jí)的變換，它還起一個(gè)很重要的安全隔離作用，使你不至于和市電不至于產(chǎn)生回路觸電。

(3)判斷是否充滿—負(fù)載電流

檢測(cè)的不是電壓是否充滿，而是檢測(cè)負(fù)載電流，當(dāng)電池充滿之后，負(fù)載電流幾乎為零的，

LED顯示，就是通過(guò)負(fù)載電流的變化來(lái)控制的

(4)變壓器那部分工作原理：

這是一個(gè)普通的高頻自激式降壓電路，圖中的晶體管13003是主振蕩用晶體管，電源電流通過(guò)80T這一側(cè)給變壓器供電，在12T(接RF93)那個(gè)次級(jí)感應(yīng)出電壓較低的電流，經(jīng)RF93整流和220uF電容濾波后輸出一個(gè)低壓直流(圖中的6V)。另一組12T的線圈則提供給13003工作時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流。另一個(gè)小晶體管C945是用于限流，限流取樣于13003發(fā)射極那個(gè)10Ω的電阻。當(dāng)電流超過(guò)設(shè)定值的時(shí)候，C945導(dǎo)通，以減少13003基極的電流。使13003集電極電流保持在一個(gè)比較恒定的值上。這樣就可以粗略的穩(wěn)定輸出電壓了。

這是個(gè)開(kāi)關(guān)變壓器，一般都是電源用的。圖上的的電路很簡(jiǎn)單，變壓器右邊是整流濾波電路不用說(shuō)了。左邊有兩個(gè)繞組，一個(gè)80T主繞組，是前級(jí)輸入，下面12T的副繞組是反饋繞組，保證前級(jí)電路正反饋激勵(lì)而震蕩，在電路穩(wěn)定的情況，這個(gè)繞組和后級(jí)繞組電壓一致，估計(jì)是交流6點(diǎn)幾伏，并在4148二極管的左端形成負(fù)的電壓，使6.2V穩(wěn)壓管左端電壓穩(wěn)定在0點(diǎn)幾伏，保證功率管13003基極有合適的偏置電壓，超過(guò)0.7V太久會(huì)導(dǎo)致它導(dǎo)通損毀。三極管C945是保護(hù)電路，也是負(fù)反饋，當(dāng)通過(guò)13003的電流增大，10歐姆上的電壓超過(guò)二極管的的導(dǎo)通電壓，就會(huì)使C945導(dǎo)通，13003基極電壓就會(huì)下降，防止13003過(guò)流。上面的510K電阻是啟動(dòng)電阻，二極管等式反向泄壓電路，也是保護(hù)電路。

12T的副繞組的一端可以看成接地，另一端接一路正反饋和一路負(fù)反饋，正好形成自激震蕩，控制開(kāi)關(guān)管通段，形成變化的磁場(chǎng)，在次線圈感應(yīng)出輸出電壓。

(5)13003為開(kāi)關(guān)管，即MJE13003

NPN型開(kāi)關(guān)三極管，常用于電子鎮(zhèn)流器，充電器電路。電流1.5A,耐壓700V，類(lèi)似型號(hào)13001-13007。