超力通手机旅行充电器电路剖析

2017-03-23 76 0

超力通手机旅行充电器适用于摩托罗拉308、328、338及368等系列手机电池,具有镍镉、镍氢、锂离子电池充电转换开关和放电功能。在150~250V、40mA的交流市电输入时,可输出300±50mA的直流电流。电路工作原理图系根据实物测绘,如图所示。

超力通手机旅行充电器电原理图

一、RCC型开关电源的工作原理

该充电器采用RCC型(振荡抑制型)开关电源,与PWM型开关电源有一定区别:PWM型由独立的取样误差放大器和直流放大器组成脉宽调制系统,开关管周期性通断,控制过程只改变每个周期的脉冲宽度;而RCC型由稳压器组成电平开关,控制过程只有振荡与抑制两个状态——输出电压超过额定值时,脉冲控制器输出低电平、开关管截止;输出电压低于额定值时输出高电平、开关管导通。负载电流减小时,滤波电容放电时间延长,输出电压下降缓慢,开关管保持截止,直到输出电压降到额定值以下才再次导通。开关管的截止时间取决于负载电流的大小,导通/截止由电平开关从输出电压取样控制,因此这种电源也称非周期性开关电源。

二、振荡与稳压过程

220V市电经VD1~VD4桥式整流后,在V2集电极上形成约300V直流电压,V2与开关变压器组成间歇振荡器。开机后,300V电压经变压器初级加到V2集电极,同时经启动电阻R2为V2基极提供偏置电压。在正反馈作用下,V2的Ic迅速上升而饱和。V2截止期间,开关变压器次级绕组的感应电压使VD7导通,向负载输出约9V直流电压。

反馈绕组的感应脉冲经VD5整流、C1滤波后,产生一个与振荡脉冲个数成正比的直流电压。该电压超过稳压管VD17的稳压值时VD17导通,负极性整流电压加在V2基极使其迅速截止,V2的截止时间与输出电压呈反比。VD17的导通/截止直接受电网电压和负载影响:电网电压越低或负载电流越大,VD17导通时间越短,V2导通时间越长;反之,电网电压越高或负载电流越小,VD5整流电压越高,VD17导通时间越长,V2导通时间越短。

三、过流保护

V1为过流保护管,R5是V2发射极电流的取样电阻。当V2电流过大时,R5上的压降使V1导通、V2截止,可有效抑制开机瞬间的冲击电流,同时对VD17的控制功能也是一种补偿。VD17以电压取样控制V2的振荡时间,而V1以电流取样控制V2的振荡时间。

四、充放电控制与电量指示

镍镉、镍氢电池存在记忆效应,需不定时放电。SW1为镍镉、镍氢、锂离子电池充电转换开关。SW1与精密基准电源SL431为运放LM324的⑨脚提供两个不同的精密基准源:给镍镉、镍氢电池充电时,⑨脚基准电压约0.09V(空载);给锂离子电池充电时约0.08V(空载),这一差异由两类电池的化学特性决定。

按下SW2,V5基极瞬间得到低电平而导通,电池残余电压经V5的e-c极在R17上放电,放电指示灯VD14点亮。SW2释放后,电池残余电压经R16、R13分压、C9滤波,为V4基极提供高电平,V4导通,相当于短接SW2,放电得以维持;随着放电进行,电池电压不断降低,当V4基极电压不能维持其导通时,V4截止,放电终止,充电器随即转入充电状态。

五、锂电充电与容量指示

锂电池不存在记忆效应,当电池电压低于3V时手机便不能开机。其残余电压经R40、R41分压得到2.53V,送入运算放大器的同相端③、⑤、⑩脚。由于LM324⑨脚电压在负载下始终为2.66V,⑧脚输出低电平,V3导通,+9V电压经V3的e-c极、VD8向电池充电。IC1d在电容C6的作用下,{14}脚输出脉冲信号;因IC1⑧脚为低电平,VD12闪烁,指示电池正在充电,对应容量约20%。

随着充电进行,电池电压逐渐上升。当R40、R41分压值约2.58V(即IC1③脚等于2.58V)时,IC1②脚经电阻分压得2.57V,①脚输出高电平(充电时IC1⑨脚始终为2.66V,V6导通;空载时⑨脚为0.08V,V6截止),VD10、VD11点亮,对应容量40%、60%。分压值上升到2.63V(即IC1⑤脚等于2.63V)时,⑥脚经分压得2.63V,⑦脚输出高电平,VD9点亮,对应容量80%。只有IC1⑩脚电压≥2.66V时,⑧脚才输出高电平,VD13点亮,对应容量100%。VD13点亮时VD12仍处于闪烁状态,表示电池尚未完全饱和;只有IC1⑧脚电压大于6.5V时,VD12才逐渐熄灭,表示电池完全充至饱和。

六、保护电路

VD16在电路中起过充、过流保护作用;VD8起反向保护作用,避免充电器断电后电池反向放电。

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