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圖文解說萬能充電器的電路設計

鉅大LARGE  |  點擊量:1010次  |  2020年02月10日  

本文將從六張圖從簡單到復雜的描述萬能充電器的整個電路設計,關于電池極性接反的問題,5V的輸入電源將是從220V市電降壓整流后送過來,高壓隔離反激式降壓電路又將發揮什么樣的作用,我們一起看下文詳解。


先從最簡單的開始講。



(圖一最簡單鋰電池充電電路)


最簡單的鋰電池充電電路。輸入5V電源,通過一個二極管降低0.7V電壓,然后直接給電池充電。


好,那么關于電池極性接反的問題,我們應該怎么解決?來看下面一個神奇的芯片CD3582。


(圖二通過專用芯片識別電池極性)


上面這個圖中使用專用芯片cd3582來做電池極性檢測,如圖,芯片VS+,VS-是電源輸入,x1,w兩個引腳檢測電池極性,并根據需要調整電壓極性,然后給電池充電。有了這個芯片,媽媽再也不用擔心我電池接反啦。:),另外x2,y1,y2都是狀態指示燈了,沒什么好說的。


ok,這樣看上去是不錯,但是5V的輸入電源是從哪里來的那?額,慢慢來,這個電源當然是從220V市電降壓整流后送過來的。看下圖,有請我們高壓隔離反激式降壓電路上場。



(圖三反激式降壓電路形象比喻)


是不是夠形象,說白了降壓就是根據自己的需要,從大的能量池里取出自己需要的能量,放在自己的小池子里以供使用。上圖從左往右看,220V高壓交流電相當于波濤洶涌的海水,被灌進一個大的蓄水池(濾波大電容),進到蓄水池里的水逐漸平靜下來。然后被運水工(主變換電路,包括功率三極管,變壓器,反饋回路)一點一點的送到用戶的小池子里去。進到用戶水池的水也逐漸平靜下來。什么叫反饋那?那個用戶說他么水夠多了,你可以一邊歇著去了,運水工就要停工了,這就叫反饋,用戶的反饋。那反激怎么理解那?我們繼續看圖,因為運水工從大水池取水,運輸到用戶家里,再把水倒進用戶的水池需要一個過程,取水和倒水這兩個相反的過程不能同時進行,我們把這種情況叫做反激。


好了,再來看個具體的電路。



(圖四精簡的反激電路)


C3就是那個大蓄水池,C1是小水池,高壓交流電被二極管D2整流后存到C3里面,T2負責監工,送水工過來的時候,打開水龍頭(Q1)裝水(R2提供一個比較小的啟動電流,T1電流逐漸增加,T2跟T1方向相反,T1電流增加的時候,T2感應電壓通過R1,C2使Q1加速導通),裝滿水后,關閉水龍頭(因為電容C2也在不斷充電,而且充電電流不斷減小,當電流小到不足以維持Q1完全導通,電流達到最大值,開始減小,T2感應出反向電壓,通過R1,C2拉低Q1基極,加速Q1關閉),送水工把水送到T3,通過D5檢查后存到小水池(C1)里面,如此這般,不斷的循環這個過程,但是這個監工(T2)很不講道理,他不管用戶還需不需要水,只要送水工過來,他就開閘放水,所以用戶家里經常被水淹。但是用戶投訴的多了,上級領導對監工(T2)很不滿,于是就派了另一個人過去,每一次送水工回來,他都要問一句用戶家里水夠了沒?如果夠了,,他就下令停止送水,所以,這時候電路就變成了下面這個樣子。



(圖五加入輸出電壓檢測反饋)


圖五中紅框中就是領導派來的監工二號(微笑臉),當得知用戶家里水夠用了(輸出電壓達到5V),他就拿個本子記錄一下(C4保存電壓狀態),后面一段時間停止給用戶送水。這里解釋一下電路,因為T2,T3線圈匝數相同,方向相同,而且方向都跟T1相反,所以輸出端電壓被反映到T3端口,這樣當T3得到的電壓大于5V的時候,D4,D3A導通,將Q1的基極拉低,Q1停止工作,而且這個狀態被C4暫時記錄下來,并維持一段時間,當C4通過D3A,R2放電一段時間后,Q1基極電位升高,D3A兩端的電壓不足以維持D3A導通,Q1又開始工作了(送水工又開始開心的送水啦)。


另外,為了防止冒失的送水工運輸過程中把水撒到路上,送水車上加了個蓋子。這樣水就濺不出來了。而且,為了防止給送水車裝水的時候裝多了,領導給監工T2設置一個標準,當水車裝滿80%的時候就停止,電路實現見下圖。



(圖六通過RCD吸收電壓尖峰,加入電流采樣電阻R1,防止功率管過流)


如圖六,當Q1斷開時,由于線圈T1存在漏磁,能量不能完全轉移給T3,剩余一部分被D1,C2,R4組成的吸收電路吸收到,這一方面是為了防止高壓(C3兩端電壓加上漏磁的反激電壓)擊穿Q1,另一方面是降低EMC干擾(大的尖峰電壓高頻變化會對外釋放出強烈的電磁波,影響到周圍的電器工作)。Q2,R1組成功率管電流檢測與保護電路,當流過R1的電流到達預設值時,Q2導致,拉低Q1基極,從而時Q1停止工作,防止Q1電流無限制增大,燒毀功率管。


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