手機充電器電路及工作原理

本文詳細介紹了一種開關型手機充電器的工作原理，對初學者了解具體的開關電源電路及充電控制電路很有意義，這類文章，一般都較受讀者歡迎，所以懇請喜歡動手制作、改造的朋友，能夠記錄下你們的心得，多賜良稿。
超力通手機旅行充電器適合給摩托羅拉308、328、338及368等系列手機電池充電。該充電器具有鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池充電轉(zhuǎn)換開關，并具有放電功能。在150～250V、40mA的交流市電輸入時，可輸出300±50mA的直流電流。筆者根據(jù)實物繪出了工作原理圖，供讀者參考。

該充電器采用了RCC型開關電源，即振蕩抑制型變換器，它與PWM型開關電源有一定的區(qū)別。PWM型開關電源由獨立的取樣誤差放大器和直流放大器組成脈寬調(diào)制系統(tǒng)；而RCC型開關電源只是由穩(wěn)壓器組成電平開關，控制過程為振蕩狀態(tài)和抑制狀態(tài)。由于PWM型開關電源中的開關管總是周期性的通斷，系統(tǒng)控制只是改變每個周期的脈沖寬度，而RCC型開關電源的控制過程并非線性連續(xù)變化，它只有兩個狀態(tài)：當開關電源輸出電壓超過額定值時，脈沖控制器輸出低電平，開關管截止；當開關電源輸出電壓低于額定值時，脈沖控制器輸出高電平，開關管導通。當負載電流減小時，濾波電容放電時間延長，輸出電壓不會很快降低，開關管處于截止狀態(tài)，直到輸出電壓降低到額定值以下，開關管才會再次導通。開關管的截止時間取決于負載電流的大小。開關管的導通／截止由電平開關從輸出電壓取樣進行控制。因此這種電源也稱非周期性開關電源。

220V市電經(jīng)VD1～VD4橋式整流后在V2的集電極上形成一個300V左右的直流電壓。由V2和開關變壓器組成間歇振蕩器。開機后，300V直流電壓經(jīng)過變壓器初級加到V2的集電極，同時該電壓還經(jīng)啟動電阻R2為V2的基極提供一個偏置電壓。由于正反饋作用，V2 Ic迅速上升而飽和，在V2進入截止期間，開關變壓器次級繞組產(chǎn)生的感應電壓使VD7導通，向負載輸出一個9V左右的直流電壓。開關變壓器的反饋繞組產(chǎn)生的感應脈沖經(jīng)VD5整流、C1濾波后產(chǎn)生一個與振蕩脈沖個數(shù)呈正比的直流電壓。此電壓若超過穩(wěn)壓管VD17的穩(wěn)壓值，VD17便導通，此負極性整流電壓便加在V2的基極，使其迅速截止。V2的截止時間與其輸出電壓呈反比。VD17的導通／截止直接受電網(wǎng)電壓和負載的影響。電網(wǎng)電壓越低或負載電流越大，VD17的導通時間越短，V2的導通時間越長，反之，電網(wǎng)電壓越高或負載電流越小，VD5的整流電壓越高，VD17的導通時間越長，V2的導通時間越短。V1是過流保護管，R5是V2 Ie的取樣電阻。當V2 Ie過大時，R5上的電壓降使V1導通，V2截止，可有效消除開機瞬間的沖擊電流，同時對VD17的控制功能也是一種補償。VD17以電壓取樣來控制V2的振蕩時間，而V1是以電流取樣來控制V2振蕩時間的。

如果是為鎳鎘、鎳氫電池充電，由于這類電池存在一定的記憶效應，需不定時對其進行放電。SW1是鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池充電轉(zhuǎn)換開關。SW1與精密基準電源SL431為運放LM324⑨提供兩個不同的精密基準源，由SW1切換。在給鎳鎘、鎳氫電池充電時，LM324⑨腳的基準電壓約0．09V（空載）；在給鋰離子電池充電時，LM324⑨腳的基準電壓約為0．08V（空載），這種設計是由這兩種類型電池特有的化學特性決定的。按下SW2，V5基極瞬間得一低電平而導通，可充電池上的殘余電壓通過V5的ec極在R17上放電，同時放電指示燈VD14點亮。在按下SW2后會隨即釋放，這時可充電池上的殘余電壓通過R16、R13分壓，C9濾波后為V4的基極提供一個高電平，V4導通，這相當于短接SW2。隨著放電時間的延長，可充電池上的殘余電壓也越來越低，當V4基極上的電壓不能維持其繼續(xù)導通時，V4截止，放電終止，充電器隨即轉(zhuǎn)入充電狀態(tài)。

由于鋰電不存在記憶效應，當電池低于3V時便不能開機，其殘余電壓經(jīng)電阻R40、R41分壓后得到2．53V送入運算放大器的同相端③、⑤、⑩腳，由于LM324⑨腳電壓在負載下始終為2．66V，因此⑧腳輸出低電平，V3導通，＋9V電壓通過V3 ec極、VD8向可充電池充電。IC1 ｄ在電容C6的作用下，{14}腳輸出的是脈沖信號，由于IC1⑧腳為低電平，因此VD12處于閃爍狀態(tài)，以指示電池正在充電，對應容量為20%。隨著充電時間的延長，可充電池上的電壓逐漸上升。當R40、R41的分壓值約等于2．58V時，即IC1③腳等于2．58V時，IC1②腳經(jīng)電阻分壓后得2．57V，其①腳輸出高電平（由于在充電時，IC1⑨腳電壓始終是2．66V，V6導通；反之在空載時，IC1⑨腳為0．08V，V6截止），VD10、VD11點亮，對應指示容量為40%、60%。當R40、R41的分壓值上升到2．63V時，即IC1⑤腳等于2．63V，其⑥腳經(jīng)電阻分壓后得2．63V，⑦腳輸出高電平，VD9點亮，對應充電容量為80%。只有IC1⑩腳電壓≥2．66V時，⑧腳才輸出高電平，VD13點亮，對應充電容量為100%。即使VD13點亮時，VD12仍處于閃爍狀態(tài)，這表示電池仍未達到完全飽和。只有IC1⑧腳電壓＞6．5V時，VD12才逐漸熄滅，表示電池完全充至飽和。

VD16在電路中起過充、過流保護作用，VD8起反向保護作用，避免充電器斷電后，電池反向放電。