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手機(或其它小電器)充電器多如牛毛,不同廠家的電路結構大不相同,隨著科技的進步新技術、新元件的出現又增加了新款的充電器,再加上山寨充電器充斥其中,導致小小充電器電路結構琳琅滿目,讓人應接不暇。但有一款比較現代也比較簡潔、很容易看懂電路圖、容易查找故障的分立元件充電器,可作為(wei) 經典教材進行研究,筆者使用這款充電器已有三年之久,由於(yu) 後來大電流的快充的出現,現在已經不用它了,隻將其作為(wei) 一種研究對象進行分析,今天就將此分享給大家。
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電路原理圖見下圖:
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電路圖分析:
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一、該電路屬於(yu) 自勵、反激式、變壓器耦合型、PWM開關(guan) 電源;電源變換過程:交流(AC,輸入市電)→直流(DC)→交流(AC,高頻)→直流(DC,輸出);電路由整流、振蕩、穩壓、保護四大係統組成。
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二、輸入整流、濾波電路:由二極管VD1、電解電容器C1組成,屬於(yu) 半波整流電路,輸出脈動直流電壓,峰值電壓311v,經電容濾波達到300v左右的直流電壓。VD1為(wei) 1N4007這個(ge) 二極管使用比較普遍,最大整流電流1A,最大反向電壓1000v;電解電容器的耐壓要大於(yu) 300v;
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三、振蕩電路:由R2、VT1、L1、L2、C4、R5組成,如果沒有L2、C4、R5反饋支路的存在,三極管VT1過著一種平淡的田園生活,它通過偏置電阻R2提供合適的偏壓,形成了一般的放大電路,但第三者---反饋電路的插足讓它的生活不再平靜,而是動蕩不安--形成了振蕩電流。
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L2為(wei) 反饋線圈,從(cong) 圖上L1、L2同名端的關(guan) 係看出該反饋屬於(yu) 正反饋,於(yu) 是形成了振蕩電路,由於(yu) 電容C4的存在導致該振蕩電路形成的振蕩是間歇振蕩,不是正弦波;
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起振過程:電路接通時,啟動電阻R2為(wei) 電路提供偏置電流,於(yu) 是VT1的集電極就有電流Ic通過Ic,當集電極線圈L1電流發生變化時(0→增加),就會(hui) 產(chan) 生自感電動勢,方向上+下-,因L2與(yu) L1同繞在一個(ge) 磁心上,於(yu) 是L2在互感的作用下,產(chan) 生下+上-的感應電動勢;它相當於(yu) 一個(ge) 電源,通過C4、R5、三極管VT1的發射結形成了回路進行充電,於(yu) 是三極管VT1的發射結電壓Ube在原來偏流的基礎上又增加了一個(ge) 附加電流,Ib增加,Ic隨之增加,相應L2互感電動勢進一步增加,反饋強烈的進行,於(yu) 是在輸出端形成了很陡峭的一個(ge) 輸出波形。
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但是這種增加不會(hui) 無限製的提高,因為(wei) 電容的充電性質是這樣的:接通瞬間相當於(yu) 短路,之後慢慢升高,充電電流逐步減小,於(yu) 是電容C2兩(liang) 端的電壓逐步升高,極性右+左-,這個(ge) 逐步增高的電壓對正反饋形成了阻礙,所謂“帶出徒弟餓死師傅”,當達到一定值時,其負值電壓與(yu) 三極管VT1的發射結偏置電壓極性相反,使Ube逐漸減小,減小到0.5v時,三極管就截止了。
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截止時這時電容C4的電壓達到最大,充電電流為(wei) 零,它不會(hui) 因之而消停,隻要有機會(hui) 就會(hui) 放電。它的負電壓為(wei) 電源電壓對其充電創造了條件,於(yu) 是電源電壓經過R2對其反充電,不僅(jin) 抵消了其原有的充電電壓還對其反向充電,使其電壓左+右-,並且逐步升高,當升高超過0.5v時,於(yu) 是三極管又具備了導通條件,新一輪的振蕩又開始了,如此周而複始的進行著。
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從(cong) 以上分析可知三極管VT1起到了開關(guan) 作用,時而導通時而截止,生生息息,不斷進行著振蕩。
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當三極管VT1截止時,會(hui) 在L3兩(liang) 端產(chan) 生上+下-的互感電動勢,有電能輸出,經二極管整流、濾波之後形成輸出直流;VD7、R6為(wei) 輸出指示電路;隻有截止時才會(hui) 有輸出,導通時沒有,這就是反激式的來由。
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四、穩壓電路:由三極管VT2、VD3、C3、VD4、VD5組成;VD5在開關(guan) 三極管VT1截止時導通:L2上+,C3上+、二極管VD5形成回路;C3電壓上+下-,電壓6v,上端接地電位0v,則下端電位-6v,這是一個(ge) 取樣電壓,為(wei) 標準值,要使VD4導通,則在VD4左端電位0.2v即可。當電壓增高時,電容C3電壓增高,即下端電位低於(yu) -6v,而VD4兩(liang) 端電壓不變,於(yu) 是左端電位被拉低,低於(yu) 0.2v,拉低了三極管VT1的基極電位,使其飽和時間縮短,達到了穩壓目的。
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五、保護電路
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短路保護:由輸入端保護電阻R1實現,但電源出現嚴(yan) 重的短路故障時,R1會(hui) 自我犧牲,切斷電路避免進一步的損壞;
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.R3、C2、VD2為(wei) 尖峰吸收電路,用於(yu) 保護三極管VT1.我們(men) 知道,三極管在截止瞬間,會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 下+上-的自感電動勢,與(yu) 電源電壓疊加後超過1000v,遠遠超過了三極管的最大反向電壓,通過這個(ge) 電路,可以對這部分電能形成回路,進行釋放,同時釋放的過程中,形成變化的電流,可以將能量耦合到L3;
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過流保護:R4為(wei) 取樣電阻,當三極管VT1的電流增加時,三極管VT1發射極電壓升高,使三極管VT2導通,拉低了VT1的基極電壓,使其飽和時間縮短,達到了保護三極管的目的;
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六、二極管VD1、VD2、VD6、VD5、VD4使用頻率不同,故選擇不同的二極管,高頻的使用快恢複二極管。變壓器采用高頻變壓器。
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這種電路作為(wei) 小功率負載使用沒問題,且電路結構簡單,體(ti) 積較小,但它的保護不夠完善,充電電流較小,功率較小,因此現在已經不多見了,但作為(wei) 開關(guan) 電源分析電路,還是很有研究價(jia) 值的。