小功率充电器的设计.doc

小功率充电器的设计摘要：介绍一种用于手机和电动自行车的自动充电器电路。它省去了复杂的IC电路及其外围电路，同样可以完成对蓄电池进行自动充电的功能。 为了使手机、电动自行车等所使用的充电器实现自动充电的功能，大都采用各种各样的专用IC充电器集成电路和各种采样电路。本文介绍一种既能省去复杂的IC电路及其外围电路，又能够实现自动充电功能的电路。 1 工作原理图1中C1、V1V4、C2组成滤波整流电路，变压器T为高频变压器，V5、R2、C11组成功率开关管V7的保护电路，NF为供给IC电源的绕组。单端输出IC为UC3842，其8脚输出5V基准电压，2脚为反相输入，1脚为放大器输出，4脚为振荡电容C9、电阻R7输入端，5脚为接地端，3脚为过流保护端，6脚为调宽单脉冲输出端，7脚为电源输入端。R6、C7组成负反馈，IC启动瞬间由R1供给启动电压，电路启动后由NF产生电势经V6、C4、C5整流滤波后供给IC工作电压。R12为过流保护取样电阻，V8、C3组成反激整流滤波输出电路。R13为内负载，V9V12及R14R19组成发光管显示电路。图1中V5、V6选用FR107，V8选用FR154，V7选用K792。 图1 电 路 原 理 图 现对变换环节作如下介绍：从图1中可知，当V7导通时，整流电压加在变压器T初级绕组Np上的电能变成磁能储存在变压器中，在V7导通结束时，Np绕组中电流达到最大值Ipmax：Ipmax=(E/Lp）ton （1）式中：E整流电压； Lp变压器初级绕组电感；tonV7导通时间。在V7关闭瞬间，变压器次级绕组放电电流为最大值Ismax，若忽略各种损耗应为： Ismax=nIpmax=n(E/Lp)ton (2)式中：n变压器变比，n=Np/Ns，Np、Ns为变压器初、次级绕组匝数。高频变压器在V7导通期间初级绕组储存能量与V7关闭期间次级绕组释放能量应相等：n(E/Lp)ton=(Uo/Ls)toff式中：Ls变压器次级绕组电感； Uo输出电压；toffV7关闭时间。因为Lp=n2Ls，则：(E/nLs)ton=(Uo/Ls)toff Eton=nUotoffUo=(ton/ntoff)E (3)上式说明输出电压Uo与ton成正比，与匝比n及toff成反比。变压器在导通期间储存的能量WLp为： WLp=(1/2)LpI2pmax （4）变压器Lp愈大储能愈多。变压器储存的能量能否在toff期间释放完，不仅与变压器的工作频率f有关，而且与次级绕组电感量Ls有关，更与负载的大小有关。储能释放时间常数和V7关闭时间toff之间的差异形成变换器三种工作状态，下面分开介绍：1）toff=这种状态为临界状态，各参数波形如图2所示。 图1 toff=的 波 形 图 图2中ub为Vp的控制电压波形；up为变压器初级Np电势波形；为变压器磁通变化波形；uces为V7集电极电压波形；ip、is为初、次级电流波形。 2）toff各参数波形如图3所示。从图3中可以看出磁通复位时V7关闭还持续一段时间，ip呈线性上升，is线性下降。 图3 toff 的 波 形 图 变压器储存的能量等于电路输出能量。 （1/2)LpI2pmaxf=Uo2/RL Uo2=(1/2)LpI2pmaxRLf 将Ipmax=(E/Lp)ton代入上式，则式中：RL电路负载电阻； T=1/f变压器工作周期。式（5）中E、ton、T、Lp为定值，所以输出电压Uo随负载电阻RL的大小而变化，若忽略整流器件压降，则输出电压最大值应为： Uomax=(1/n)Up=(1/n)E （6） V7承受的反压应为： Ucc=EUp=EnUo （7） 3）toff 各参数波形如图4所示。从图4中可以看出磁通在toff期间不能复位，ip也不是从0开始线性增加，is下降不到0，这种工作状态输出电压Uo应满足如下关系： Eton=(Np/Ns)Uot Uo=(ton/toff)(Ns/Np)E 图4 toff s为验算原则。若不能满足则重复上面有关计算。 2.2 各主要元器件的选用 1）功率开关管的选用 根据式（7），开关管耐压应EnUo，一般取(2.54)Emax。 开关功率管的电流由下式计算确定： Ipmax=2U2o/DER1min2）电容C2、C3的选定C2电压应大于1.1220V；C3电压根据输出电压而定。C2、C3电容量的选用原则是：C2Rp=(45)T50；C3RL=(45)T。式中：T50频率为50Hz时对应的工作周期；Rp、C2放电等效电阻、电容； T变压器工作频率对应的周期。 由此可以推算电容量。 3 电路调试 1）变换器工作频率调整调IC4脚的R7和C9可达到调整工作频率的目的。2）功率开关管导通时间ton的调整调R3和R5可达到调整ton的目的。 3）过流保护工作点的调整调R12可达到调整过流保护工作点的目的。 4 结语 用单端反激变换电路制作全自动充电器是笔者对单端反激变