手機(jī)充電器電路,手機(jī)充電電路原理分析-KIA MOS管

手機(jī)充電器電路圖

手機(jī)充電器是一種小功率的開關(guān)電源，原理是通過內(nèi)部精密的電子電路，將家用的交流220V電壓高效地轉(zhuǎn)化為適用于手機(jī)充電的低壓直流電。

手機(jī)充電器電路一

圖中，手機(jī)充電器的輸入端通過四個(gè)整流二極管構(gòu)建成一個(gè)整流橋，通?，F(xiàn)代手機(jī)充電器會(huì)采用MB10S這類貼片整流橋，而較少使用1N4007整流橋。經(jīng)過整流橋的整流和高壓電容C1的濾波，220V的交流電被轉(zhuǎn)換為高壓直流電，為后續(xù)的高頻振蕩電路提供電源。其中，Q1作為高反壓開關(guān)管（能夠承受高達(dá)400V的耐壓），與高頻變壓器的初級(jí)線圈L1等元件共同構(gòu)成高頻振蕩電路。該電路將整流濾波后的直流高壓電轉(zhuǎn)換為高頻交流高壓信號(hào)。隨后，這個(gè)高頻高壓信號(hào)通過高頻變壓器進(jìn)行降壓，在次級(jí)線圈L3兩端產(chǎn)生一個(gè)低電壓的高頻信號(hào)。最后，經(jīng)過二極管D3的整流和電容C5的濾波，這個(gè)高頻電壓被轉(zhuǎn)換為不甚穩(wěn)定的5V直流電壓，供手機(jī)充電使用。

U1作為光電耦合器，其核心功能是采集輸出電壓的樣本，并將其反饋給Q2（Q2通常選用2SC945這類小功率晶體管）。這一反饋機(jī)制再進(jìn)一步通過Q2來調(diào)控Q1的通斷，從而確保輸出5V電壓的穩(wěn)定性。此外，為了保護(hù)Q2免受線圈感應(yīng)電壓的損害，R1、C2和D1被精心設(shè)計(jì)成一個(gè)高壓吸收回路。值得注意的是，由于高頻變壓器次級(jí)輸出的是高頻交流電壓，因此二極管D3必須選用像1N5819這樣的肖特基二極管，其正向壓降小且高頻性能優(yōu)越。

手機(jī)充電器電路二

電路屬于自勵(lì)、反激式、變壓器耦合型、PWM開關(guān)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(wěn)壓、保護(hù)四大系統(tǒng)組成。

輸入整流、濾波電路：由二極管VD1、電解電容器C1組成，屬于半波整流電路，輸出脈動(dòng)直流電壓，峰值電壓311v，經(jīng)電容濾波達(dá)到300v左右的直流電壓。VD1為1N4007這個(gè)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于300v；

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(dòng)蕩不安--形成了振蕩電流。

L2為反饋線圈，從圖上L1、L2同名端的關(guān)系看出該反饋屬于正反饋，于是形成了振蕩電路，由于電容C4的存在導(dǎo)致該振蕩電路形成的振蕩是間歇振蕩，不是正弦波；

起振過程：電路接通時(shí)，啟動(dòng)電阻R2為電路提供偏置電流，于是VT1的集電極就有電流Ic通過Ic,當(dāng)集電極線圈L1電流發(fā)生變化時(shí)（0→增加），就會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，方向上+下-，因L2與L1同繞在一個(gè)磁心上，于是L2在互感的作用下，產(chǎn)生下+上-的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；它相當(dāng)于一個(gè)電源，通過C4、R5、三極管VT1的發(fā)射結(jié)形成了回路進(jìn)行充電，于是三極管VT1的發(fā)射結(jié)電壓Ube在原來偏流的基礎(chǔ)上又增加了一個(gè)附加電流，Ib增加，Ic隨之增加，相應(yīng)L2互感電動(dòng)勢(shì)進(jìn)一步增加，反饋強(qiáng)烈的進(jìn)行，于是在輸出端形成了很陡峭的一個(gè)輸出波形。

但是這種增加不會(huì)無限制的提高，因?yàn)殡娙莸某潆娦再|(zhì)是這樣的：接通瞬間相當(dāng)于短路，之后慢慢升高，充電電流逐步減小，于是電容C2兩端的電壓逐步升高，極性右+左-，這個(gè)逐步增高的電壓對(duì)正反饋形成了阻礙，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，其負(fù)值電壓與三極管VT1的發(fā)射結(jié)偏置電壓極性相反，使Ube逐漸減小，減小到0.5v時(shí)，三極管就截止了。

截止時(shí)這時(shí)電容C4的電壓達(dá)到最大，充電電流為零，它不會(huì)因之而消停，只要有機(jī)會(huì)就會(huì)放電。它的負(fù)電壓為電源電壓對(duì)其充電創(chuàng)造了條件，于是電源電壓經(jīng)過R2對(duì)其反充電，不僅抵消了其原有的充電電壓還對(duì)其反向充電，使其電壓左+右-，并且逐步升高，當(dāng)升高超過0.5v時(shí)，于是三極管又具備了導(dǎo)通條件，新一輪的振蕩又開始了，如此周而復(fù)始的進(jìn)行著。

從以上分析可知三極管VT1起到了開關(guān)作用，時(shí)而導(dǎo)通時(shí)而截止，不斷進(jìn)行著振蕩。

當(dāng)三極管VT1截止時(shí)，會(huì)在L3兩端產(chǎn)生上+下-的互感電動(dòng)勢(shì)，有電能輸出，經(jīng)二極管整流、濾波之后形成輸出直流；VD7、R6為輸出指示電路；只有截止時(shí)才會(huì)有輸出，導(dǎo)通時(shí)沒有，這就是反激式的來由。

穩(wěn)壓電路：由三極管VT2、VD3、C3、VD4、VD5組成；VD5在開關(guān)三極管VT1截止時(shí)導(dǎo)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(gè)取樣電壓，為標(biāo)準(zhǔn)值，要使VD4導(dǎo)通，則在VD4左端電位0.2v即可。當(dāng)電壓增高時(shí)，電容C3電壓增高，即下端電位低于-6v，而VD4兩端電壓不變，于是左端電位被拉低，低于0.2v，拉低了三極管VT1的基極電位，使其飽和時(shí)間縮短，達(dá)到了穩(wěn)壓目的。

保護(hù)電路

短路保護(hù)：由輸入端保護(hù)電阻R1實(shí)現(xiàn)，但電源出現(xiàn)嚴(yán)重的短路故障時(shí)，R1會(huì)自我犧牲，切斷電路避免進(jìn)一步的損壞；

R3、C2、VD2為尖峰吸收電路，用于保護(hù)三極管VT1，三極管在截止瞬間，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)下+上-的自感電動(dòng)勢(shì)，與電源電壓疊加后超過1000v，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了三極管的最大反向電壓，通過這個(gè)電路，可以對(duì)這部分電能形成回路，進(jìn)行釋放，同時(shí)釋放的過程中，形成變化的電流，可以將能量耦合到L3；

過流保護(hù)：R4為取樣電阻，當(dāng)三極管VT1的電流增加時(shí)，三極管VT1發(fā)射極電壓升高，使三極管VT2導(dǎo)通，拉低了VT1的基極電壓，使其飽和時(shí)間縮短，達(dá)到了保護(hù)三極管的目的；

二極管VD1、VD2、VD6、VD5、VD4使用頻率不同，故選擇不同的二極管，高頻的使用快恢復(fù)二極管。變壓器采用高頻變壓器。

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