充電器(Charger)是(shi)一種為(wei)蓄(xu)電裝置提供能(neng)量的(de)設備，廣泛用于手(shou)機(ji)(ji)、相機(ji)(ji)、MP3、MP4等常(chang)見數(shu)(shu)碼(ma)產(chan)(chan)品。市(shi)場(chang)(chang)上(shang)的(de)產(chan)(chan)品都是(shi)配售充(chong)(chong)(chong)電器，使用市(shi)電充(chong)(chong)(chong)電，但是(shi)有些沒(mei)(mei)有市(shi)電的(de)場(chang)(chang)合或者電源(yuan)插座不(bu)兼容、偏遠地(di)(di)區、旅行中，特別是(shi)沒(mei)(mei)有任(ren)何電源(yuan)情(qing)況下(xia)(xia)不(bu)方便(bian)充(chong)(chong)(chong)電時，設計(ji)的(de)多(duo)源(yuan)數(shu)(shu)碼(ma)充(chong)(chong)(chong)電器可(ke)以(yi)(yi)在(zai)任(ren)何情(qing)況下(xia)(xia)進(jin)行充(chong)(chong)(chong)電：沒(mei)(mei)有市(shi)電，可(ke)以(yi)(yi)用2節1．5 V干電池(chi)(chi)充(chong)(chong)(chong)電，沒(mei)(mei)有干電池(chi)(chi)也可(ke)用3．7 V內部蓄(xu)電池(chi)(chi)充(chong)(chong)(chong)電，即使沒(mei)(mei)有任(ren)何充(chong)(chong)(chong)電設備，也可(ke)以(yi)(yi)用手(shou)壓發電機(ji)(ji)來給數(shu)(shu)碼(ma)產(chan)(chan)品充(chong)(chong)(chong)電。以(yi)(yi)上(shang)介(jie)紹的(de)就(jiu)是(shi)本充(chong)(chong)(chong)電器的(de)特別之(zhi)處(chu)，也是(shi)該設計(ji)的(de)特別之(zhi)處(chu)：即隨(sui)時隨(sui)地(di)(di)給數(shu)(shu)碼(ma)產(chan)(chan)品充(chong)(chong)(chong)電。

　　1 設計要求

　　參照國家有關標準，移動通信手持機充電器應符合如下要求：

　　1)輸入電壓(ya) 交流充(chong)電器輸入額度交流電壓(ya)范(fan)圍應為100～240 V，容差為±10％。

　　2)輸出電(dian)(dian)壓 充電(dian)(dian)器的額度輸出電(dian)(dian)壓應(ying)為直流5 V，容差(cha)為±5％。

　　3)輸出電流(liu) 充電器的額度輸出電流(liu)范(fan)圍應為300～1 800 mA。

　　4)輸(shu)出波紋(wen) ①輸(shu)出電(dian)流波紋(wen)：輸(shu)入(ru)(ru)電(dian)壓(90～264 V)時，模(mo)擬負載上的(de)電(dian)壓范(fan)圍(1．50～4．75 V)，輸(shu)出波紋(wen)極限小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)等于(yu)(yu)100 mA峰值。②輸(shu)出電(dian)壓波紋(wen)：輸(shu)入(ru)(ru)電(dian)壓(90～264 V)時，模(mo)擬負載上的(de)電(dian)壓范(fan)圍(1．50～4．75 V)，輸(shu)出波紋(wen)極限小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)等于(yu)(yu)200 mV峰值。③短路電(dian)流：輸(shu)入(ru)(ru)電(dian)壓(90～264V)時，負載短路，短路電(dian)流限值小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)950 mA。

　　5)電(dian)(dian)流倒灌 在(zai)任(ren)何情況下，無論充電(dian)(dian)器是否插上電(dian)(dian)源，由手持機測流向充電(dian)(dian)器的電(dian)(dian)流應不大(da)于5 mA。

　　6)無負載能(neng)量消耗輸(shu)入電壓(100～240 V)時，負載開路，輸(shu)出波紋(wen)極限(xian)小于300 mW。

　　7)充電器(qi)平(ping)均效(xiao)率 充電器(qi)平(ping)均效(xiao)率應不小(xiao)于50％。

　　8)干電(dian)池充電(dian)設計要求 充電(dian)電(dian)流(liu)不高于200 mA。

　　2 系統(tong)整體設計

　　充電器分(fen)為高壓(ya)(ya)、充電(dian)管理、升壓(ya)(ya)、邏輯控制照明燈、內部蓄電(dian)池、干(gan)電(dian)池、手動按壓(ya)(ya)等功能模(mo)塊。系統整(zheng)體結構框圖如圖1所(suo)示。

　　2．1 高壓模塊

　　該(gai)電(dian)(dian)(dian)路(lu)接通(tong)(tong)交流(liu)(liu)220 V經(jing)整流(liu)(liu)橋后(hou)，形成直流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)，經(jing)C1，C2濾波(bo)(bo)后(hou)，該(gai)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)經(jing)開(kai)關變壓(ya)(ya)器T1的(de)(de)(de)1，2引(yin)腳(jiao)施加(jia)到(dao)三極(ji)(ji)(ji)管VQ2的(de)(de)(de)C極(ji)(ji)(ji)，同時(shi)(shi)該(gai)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)為三極(ji)(ji)(ji)管VQ2的(de)(de)(de)基極(ji)(ji)(ji)(B)提供一(yi)個(ge)正(zheng)向偏置(zhi)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)，使(shi)三極(ji)(ji)(ji)管VQ2導(dao)通(tong)(tong)。R4，無極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)容(rong)C4和(he)肖(xiao)特基二極(ji)(ji)(ji)管VD3起保護作用(yong)。此時(shi)(shi)振蕩(dang)電(dian)(dian)(dian)路(lu)開(kai)始工作，開(kai)關變壓(ya)(ya)器T1的(de)(de)(de)l，2腳(jiao)中有(you)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)通(tong)(tong)過，在變壓(ya)(ya)器T1的(de)(de)(de)3，4腳(jiao)的(de)(de)(de)感應(ying)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)通(tong)(tong)過電(dian)(dian)(dian)阻R12加(jia)到(dao)三極(ji)(ji)(ji)管VQ2的(de)(de)(de)基極(ji)(ji)(ji)，使(shi)VQ2的(de)(de)(de)基極(ji)(ji)(ji)導(dao)通(tong)(tong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)加(jia)大(da)，迅(xun)速進入(ru)飽和(he)區。當(dang)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)大(da)于0．5 A，U2導(dao)通(tong)(tong)，把VQ2的(de)(de)(de)基極(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)拉低(di)，集電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(C)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)開(kai)始減(jian)(jian)少(shao)，變壓(ya)(ya)器T1的(de)(de)(de)1，2引(yin)腳(jiao)產生的(de)(de)(de)磁通(tong)(tong)量也(ye)開(kai)始減(jian)(jian)少(shao)。VQ3部分為限流(liu)(liu)作用(yong)，當(dang)R23，R24增(zeng)(zeng)大(da)時(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)減(jian)(jian)少(shao)，減(jian)(jian)少(shao)時(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)增(zeng)(zeng)大(da)。TL431為恒流(liu)(liu)源，輸(shu)出(chu)穩定的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)5 V，使(shi)光耦(ou)工作，這(zhe)樣電(dian)(dian)(dian)路(lu)中才(cai)不斷的(de)(de)(de)產生振蕩(dang)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)，在變壓(ya)(ya)器Tl的(de)(de)(de)6引(yin)腳(jiao)感應(ying)出(chu)一(yi)個(ge)5 V的(de)(de)(de)直流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)，經(jing)二極(ji)(ji)(ji)管VD4整流(liu)(liu)、電(dian)(dian)(dian)容(rong)C4，C5濾波(bo)(bo)后(hou)，通(tong)(tong)過標準USB為外部數碼(ma)產品充電(dian)(dian)(dian)。圖(tu)2為高壓(ya)(ya)模(mo)塊電(dian)(dian)(dian)路(lu)圖(tu)。

　　2．2 充電管理器件BQ2057

　　此充(chong)電(dian)(dian)器中(zhong)，接通市電(dian)(dian)后為內部蓄電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)的同時(shi)，此器件(jian)的輸出電(dian)(dian)壓(ya)為4．2 V，從(cong)而通過SMT插座為外部數碼產(chan)品(pin)充(chong)電(dian)(dian)。在充(chong)電(dian)(dian)過程中(zhong)，電(dian)(dian)流(liu)(liu)開始恒流(liu)(liu)并(bing)且(qie)逐漸(jian)下(xia)降，而電(dian)(dian)壓(ya)逐漸(jian)上升(sheng)最后恒壓(ya)。電(dian)(dian)流(liu)(liu)接近零時(shi)，充(chong)電(dian)(dian)完成。

　　2．3 邏輯控制照(zhao)明燈模塊

　　當(dang)接入干電池(chi)時(shi)，按一(yi)下開關燈(deng)亮，再按一(yi)下燈(deng)滅。這個(ge)模(mo)塊里(li)的燈(deng)為手電筒用于照(zhao)明，其電流(liu)不超過200 mA。

　　3 PCB設計

　　通常的充電器都為單面板，并且體積比較小，而研制的充電器為雙面板，考(kao)慮到充電器外殼的形狀(zhuang)和大(da)小，所(suo)以(yi)元器件(jian)貼(tie)片(pian)的較多；因為有手壓裝置，所(suo)以(yi)要注意元器件(jian)的擺放位置。

　　4 數據測量

　　根據國家標準的要求，在實驗中：1)當輸入電壓范圍在90～264 V之間時，空載時輸出直流電壓在4．77～4．96 V，輸出電流在O．31～0．32 A；2)在測試電流波紋時，噪聲很少，輸入電壓90～260 V時模擬負載上電壓為1．49～4．75 V，輸出電流波紋限值150 mA／5．6 Ω～160 mA／11 Ω；3)在測試電壓波紋時，輸入電壓90～260 V時模擬負載上電壓為1．49～4．75 V，輸出電壓波紋限值150～160 mV；4)當輸入電壓9～260 V負載短路時，短路電流限值540～800 mA：5)當輸入電壓100～260 V空載時功率消耗限值為2．9 mA×100 V～1 mAx240 V；6)當輸入電壓220 V，輸入電流12 mA時輸入功率為640 mW。輸出電壓5．1 V，輸出電流0．3 A時輸出功率為1 530 mW：7)平均效率為57％；8)測量過程中電流無倒灌現象。此測試結果表明本充電器完全符合國家標準。

　　利用高壓模塊(kuai)(kuai)和充電(dian)(dian)管理模塊(kuai)(kuai)為外部數(shu)碼產(chan)品充電(dian)(dian)，并且給出充電(dian)(dian)過程(cheng)中(zhong)電(dian)(dian)壓和電(dian)(dian)流的(de)測試數(shu)據及其(qi)變化趨勢。

　　1)通(tong)過(guo)市電(dian)(dian)利用(yong)標準USB給外部數碼(ma)產品充(chong)電(dian)(dian)，電(dian)(dian)池為(wei)910mAh，每隔l min記一次電(dian)(dian)壓和電(dian)(dian)流(liu)的(de)變化，此實驗的(de)數據如(ru)表(biao)1。充(chong)電(dian)(dian)過(guo)程(cheng)電(dian)(dian)壓電(dian)(dian)流(liu)變化趨勢如(ru)圖3所示，從圖3中可(ke)明(ming)顯(xian)看(kan)出，充(chong)電(dian)(dian)過(guo)程(cheng)的(de)電(dian)(dian)壓由開始(shi)5．28 V逐漸