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小功率充电器的设计
来源:本站整理  作者:佚名  2010-01-26 09:57:28



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、V1~V4、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,V9~V12及R14~R19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。
小功率充电器的设计
  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;
ton——V7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;
toff——V7关闭时间。
因为Lp=n2Ls,
则:(E/nLs)ton=(Uo/Ls)toff
Eton=nUotoff
Uo=(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τ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=τ这种状态为临界状态,各参数波形如图2所示。
小功率充电器的设计
  图2 toff=τ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;φ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>τ各参数波形如图3所示。从图3中可以看出磁通?几次皇盫7关闭还持续一段时间,ip呈线性上升,is线性下降。

  图3 toff >τ的 波 形 图
小功率充电器的设计
  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=E+Up=E+nUo (7)
  3)toff<τ
  各参数波形如图4所示。从图4中可以看出磁通?荚趖off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

小功率充电器的设计
  图4 toff <τ 的 波 形 图
  上式说明在Lp较大的情况下,Uo只决定于变压器匝数、导通截止脉宽和电源电压E,而与负载电阻
  RL无关。

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