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5V手机充电器原理

时间：2018-11-26 15:00:55

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5V手机充电器原理

一、5V锂电池-手机充电器

传统大个头的变压器，通过变压器原副边线圈绕组的匝数比来实现交流电压的变换，然后通过桥式整流、稳压滤波，甚至通过稳压芯片来实现恒定的电压输出。

传统的充电器很大的一个问题是，变压器必须做的很大，电能转换成磁能进行传递，要想能够传递足够功率的电能就需要更多的匝数来产生足够的磁能，从而完成大功率的电压变换。所以要求输出的电流越大，对变压器的个头就得越大。——电生磁

首先，开关型电源也是有变压器的。无论是手机充电器还是电脑的开关电源，那为什么和传统的变压器相比这个变压器可以那么小呢?

变压器是通过电磁转换来传递能量，而在电流一定的情况下，电流转换为电磁能量主要有两个因素，一是线圈匝数，二是交流电的频率。

传统变压器由于市电50Hz的固定频率，为了传递更大的功率，只能改变匝数，所以功率越大，变压器个头越大。

而开关电源通过提高变压器上交流电的频率可以使得变压器在满足功率要求的情况下保持较小的体积，这个特点非常符合现代电子设备的需求。

因此现在的手机充电器中仍然是有变压器的，不同的是高频变压器，相同的是输出端和220V电仍然是通过电磁隔离的。

开关型手机充电器的工作原理：对200V交流电进行整流，使用了4个二极管组成桥式整流(部分只有一个二极管，是半边整流，二极管旁边的大功率电阻用于保护) ，整流后得到了高压直流电，高压直流电经过开关管(多数是三极管,如13003等)的导通与截止变为高频交流电，开关管导通与截止的时间能够根据取样电压反馈来进行控制，从而保证恒定的电压输出。部分在副边的输出端也有反馈，多一个基准电压源(多数用的TL431)。一旦发现输出异常，可以通过光耦(通过光完成信号传递，同样是没有电气连接的)反馈到原边(高压侧)实现保护。

充电电路是由电源单元、电池采样单元、逻辑处理单元、恒流恒压转换单元、电池过充保护电路构成。电源通过变压器降压，然后经整流管整流把交流变直流，然后经LM317三端调整管，保持输出一个稳定的电流，即输出电流为恒流11.25&Tlmes;(1+R3 / R4) +lq; Iq为三端调整管输出电流可忽略。

（1）电源单元（220V变15V，交流变直流）

由变压器、全桥整流、三端稳压器构成。

变压器把220V交流电变成交流15V，然后通过全桥整流把交流电变成直流电，两个有极性电容作电源的低频滤波，此处的无极性电容作电源的高频滤波，而三端稳压器7809把电源电压稳压输出一个比较稳定的直流电压。理论分析2端口为2U=9V电压, 1端口为1.22U压。

器件：变压器、整流桥、有极性电容、无极性电容、稳压器。

（2）电池采样单元

电池采样单元在整个电路作为信息的源泉，它承担着电池剩余量的采样，回馈给逻辑单元，逻辑单元的决策完全取决于电池采样单元。5V防止电池放电，起到了保护作用，R7对电池进行采样电阻，然后采样电压与基淮电压进行比较。

器件：电池、二极管、电阻

（3）逻辑处理单元

逻辑处理单元是电池充电电路的中间站，每个过程都需要经过逻辑处理部分电路，它是对电池采样单元做出逻辑决定，根据采样值来决定电池进行的是恒流充还是恒压充。

逻辑处理单元对电池采样的电压与基准电压比较，来决定电池的充电模式的。

基准电压通过V2管来满足，因而V2管选择上要达到恒流恒压临界电压，采用IN5991来满足；而运放管选用741(单集成运放)来进行比较(采样电压与基准电压) ；然后进行比例运算来对电压差进行放大，R8、R10的和与R9的商即为放大的倍数。同理, R15, R12的和与R14的商为放大的倍数，输出的电压是否满足恒流或恒压模式的电压。

设采样电压为3V，而基准电压为4.3V，则此时输出电压为(3-4.3) *110V，为负值，充电模式为恒流充电模式，只有当采样电压稍大于基准电压，便转入到恒压模式。

器件：运算放大器、电阻V2管。