1、關于充電器基礎知識第1頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四充電的兩種模式空載電壓為4.2V的充電器：充電器直接給電池充電，手機只是提供了一個轉接的作用。（或者有的手機還有一個過流保護的fuse）空載電壓是4.2V以上的充電器：充電過程中的主體多了一個充電管理芯片（一般被集成在手機的電源管理芯片里）電源適配器手機電池電源適配器電池手機（其中的充電管理）+GNDGNDGNDGND第2頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四電池的安全設計-方式1即使電池充電管理芯片和電池保護板同時壞了，也不會有過充安全問題發生0.00.40.81.21.62.02.42.84.0

2、4.24.44.64.85.05.25.45.65.86.06.26.46.6VoltageCurrent (amperes)Power Supply (CLA) OutputCell Aproblematicoverchargebattery safetycircuit protectioncharger operatingwindow第3頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四電池的安全設計-方式2如果電池充電管理芯片和電池保護板同時壞了，就有可能會有電池安全問題：我司用的是第二種方式較多。大部分公司也都是這么做0.00.40.81.21.62.02.42.84.04.24

3、.44.64.85.05.25.45.65.86.06.26.46.6VoltageCurrent (A)Power Supply (CLA) OutputCell Bproblematic onoverchargebattery safetycircuit protectioncharger operatingwindow第4頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四旅行充電器的分類旅行充電器按其電路方式的不同分為兩大類：開關電源與線性電源。開關電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關電源，這一成

4、本反轉點。隨著電力電子技術的發展和創新，使得開關電源技術在不斷地創新，這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動，這為開關電源提供了廣泛的發展空間。 現在我們的開關電源如果輸出性能做到與線性一樣，成本只貴四元錢左右 線性電源：所謂線性穩壓電源，就是其調整管工作在線性放大區。它的穩壓部分是一個線性反饋系統，誤差放大器和調整管都工作于線性放大狀態。線性穩壓電源的優點：反應較快，電壓穩定度和負載穩定度高，輸出紋波電壓小。另外，這種電源對調整管的頻率特性要求較低，設計調試都比較容易。線性穩壓電源的缺點：比較笨重，變換效率低，一般只有35%-60%。這是由于工頻變壓器的存在和調整管功耗大造成的。 第5頁，共3

5、8頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四線性充電器的基本原理電路圖（S1800充電器）內部結構如右圖所示，熔斷FUSE包在初級線圈里第6頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四線性充電器的基本原理輸出特性曲線如右圖特點：空載電壓較高（我們平時直接用萬用表測輸出端兩端的電壓就是空載電壓，此時充電器不接手機）電壓調整率較差，187V比242V低很多。Sagem目前常用的TCX4540型充電器的空載電壓比較高，其規格書里達到16V，而由于充電時的特殊性，在拔插瞬間，這個電壓可能會達到16V以上，這對手機模塊是不利的，長期以往會縮短手機的使用壽命242V187VVA第7頁，共3

6、8頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四線性充電器各部分硅鋼片用于低頻變壓器，其種類很多，按其制作工藝不同可分為A：鍛燒(黑片)、 N：無鍛燒(白片)兩種. （黑片價格高，質量好，鐵損少。溫變壓器工作時溫升可以低10度左右 ）Fuse：要經過相關認證，加工時要注意加工溫度控制，否則在實際使用中會出現誤動作情況整流管：用1N40011N4007第8頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四空載電流的測定的意義。變壓器的空載電流是指初級接額定電壓，次級完全空載測得的初級電流。這個電流與進線電壓的乘積則為空載損耗，也就是指變壓器的鐵芯損耗。它是鐵芯在交流磁場中渦流損耗和磁滯損耗

7、之和。因而，變壓器的空載電流越小，表明鐵芯的質量越好，且安培匝數設計非常合理。這種情況下，一般認為空載電流相似于鐵損耗，空載電流的大小，也就反映鐵損的大小。小于10W的變壓器空載電流約715mA；100W的變壓器，空載電流約3060mA之間，都認為正常。鐵損較大的變壓器，發熱量必然大，如果是因安培匝數設計不合理，其空載電流大增，結果造成溫升增大，其壽命也不會長。一般環形變壓器的空載電流應低于普通插片式變壓器的空載電流。測空載電流與溫升可以來判斷變壓器的好壞。（溫升太高會影響充電器的使用壽命）第9頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四開關電源所謂開關穩壓電源，就是其調整管工作在

8、開關狀態。它原理上是利用晶體管作為電子開關，控制直流電源的通斷（把直流變換成交流），再經過高頻變壓器得到相應的交流電壓，然后濾波得到直流電壓。開關穩壓電源的主要優點是：變換效率高，可高達70%-95% 。1，功耗小 由于開關管功率損耗小，因而不需要采用大散熱器。功耗小使得電子設備內溫升也低，周圍元件也不會因為長期在高溫環境下而損壞，這有利于提高整個電子設備的可靠性和穩定性。2，穩定范圍寬 當開關穩壓輸入的交流電壓在較寬范圍內變化時，都能達到很好的穩壓效果，輸出電壓的變化范圍在2%以下。而且在輸入電壓發生變化時，始終能保持穩壓電路的高效率，因此，開關電源能適用于電網電壓波動比較大的地區。3，體積

9、小，重量輕 開關穩壓電源可將電網輸入的交流電壓直接整流，再通過高頻變壓器獲得各種不同交流電壓，這樣可以免去笨重的工頻變壓器，從而節省了大量的漆包線和硅鋼片，使電源體積縮小，重量減輕。第10頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四開關電源的缺點是：電路比較復雜，輸出的紋波電壓較高（每一個開關周期有一個紋波），瞬態響應較差，存在高頻干擾等。因此，開關穩壓電源的應用受到一定的限制。 某一開關電源的輸出波形第11頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四開關電源的基本原理采用開關電源的旅行充電器，在電路上可分為高壓部分與低壓輸出部分兩大塊。高壓部分主要是為整機提供電源，低

10、壓部分則是根據具體的輸出特性要求進行相關的特性調整，并將這種狀態反饋給高壓部分，使旅行充電器的輸出達到使用要求。第12頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四開關電源基本原理-分立元件組成的開關電源RCC電路控制電源RCC變換器的電路結構：RCC變換器是Ring Choke Converter的簡稱，廣泛應用50W以下的開關電源中，它不需要自勵式振蕩電路，結構簡單，由輸入電壓和輸出電流改變頻率。RCC的基本電路如右圖所示在VT1導通ton期間變壓器T1從輸入側蓄積能量，在下一次截止期間toff變壓器T1蓄積的能量釋放供給輸出負載。Toff結束時，變壓器電壓Vt1波形自由振蕩返回

11、到0V。這電壓通過基極繞組加到開關管Vt1的基極，因此，晶體管VT1觸發導通，Vt1一導通就進入下一個工作周期。輸入電壓V1是輸入交流電壓經整流后的直流電壓。 第13頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四實際應用電路：通過光耦，Cf,V1產生反饋控制信號，Czcd起加速反饋，提高頻率的作用第14頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四開關電源基本原理-PWM芯片控制的開關電源 基本隔離單端反激變換器 其變壓器T1起隔離和傳遞儲存能量的作用，即在開關管Q開通時Np儲存能量，開關管Q關斷時Np向Ns釋放能量。在輸出端要加由電感器Lo和兩個Co電容組成一個低通濾波器

12、，變壓器初級需有Cr、Rr和Dr組成的RCD漏感尖峰吸收電路。輸出回路需要有一個整流二極管D1。 PWM控制芯片：利用反饋信號控制占空比Dr第15頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四 重載（輸入電壓低，輸出電流大）時的PWM控制器輸出波形 輕載（輸入電壓高，輸出電流小）時的PWM控制器輸出波形 通過這樣的調節，使該變換器有很寬的工作范圍，有很好的電壓調整率和較好的負載調整率。 第16頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四電源如何實現先恒流后恒壓的控制線性第17頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四電源如何實現先恒流后恒壓的控制開關第18頁

13、，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四旅行充電器待機功耗要求1、電子產品的待機功耗在美國和加拿大要達到能源之星(energy star)要求。2、在歐洲要達到綠色天使(green angel)的要求。3、象電源適配器這樣的小功率產品，待機功耗要小于0.3W，第19頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四旅行充電器和3C認證旅行充電器作為一個與手機配套的部件，需要符合信息設備的一些特殊要求。從2003年8月1日起，我國全面推行CCC認證（CCC是China Compulsory Certification的縮寫），即“中國國家強制性產品認證”，確保公共財產安全和人

14、體健康。3C認證主要分為電磁兼容形式實驗、安全形式實驗兩部分。第20頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四電源的EMC問題(1)EMC介紹EMC(ELECTRO-MAGNETICCOMPATIBILITY)即電磁兼容性，乃指產品在優良的設計下不干擾別的產品，也能忍受外界電磁干擾的能力，EMC包括EMI(ELECTRO-MAGNETICINTERFERENCE)和EMC(ELECTRO-MAGNETICSUSCEPTIBILITY).EMI即電磁干擾,指含有電子電機零件的儀器,裝置整組設備或整套系統因動作而產生的一種電磁波噪聲,或裝置本身不需要的信號,經由輻射或傳導路徑影響其它

15、裝置,造成其它裝置不正常或失真.EMS即電磁耐受性,也就是儀器,裝置整組或整套系統本身具有抗拒外面噪聲,免除被外界噪聲干擾的能力. 第21頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四EMI主要項目有：1、 電源端子傳導騷擾電壓2、 輻射騷擾場強3、 騷擾功率4、 喀嚦聲干擾5、 諧波電流6、 電壓閃爍等等第22頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四EMI/EMC管制:目前,世界上很多國家或地區對于電子信息產品的EMI/EMS均有嚴格的管制措施,如美國FCC,歐盟的CE,日本的VCCI及電氣用品取締法,澳洲的SMA,加拿大,韓國等國家或地區均有專司EMI/EMS管制

16、法規條文,對于銷往這些國家或地區的產品都須先經過測試合格,方可合法的運送及銷售.(見下頁)其中:增益(dB)=10log10輸出功率/輸入功率=20log10輸出電壓/輸入電壓或損失(dB)=10log10輸入功率/輸出功率=20log10輸入電壓/輸出電壓電壓(dBV)=20log10該點以V計之電壓/標準強度(1V)此電壓是在50阻抗上測得:以跨在50阻抗上之負載,1V均方根電壓所產生功率為參考標準.或dBV=20log10(50阻抗上電壓,單位為V)dBV表示高出1V多少個dB,也就是以dB表示高出1V/50標準強度有多少 第23頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四

17、電源輻射干擾第24頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四電源傳導干擾第25頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四電源的安規為什么要制定安規？安規方面，我們手機充電器適用的標準是GB4943，（其對應的國際標準是IEC60950，UL60950）第26頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四電源的安規要求-安全距離及其相關安全要求 安全距離包括電氣間隙（空間距離），爬電距離（沿面距離）和絕緣穿透距離1、電氣間隙：兩相鄰導體或一個導體與相鄰電機殼表面的沿空氣測量的最短距離。2、爬電距離：兩相鄰導體或一個導體與相鄰電機殼表面的沿絕絕緣表面測量的最短

18、距離。 第27頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四電源的安規要求-安全距離及其相關安全要求電氣間隙 ：根據測量的工作電壓及絕緣等級，即可決定距離 通常： 一次側交流部分：保險絲前LN2.5mm，L.N -PE（大地）2.5mm，保險絲裝置之后可不做要求，但盡可能保持一定距離以避免發生短路損壞電源。一次側交流對直流部分2.0mm一次側直流地對大地2.5mm （一次側浮接地對大地）一次側部分對二次側部分4.0mm，跨接于一二次側之間之元器件二次側部分之電隙間隙0.5mm即可二次側地對大地1.0mm即可附注：決定是否符合要求前，內部零件應先施于10N力，外殼施以30N力，以減少其

19、距離，使確認為最糟情況下，空間距離仍符合規定。 第28頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四電源的安規要求爬電距離通常：（1）、一次側交流部分：保險絲前LN2.5mm，L.N 大地2.5mm，保險絲之后可不做要求，但盡量保持一定距離以避免短路損壞電源。 （2）、一次側交流對直流部分2.0mm （3）、一次側直流地對地4.0mm如一次側地對大地 （4）、一次側對二次側6.4mm，如光耦、Y電容等元器零件腳間距6.4mm要開槽。 （5）、二次側部分之間0.5mm即可 （6）、二次側地對大地2.0mm以上 （7）、變壓器兩級間8.0mm以上第29頁，共38頁，2022年，5月20日

20、，9點28分，星期四充電器性能失效主要原因1、線性充電器的fuse失效 可能原因：1、繞組溫升過高（當地用戶電壓過高，或使用溫度較高） 2、變壓器加工時，沒有很好地控制fuse的加工溫度2、乾坤RCC充電器的三極管失效：開關三極管有動作延遲時間，開關損耗過大。結溫過高而損壞。電壓電流關斷導通第30頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四3、線性4230充電器的三極管失效 三極管結溫過高而損壞D882此類熱失效以后應該能過高溫老化實驗能做出來第31頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四其它開關電源芯片壞主要是芯片中的MOS管被燒壞：原因1、尖峰電壓的問題：主變壓

21、器的漏感的作用就像是與功率晶體管D極串聯的一個小電感。當晶體管中電流被關斷時，這個漏感使得D極電壓波形的正跳邊沿上產生一個突增的脈沖。這個尖峰電壓上升幅度可能超過兩倍以上的尖峰電壓值，這個尖峰電壓如果不受限制，則漏感中的儲能每半周中在晶體管上的損耗會使管子損壞。 改善方法：提高MOS耐壓，把吸收回路做好一些原因2、電網中的浪涌電壓等干擾，靜電干擾等。 改善方法：增強電磁抗干擾能力。第32頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四充電器的可靠性檢驗-溫度分布 目的：確保待測物之可靠度；確認各組件均在溫度規格范圍內使用及有無組件異常溫度上升。適用：所有機種適用。測試條件： a.輸入電

22、壓：規格范圍之最小、最大值。(AC 115V/230VAC 90V/265V) b.負 載：100% (最小0%、最大,100%)。 c.輸出電壓：額定。 d.周圍溫度：規格書中使用范圍之最高溫度。 測試方法:a. 輸入電壓加入后，穩定狀況下，測組件表面及焊接點之溫度分布。b. 量測之溫度與溫度Derating率比較，確認有無異常發熱組件，參考溫度 Derating 率。 第33頁，共38頁，2022年，5月20日，9點28分，星期四充電器的可靠性檢驗-元件降額使用 目的：確保待測物之可靠度，確認組件實際使用時能在絕對最大額定下之Derating 率范圍內。 適用：所有機種適用。 測試條件：a. 測試待測物在下列條件下一次測和二次