專利名稱：手機(jī)電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種充電器，特別是一種手機(jī)電池充電器。
背景技術(shù)：
隨著手機(jī)日益普遍化和全球化，人們對手機(jī)電池充電器在體積、充電效率、功耗方面提出了更高的要求。但是由于現(xiàn)在的手機(jī)電池充電器的存在一些設(shè)計上的缺陷，并不能同時很好的滿足效率高、體積小、功率高、及具備功率效正(PFC)等設(shè)計指標(biāo)，特別實(shí)在充電器在輕載或空載時充電器消耗的電能仍然很大。若能通過提高手機(jī)充電器功效、降低充電器在輕載或空載時所耗電能，以每臺手機(jī)節(jié)省1.2W功率計算，假如全國約有2億臺手機(jī)用電源充電器，每臺充電器充電時須消耗5W功率，再假設(shè)每臺每天開機(jī)充電4小時，則全國每天須耗電4百萬度來看。如果這2億臺手機(jī)用電源充電器都提高其功效，每天就可以為國家節(jié)省1百萬度的能源消耗，約相當(dāng)于一座80萬千瓦電廠(葛洲壩發(fā)電機(jī)組發(fā)電量為80萬千瓦)運(yùn)轉(zhuǎn)1.2小時的總發(fā)電量，其環(huán)保節(jié)能效益可見一般。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于提供一種輸出電壓更加精密、穩(wěn)定，充電器在輕載或空載時自動進(jìn)入省電模式的手機(jī)電池充電器。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種手機(jī)電池充電器，由橋式整流電路、π型濾波器、交換開關(guān)組件、隔離變壓器組成電壓轉(zhuǎn)換電路，交流輸入電壓經(jīng)橋式整流電路及π型濾波器后為一高壓直流電壓，直流電壓被開關(guān)組件切割成方波信號，再經(jīng)隔離變壓器、π型濾波器轉(zhuǎn)換后獲得輸出電壓，有一個反饋回路偵測輸出電壓信號，反饋給電壓轉(zhuǎn)換電路；有一個脈波寬度調(diào)變器，包括交換交換開關(guān)模塊、啟動模塊、電流限制模塊、誤差放大器模塊、過熱停機(jī)模塊、穩(wěn)壓模塊和振蕩器模塊；脈波寬度調(diào)變器一輸入端與變壓器主繞組相連，是交換開關(guān)、啟動回路模塊輸入端；另一輸入端連接所述變壓器輔助繞組整流電路，是穩(wěn)壓模塊和振蕩器模塊的共同輸入端；第三輸入通過一光電耦合器與反饋回路連接，與振蕩器模塊及誤差放大器連接；所述交換開關(guān)模塊分別與電流限制模塊及啟動回路模塊相連，過熱停機(jī)模塊與穩(wěn)壓模塊及誤差放大器相連，誤差放大器分別與啟動回路模塊及電流限制模塊相連。
所述交換開關(guān)模塊包含一場效應(yīng)管，其具有漏極、源極和柵極，所述漏極與脈波寬度調(diào)變器一輸入端連接，即與所述變壓器主繞組、啟動回路模塊相連；源極與電流限制模塊連接；柵極通過兩個分壓電阻后與啟動回路模塊連接。
所述啟動模塊包括一個二極管，依次與兩個電阻和一個穩(wěn)壓二極管串聯(lián)；所述二極管陽極和交換開關(guān)模塊場效應(yīng)管漏極連接，所述兩電阻連接端與振蕩器模塊相連，所述電阻與穩(wěn)壓二極管陰極連接端，分別與誤差放大器模塊、交換開關(guān)模塊場效應(yīng)管柵極兩個分壓電阻分壓端連接，所述分壓電阻與穩(wěn)壓二極管陽極接地。
所述電流限制模塊包括一個電容和依次連接的兩電阻，電容和第一個電阻之間通過聯(lián)機(jī)與誤差放大模塊連接，兩電阻的連接端與交換開關(guān)模塊場效應(yīng)管的源極相連，電容與第二電阻的連接端接地。
所述誤差放大器模塊包含一個NPN型晶體管，晶體管發(fā)射極接地，基極與電流限制模塊連接，集電極經(jīng)由一電阻及旁路電容與啟動模塊連接；還有一個PNP型晶體管，集電極和基極分別與所述NPN型晶體管的基極和集電極連接，發(fā)射極連接與啟動模塊連接。
所述過熱停機(jī)模塊包含一個NPN型晶體管，晶體管發(fā)射極接地，集電極與誤差放大器模塊連接，基極經(jīng)由電阻和旁路電容接地；有一個二極管，陰極與所述晶體管基極連接，陽極分別通過一個熱敏電阻接地，和一電阻與穩(wěn)壓模塊連接。
所述穩(wěn)壓模塊包含一個NPN型晶體管，所述晶體管發(fā)射極與過熱停機(jī)模塊連接，集電極與脈波寬度的另一輸入端，即與所述變壓器輔助繞組整流電路連接；有一個電阻連于所述晶體管集電極和基極之間，所述基極與一個穩(wěn)壓二極管陰極連接，穩(wěn)壓二極管陽極接地。
所述振蕩器模塊含一個電容，所述電容一端與脈波寬度的另一輸入端，即與所述變壓器輔助繞組整流電路連接，另一端經(jīng)由兩串聯(lián)電阻接地；所述電容與第一個電阻之間通過一電容與啟動模塊連接，第二個電阻并聯(lián)一旁路電容。
采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型在使用過程反饋回路不斷檢測輸出端的電流電壓情況，并將信號傳送給脈波寬度調(diào)變器調(diào)整輸出電壓，控制交換開關(guān)模塊的導(dǎo)通或關(guān)閉的震蕩頻率以獲得穩(wěn)定的輸出電壓及定電流反饋控制，若在輕載時，會降低導(dǎo)通頻率，降低高頻交換開關(guān)的交換損，而達(dá)到待機(jī)省電的模式。即變壓器的整個工作過程處于閉循環(huán)控制狀態(tài)，保證了充電器輸出電壓的精密性、穩(wěn)定性，輕載或空載狀態(tài)，脈波寬度調(diào)變器調(diào)整充電器輸出功率，節(jié)省電能。


圖1為本實(shí)用新型原理框圖；
圖2為本實(shí)用新型脈波寬度調(diào)變器調(diào)整電路原理圖；圖3為本實(shí)用新型反饋回路電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述如圖1所示，手機(jī)電池充電器，包括橋式整流電路1、π型濾波器2、脈波寬度調(diào)變器3、隔離變壓器4，π型濾波器5和輸出電壓保護(hù)回路7，交流輸入電壓經(jīng)橋式整流電路1及π型濾波器2后為一高壓直流電壓，所述直流電壓被脈波寬度調(diào)變器3內(nèi)的交換開關(guān)模塊31切割成方波信號，再經(jīng)隔離變壓器4、π型濾波器5轉(zhuǎn)換后獲得輸出電壓，給手機(jī)電池8充電。電壓反饋回路6的輸入端a、b分別連接于隔離變壓器4、π型濾波器5之間的偵測電阻R22兩端，輸入端c充電器的電壓輸出端連接；其輸出端d的電壓通過光耦合器10與脈波寬度調(diào)變器3連接。所述脈波寬度調(diào)變器3，包括交換交換開關(guān)模塊31、啟動模塊32、電流限制模塊33、誤差放大器34、過熱停機(jī)模塊35、穩(wěn)壓模塊36和振蕩器模塊37。脈波寬度調(diào)變器3的第一接線端e接至變壓器輔助繞組整流電路及光耦合器的輸入/輸出端，為其整流電壓輸入端，它是穩(wěn)壓模塊36和振蕩器模塊37的共同輸入端；其第二接線端f與變壓器主繞組相連接，是交換開關(guān)模塊31內(nèi)柵極管漏極及啟動回路模塊輸入端；其第三接線端g是脈波寬度調(diào)變器3的電壓反饋輸入端，與振蕩器模塊37及誤差放大器34共同與光耦合器10相連接。脈波寬度調(diào)變器3內(nèi)交換開關(guān)模塊31分別與電流限制模塊33及啟動回路模塊32相連，過熱停機(jī)模塊35與穩(wěn)壓模塊36及誤差放大器34相連，誤差放大器模塊34分別與啟動模塊32及電流限制模塊33相連。
交流輸入電壓直接經(jīng)由橋式整流1及π型濾波2為一高壓的直流電壓，此電壓再直接饋入脈波寬度調(diào)變器3中，交換開關(guān)模塊31操作于數(shù)KHz至數(shù)百KHz的高頻狀態(tài)，也就是說高壓的直流電壓會被切割成高頻方波信號，經(jīng)由隔離變壓器4二次側(cè)42獲得預(yù)期的電壓準(zhǔn)位，再經(jīng)π型濾波器5濾波為所需的直流輸出電壓；同時，反饋回路偵測輸出電壓信號，并將信號經(jīng)光電耦合器10反饋給脈波寬度調(diào)變器，經(jīng)由誤差放大模塊34信號來控制交換開關(guān)模塊31的導(dǎo)通或關(guān)閉的震蕩頻率以獲得穩(wěn)定的輸出電壓及定電流反饋控制；若發(fā)生異常狀況，如超載、短路或反饋異常等，本控制器會透過內(nèi)部設(shè)定過熱停機(jī)模塊35及電流限制模塊33動作，達(dá)到停機(jī)保護(hù)和安全規(guī)定；本控制器若在輕載時，會降低導(dǎo)通頻率，降低高頻交換開關(guān)的交換損，而達(dá)到待機(jī)省電的模式。
如圖2所示，所述交換開關(guān)模塊包括場效應(yīng)管Q2；誤差放大器模塊包括NPN型晶體管Q3和PNP型晶體管Q5、電阻R6和電容C4；熱停機(jī)模塊包括NPN型晶體管Q4、二極管D4、電容C6、電阻R13、R9和熱敏電阻R12；穩(wěn)壓模塊包括晶體管Q1、穩(wěn)壓二極管ZD1和電阻R1；啟動模塊包括電阻R2、R4，穩(wěn)壓二極管ZD2和二極管D1；振蕩器模塊包括電阻R8、R11、電容C3、C5、C1；電流限制模塊包括電阻R10、R14、電容C7；電阻R14和R10接至交換開關(guān)模塊場效應(yīng)管Q2的源極。
所述交換開關(guān)模塊場效應(yīng)管Q2其漏極接至脈波寬度調(diào)變器的第二接線端f，及啟動回路模塊二極管D1的陽極；源極接至電流限制模塊電阻R14和R10；柵極通過過電阻R5及R7分壓接至啟動回路模塊電阻R4和穩(wěn)壓管ZD2。
所述啟動模塊包括電阻R2、R4，穩(wěn)壓二極管ZD2和二極管D1；二極管D1的陽極和交換開關(guān)模塊場效應(yīng)管Q2，其漏極接至脈波寬度調(diào)變器的第一接線端e；二極管D1的陰極通過電阻R2，和電阻R4連接再接到振蕩器模塊的電容C3；電阻R4和穩(wěn)壓管ZD2的陰極相連接，再和電阻R5及R7分壓點(diǎn)及誤差放大器模塊的晶體管Q3的發(fā)射極和電阻R6和電容C4共同點(diǎn)相連接；穩(wěn)壓管ZD2的陽極和電阻R7連接后接地。
所述電流限制模塊電阻R14和R10接至交換開關(guān)模塊場效應(yīng)管Q2的源極；電阻R14和電容C7相連接后接地；電阻R10和電容C7共同接至脈波寬度調(diào)變器的第三接線端g。
所述誤差放大器模塊晶體管Q3的發(fā)射極和電阻R6和電容C4，共同與啟動回路模塊電阻R4和穩(wěn)壓管ZD2及電阻R5和R7相連接；Q3的基極與Q5集電極及電阻R6和電容C4相連接，再接至過熱停機(jī)模塊晶體管Q4的集電極；Q3的集電極及Q5的基極接至電流限制模塊電阻R10和電容C7及振蕩器模塊電阻R11，同時接至脈波寬度調(diào)變器的第三接線端g；Q5的發(fā)射極接地。
所述過熱停機(jī)模塊晶體管Q4的發(fā)射極和電阻R13和熱敏電阻R12和電容C6接接地；晶體管Q4的基極和電阻R13和電容C6和二極管D4陰極相連接；二極管D4陽極和電阻R9和熱敏電阻R12相連接；電阻R9接至穩(wěn)壓模塊Q1的發(fā)射極。
所述穩(wěn)壓模塊晶體管Q1的集電極和電阻R1與振蕩器模塊電容C1接至第二接線端f；晶體管Q1的基極和電阻R1和穩(wěn)壓管ZD1的陰極相連接；晶體管Q1的發(fā)射極和過熱停機(jī)模塊電阻R9連接；穩(wěn)壓管ZD1的陽極接接地。
所述振蕩器模塊，第二接線端f的整流電壓輸入端通過電容C1和電阻R8、電容C3相連接；電容C3與啟動模塊包括電阻R2和R4連接；電阻R8和R11和電容C5相連接；電阻R11和誤差放大器模塊Q3的集電極及Q5的基極及電流限制模塊的電阻R10和電容C7共同接至脈波寬度調(diào)變器的第三接線端g；電容C5一端接地。
正常使用時，啟動回路將交換開關(guān)Q2導(dǎo)通，變壓器4一次側(cè)主繞組41處產(chǎn)生電壓，并由匝數(shù)比使正反饋輔助繞組產(chǎn)生電壓，并經(jīng)震蕩回路充電產(chǎn)生震蕩頻率，經(jīng)由電阻R4、R5使交換開關(guān)Q2保持持續(xù)開啟狀態(tài)，當(dāng)流經(jīng)主繞組41處的電流到達(dá)飽和狀態(tài)，電流限制模塊33及誤差放大器模塊34來檢知Q2的斜坡源極電流而來決定震蕩周期中的導(dǎo)通時間，當(dāng)上升電流流過R14產(chǎn)生電壓，使Q5導(dǎo)通接地，連帶Q3導(dǎo)通，并使得交換開關(guān)Q2關(guān)閉，電流上升動作停止；當(dāng)上升電流停止時，能量由變壓器一次側(cè)41轉(zhuǎn)移至二次側(cè)42，再經(jīng)由圖1輸出側(cè)整流二極管11與π型濾波器5的整流濾波，而獲得直流電壓并提供至輸出電池端。
若遇過載或異常狀況時，穩(wěn)壓回路產(chǎn)生穩(wěn)壓源，提供給過熱停機(jī)回路作偵測動作，當(dāng)熱敏電阻R12因溫度升高阻值變高，而使Q4導(dǎo)通接地，并透過誤差放大器使Q3導(dǎo)通，使得交換開關(guān)Q2關(guān)閉，而達(dá)到保護(hù)安全目的。
如圖3所示，反饋回路包括R19、R21、R18、C11、R15、U2、R17、R16、R20、C10、Q6，組成一個固定電壓反饋回路和一個固定電流回路，。
在圖3反饋回路中，固定電壓回路為輸出電壓分壓電路由R19、R21組成，經(jīng)由并聯(lián)穩(wěn)壓器U2及RC相位補(bǔ)償R18、C11作電壓比較，當(dāng)變壓器輸出電壓過高時，U2的陰極K電壓會變低，使光耦合器導(dǎo)通而將控制信號反饋至脈波寬度調(diào)變器，來控制交換開關(guān)，以達(dá)到穩(wěn)定電壓調(diào)節(jié)。
固定電流回路，利用輸出電流偵測電阻R22，使晶體管Q6的VBE達(dá)到導(dǎo)通量時，利用光耦合器將控制信號反饋至脈波寬度調(diào)變器，控制交換開關(guān)，以達(dá)到均衡輸出電流。
權(quán)利要求1.一種手機(jī)電池充電器，由橋式整流電路、π型濾波器、開關(guān)組件、隔離變壓器組成電壓轉(zhuǎn)換電路，交流輸入電壓經(jīng)橋式整流電路及π型濾波器后為一高壓直流電壓，直流電壓被開關(guān)組件切割成方波信號，再經(jīng)隔離變壓器、π型濾波器轉(zhuǎn)換后獲得輸出電壓，有一個反饋回路偵測輸出電壓信號，反饋給電壓轉(zhuǎn)換電路，其特征在于有一個脈波寬度調(diào)變器(3)，包括交換開關(guān)模塊(31)、啟動模塊(32)、電流限制模塊(3 3)、誤差放大器模塊(34)、過熱停機(jī)模塊(35)、穩(wěn)壓模塊(36)和振蕩器模塊(37)；脈波寬度調(diào)變器(3)一輸入端(f)與變壓器主繞組(41)相連，是交換開關(guān)模塊(31)、啟動回路模塊(32)輸入端；另一輸入端(e)連接所述變壓器輔助繞組整流電路，是穩(wěn)壓模塊(36)和振蕩器模塊(37)的共同輸入端；第三輸入端(e)通過一光電耦合器(10)與反饋回路(6)連接，是振蕩器模塊(37)及誤差放大器模塊(34)輸入端；所述交換開關(guān)模塊(31)分別與電流限制模塊(33)及啟動回路模塊(32)相連，過熱停機(jī)模塊(35)與穩(wěn)壓模塊(36)及誤差放大器模塊(34)相連，誤差放大器模塊(34)分別與啟動回路模塊(32)及電流限制模塊(33)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手機(jī)電池充電器，其特征在于所述交換開關(guān)模塊包含一場效應(yīng)管(Q2)，其具有漏極、源極和柵極，所述漏極與脈波寬度調(diào)變器一輸入端(e)連接，即與所述變壓器主繞組(41)、啟動回路模塊(32)相連；源極與電流限制模塊(3 3)連接；柵極通過兩個分壓電阻(R5、R7)后與啟動回路模塊(32)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手機(jī)電池充電器，其特征在于所述啟動模塊包括一個二極管(D2)，依次與兩個電阻(R2、R4)和一個穩(wěn)壓二極管(ZD2)串聯(lián)；所述二極管(D1)陽極和交換開關(guān)模塊連接，所述兩電阻(R2、R4)連接端與振蕩器模塊(37)相連，所述電阻(R4)與穩(wěn)壓二極管(ZD2)陰極連接端，分別與誤差放大器模塊(34)、交換開關(guān)模塊(31)連接，所述分壓電阻(R7)與穩(wěn)壓二極管(ZD2)陽極連接端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手機(jī)電池充電器，其特征在于所述電流限制模塊包括一個電容(C7)和依次連接的兩電阻，電容(C7)和第一個電阻(R10)之間連線與誤差放大模塊(34)連接，兩電阻(R10、R14)的連接端與交換開關(guān)模塊(31)相連，所述電容(C7)與第二電阻(R14)的連接端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手機(jī)電池充電器，其特征在于所述誤差放大器模塊包含一個NPN型晶體管(Q5)，晶體管發(fā)射極接地，基極與電流限制模塊連接，集電極經(jīng)由一電阻(R5)及并聯(lián)的旁路電容(C6)與啟動模塊(32)連接；還有一個PNP型晶體管(Q3)，集電極和基極分別與所述NPN型晶體管的基極和集電極連接，發(fā)射極連接與啟動模塊(32)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手機(jī)電池充電器，其特征在于；所述過熱停機(jī)模塊包含一個NPN型晶體管(Q4)，晶體管發(fā)射極接地，集電極與誤差放大器模塊(34)連接，基極經(jīng)由電阻(R13)和旁路電容(C6)接地；有一個二極管(D4)，陰極與所述晶體管(Q4)基極連接，陽極分別通過一個熱敏電阻(R12)接地，和一電阻(R9)與穩(wěn)壓模塊(36)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手機(jī)電池充電器，其特征在于所述穩(wěn)壓模塊(36)包含一個NPN型晶體管(Q1)，所述晶體管(Q1)發(fā)射極與過熱停機(jī)模塊連接，集電極與脈波寬度的另一輸入端，即與所述變壓器(4)輔助繞組(42)整流電路連接；有一個電阻(R1)連于所述晶體管集電極和基極之間，所述基極與一個穩(wěn)壓二極管(ZD1)陰極連接，穩(wěn)壓二極管陽極接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手機(jī)電池充電器，其特征在于所述振蕩器模塊含一個電容(C1)，所述電容一端與脈波寬度的一輸入端(f)，即與所述變壓器(4)輔助繞組(42)整流電路連接，另一端經(jīng)由兩串聯(lián)電阻(R8、R11)接地；所述電容(C1)與第一個電阻(R2)之間通過一電容(C3)與啟動模塊(32)連接，第二個電阻(R11)并聯(lián)一旁路電容(C5)后與脈波寬度的一輸入端(g)連接。
專利摘要一種手機(jī)電池充電器，由橋式整流電路、π型濾波器、開關(guān)組件、隔離變壓器組成電壓轉(zhuǎn)換電路；有一個脈波寬度調(diào)變器，包括交換開關(guān)模塊、啟動模塊、電流限制模塊、誤差放大器模塊、過熱停機(jī)模塊、穩(wěn)壓模塊和振蕩器模塊；脈波寬度調(diào)變器一輸入端與變壓器主繞組相連，另一輸入端連接所述變壓器輔助繞組整流電路，第三輸入通過一光電耦合器與反饋回路連接。采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型脈波寬度調(diào)變器在使用過程中不斷根據(jù)反饋回路檢測信號調(diào)整輸出電壓，即變壓器的整個工作過程處于閉循環(huán)控制狀態(tài)，不僅保證了充電器輸出電壓的精密穩(wěn)定性，還可節(jié)省電能。
文檔編號H02J7/10GK2678230SQ0320680
公開日2005年2月9日 申請日期2003年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月1日
發(fā)明者徐瑞庚, 喬公蔚 申請人:深圳市中資源科技發(fā)展有限公司, 凌康通訊股份有限公司