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充电器电路集锦B5纸可直接打印
简单步骤不简单操作网友自制手机USB万能充(组图)
万能充的充电模式:
220V交流电→直流→锂电充电,任何一个环节出现问题,就成了电池杀手,严重时会爆炸。
锂电池的充过程是恒定电流→恒定电压→涓流补电。
首先恒流充电,即电流一定值时,电池电压随着充电过程逐步升高,当电池电压达到4.2V时,由恒流充电变为恒压充电,即电压一定,电流根据电芯饱和程度逐步减小。
当电流减小到一定程度时,充电器认为充电结束,随后用小电流对电池进行涓流补电。
一、谈万能充的危害性
很多万能充在电路设计上,将充电截止电压改到4.2~4.3V,就是当电池电压达到4.2V后,仍以固定的电流对电池继续充电,直到电池电压达到设定值为止。
然后用固定电流对电池补电,用一个固定阻值的电阻“漏”些电流出来,这个电流是固定的,插上电池就有,不会停止。
如此电池充得很饱。
因此有些朋友会觉得原装充电器和万能充相比,用万能充充电,电池续航时间更长。
但是过度充电对锂电池的损害非常严重,长久下去,电池的性能衰减很快。
所以长期使用万能充充电的朋友,一段时间后会发现电池鼓胀、续航时间大不如前等,这正是由于使用万能充过度充电的原因。
此外,使用万能充充电的,由于体积限制和节约成本的关系,万能充是不可能在稳压部分加入保护电路的。
其次,手机原厂座充的保护电路设计完善,比如根据电池容量匹配充电电流大小,当充电温度升高时,热敏电阻的阻值发生变化,与充电器构成回路来调整充电电流大小,防止过热。
而万能充则无论电池容量是600mAh还是1000mAh,电池的温度等变化,总是用固定的电流对电池充电。
因此,长时间充电,电池的温度升高,温度高的时候对锂电影响很大,电池往往在高温下充电损坏。
二、自制USB手机万能充
材料:
TP4054锂电池充电器USB板套件、USB公插头、U盘壳、LED灯、1.5KΩ电阻、万能充充电座,成本不超过10元人民币。
工具:
电烙铁、热胶枪
原理:
充电板的输入电压范围在4.5V~5.5V之间,预设充电电流在440mA左右,正好由USB输出的5V电压向TP4054充电板供电,充电板输出连接到万能充充电座上的两个铁片上,由万能充的多用途触点连接到电池上充电。
此外,由于TP4054对锂离子电池的兼容性,还可以对单节的笔记本电池充电(即常用的18650电池)。
TP4054线性锂离子电池充电器特点:
∙1.800mA的可编程充电电流;
∙2.恒定电流/恒定电压操作,并具有可在无过热危险的情况下实现充电速率最大化的热调节功能;
∙3.直接从USB端口给单节锂离子电池充电;
∙4.精度达到±1%的4.2V预设充电电压;
∙5.用于电池电量检测的充电电流监控器输出;
∙6.电压低度设定值自动再充电;
①先把万能充拆开,把里面不用的电路板拆出来。
②把USB公插头焊接在充电板上,输出两脚用电线连接。
然后装在U盘壳上。
③由于充电板输出与电池的正负极不能反接,因此需要一个LED灯做指示灯,以免反接。
把电阻焊接在LED灯的正极(LED的正极就是长的那个脚)然后把LED连接到充电座的两个铁片上。
当电池的极性反接,LED亮。
极性正确,LED暗
④然后按照原本的连接方法把充电板的输出连接到充电座的两个铁片上。
成果
三、充电测试
先把电池接到充电座上,如果极性正确,LED指示灯暗,然后把USB接头与电脑连接,当充电时,充电板上的红色LED指示灯常亮,当充满时会暗闪。
将万用表串接到充电板与电池之间,开始测试。
用的是一块容量是950mAh的锂电池电池,手机放电完成自动关机,此时放电终止电压为3.49V,以下为测试结果:
刚开始时,电流在370ma左右,10分钟后降到320ma左右,
此后电流开始缓慢下降,1小时后降为280ma左右,
2小时后降为250ma左右,
2小时30分左右降为245ma左右
3小时后降为235ma左右,此后电流下降逐渐加快
3小时30分后降为130ma左右,
充电大约在3小时40分结束,此时电池电压为4.17V
总结:
在前期充电符合恒流要求,电流缓慢减少。
当电池电压达到4.2V时,进入恒定电压模式,充电电流开始减少。
当充电电流降至设定值的1/10时,充电循环结束。
如果此时电池仍然留在充电座上,当电池电压降至4.05V时,充电板进入充电循环对电池充电。
当完成整个充电循环,测得电池电压为4.17V,与4.2V的预设电压相差不大。
TP4054充电板对手机电池充电还是一个不错的选择。
关于USB电流的问题,USB是标称500MA的,相当于2.5W,我试过用笔记本单个的USB带一个700MA的移动硬盘没问题!
另外,TP4054的充电电流是可以改的,只要改下电阻阻值就可以,详情可以找找它的datasheet看看!
(感谢wzr200408,我这个是09年初的时候无聊做的,话说是当时学校住宿,宿舍有没有插座,唯有到课室充电,当时级长过来检查没收了一批万能充,我就想到用电脑的USB口来充电,反正关机也有5V的Standby电压输出!
不知道当时有4057,这个东东最麻烦就是反接烧芯片)
另外,说这个没用,我可以不认为,因为当时候各个手机厂商的充电接口没用统一,充电起来非常麻烦,直接用USB口充电,老是充不满,所以要买个USB口的充电线。
另外谁说一定要接电脑的USB口才能充电?
自制的移动电源也可以!
(4个镍氢充电电池+个电池盒就是,电压可能会略高于5V的标准电压,但是算上负债,其实也差不了多少,大概可以充满3块手机电池),迟下打算用移动硬盘的外壳改装一个容量更加大的移动电源,起码容量会比这个大一倍!
一款手机充电器用电源变换器电路的分析
分析一个电源,往往从输入开始着手。
220V交流输入,一端经过一个4007半波整流,另一端经过一个10欧的电阻后,由10uF电容滤波。
这个10欧的电阻用来做保护的,如果后面出现故障等导致过流,那么这个电阻将被烧断,从而避免引起更大的故障。
右边的4007、4700pF电容、82KΩ电阻,构成一个高压吸收电路,当开关管13003关断时,负责吸收线圈上的感应电压,从而防止高压加到开关管13003上而导致击穿。
13003为开关管(完整的名应该是MJE13003),耐压400V,集电极最大电流1.5A,最大集电极功耗为14W,用来控制原边绕组与电源之间的通、断。
当原边绕组不停的通断时,就会在开关变压器中形成变化的磁场,从而在次级绕组中产生感应电压。
由于图中没有标明绕组的同名端,所以不能看出是正激式还是反激式。
不过,从这个电路的结构来看,可以推测出来,这个电源应该是反激式的。
左端的510KΩ为启动电阻,给开关管提供启动用的基极电流。
13003下方的10Ω电阻为电流取样电阻,电流经取样后变成电压(其值为10*I),这电压经二极管4148后,加至三极管C945的基极上。
当取样电压大约大于1.4V,即开关管电流大于0.14A时,三极管C945导通,从而将开关管13003的基极电压拉低,从而集电极电流减小,这样就限制了开关的电流,防止电流过大而烧毁(其实这是一个恒流结构,将开关管的最大电流限制在140mA左右)。
变压器左下方的绕组(取样绕组)的感应电压经整流二极管4148整流,22uF电容滤波后形成取样电压。
为了分析方便,我们取三极管C945发射极一端为地。
那么这取样电压就是负的(-4V左右),并且输出电压越高时,采样电压越负。
取样电压经过6.2V稳压二极管后,加至开关管13003的基极。
原理图如下:
前面说了,当输出电压越高时,那么取样电压就越负,当负到一定程度后,6.2V稳压二极管被击穿,从而将开关13003的基极电位拉低,这将导致开关管断开或者推迟开关的导通,从而控制了能量输入到变压器中,也就控制了输出电压的升高,实现了稳压输出的功能。
而下方的1KΩ电阻跟串联的2700pF电容,则是正反馈支路,从取样绕组中取出感应电压,加到开关管的基极上,以维持振荡。
右边的次级绕组就没有太多好说的了,经二极管RF93整流,220uF电容滤波后输出6V的电压。
没找到二极管RF93的资料,估计是一个快速恢复管,例如肖特基二极管等,因为开关电源的工作频率较高,所以需要工作频率的二极管。
这里可以用常见的1N5816、1N5817等肖特基二极管代替。
同样因为频率高的原因,变压器也必须使用高频开关变压器,铁心一般为高频铁氧体磁芯,具有高的电阻率,以减小涡流。
手机万能充电器电路原理与维修
由于各型号手机所附带的充电器插口不同,以造成各手机充电器之间不能通用。
当用户手机充电器损坏或丢失后,无法修复或购不到同型号充电器,使手机无法使用。
万能充电器厂家看到这样的商机,就开发生产出手机万能充电器,该充电器由于其体积小、携带方便,操作简单,价格便宜,适合机型多,深受用户的欢迎。
下面以深圳亚力通实业有限公司生产的四海通S538型万能充电器为例,介绍其工作原理和维修方法。
该充电器在市场上占有率较高,又没有随机附带电路图,给维修带来一定的难度,本文根据实物测绘出其工作原理图,见附图,供维修时参考。
四海通S538型万能充电器在外观设计上比较独特,面板上采用透明塑料制作的半椭圆形夹子,透明塑料面板上固定有两个距离可调节的不锈钢簧片作为充电电极。
面板的尾部并排有1个测试开关(极性转换开关)和4个状态指示灯,用户根据需要可以调节充电器电极距离和输出电压极性,并通过状态指示灯可方便看出电池的充电情况。
一、工作原理
该充电器电路主要由振荡电路、充电电路、稳压保护电路等组成,其输入电压AC220V、50/60Hz、40mA,输出电压DC4.2V、输出电流在150mA~180mA。
在充电之前,先接上待充电池,看充电器面板上的测试指示灯是否亮?
若亮,表示极性正确,可以接通电源充电;否则,说明电池的极性和充电器输出电压的极性是相反的,这时需要按一下极性转换开关AN1(测试键)才行。
具体电路原理如下。
1.振荡电路
该电路主要由三极管VT2及开关变压器T1等组成。
接通电源后,交流220V经二极管VD2半波整流,形成100V左右的直流电压。
该电压经开关变压器T的1-1初级绕组加到了三极管VT2的c极,同时该电压经启动电阻R4为VT2的b极提供一个正向偏置电压,使VT2导通。
此时,三极管VT2和开关变压器T1组成的间歇振荡电路开始工作,开关变压器T的1-1初级绕组中有电流通过。
由于正反馈作用,在变压器T的1-2绕组感应的电压通过反馈电阻R1和电容C1加到VT2的b极,使三极管VT2的b极导通电流加大,迅速进人饱和区。
随着电容C1两端电压不断升高,VT1的b极电压逐渐降低,使三极管VT2逐渐退出饱和区,其集电极电流开始减少,变压器T的1-1初级绕组中产生的磁通量也开始减少。
在变压器T的1-2绕组感应的负反馈电压,使VT2迅速截止,完成一个振荡周期。
在VT2进入截止期间,变压器T的1-3绕组就感应出一个5.5V左右的交流电压,作为后级的充电电压。
2.充电电路
该电路主要由一块软塑封集成块IC1(YLT539)和三极管VT3等组成。
从变压器T的1-3绕组感应出的交流电压5.5V经二极管VD3整流、电容C3滤波后,输出一个直流8.5V左右电压(空载时),该电压一部分加到三极管VT3的e极;另一部分送到软塑封集成块IC1(YLT539)的1脚,为其提供工作电源。
集成块IC1有了工作电源后开始启动工作,在其8脚输出低电平充电脉冲,使三极管VT3导通,直流8.5V电压开始向电池E充电。
当待充电池E电压低于4.2V时,该电压经取样电阻R11、R12分压后,加到集成块IC1的6脚上,该电压低于集成块IC1内部参考电压越多,集成块IC1的8脚输出的电平越低,三极管VT3的b极电位也越低,其导通量越大,直流电压(8.5V)经极性转换开关S1向电池E快速充电。
由于集成块IC1的2、3、4脚和电容C4共同组成振荡谐振电路,其2脚输出的振荡脉冲经电阻R16送至充电指示灯LED1(绿)的正极,其负极接到集成块IC1的8脚。
在电池刚接人电路时,集成块IC1的8脚输出的电平越低,充电指示灯LED1闪烁发光强。
随着充电时间延长,电池所充的电压慢慢升高,集成块IC1的8脚输出电压慢慢升高,充电指示灯LED1闪烁发光逐渐变弱。
当电池E慢慢充到4.2V左右时,集成块IC1的6脚电位也达到其内部的参考电压1.8V。
此时,集成块IC1内部电路动作,使其8脚电压输出高电平,三极管VT3截止,充电指示灯LED1不再闪烁发光而熄灭,充满指示灯LED2(绿)由灭变亮。
3.稳压保护电路
该电路主要由三极管VT1、稳压二极管VDZ1等组成。
过压保护:
当输出电压升高时,在变压器T的1-2反馈绕组端感应的电压就会升高,则电容C2所充电压升高。
当电容C2两端电压超过稳压二极管VDZ1的稳压值时,稳压二极管VDZ1击穿导通,三极管VT2的基极电压拉低,使其导通时间缩短或迅速截止,经开关变压器T1耦合后,使次级输出电压降低。
反之,使输出电压升高,从而确保输出电压稳定。
过流保护:
在接通电源瞬间或当某种原因使三极管VT2的电流过大时,在R5、R6上的压降就大,使过流保护管VT1导通,VT2截止,从而有效防止开关管VT1因冲击电流过大而损坏。
同时电阻R6上的压降,使电容C2两端电压升高,此后过流保护过程与稳压原理相同,这里不再重复。
三极管VT1是过流保护管,R5、R6是VT2的过流取样保护电阻。
二、常见故障检修
例1:
接上待充电池及电源后,电源PW指示灯LED3及测试指示灯TESTLED4亮,而充电LED1及充满指示
灯LED2不亮,无电压输出,不能给电池充电。
分析检修:
这种故障多是充电器开关振荡电路没有工作所致。
在实际检修过程中,发现开关管VT2和电阻R6
损坏最多。
一般情况下,电池E的充电电路工作电压较低,其元件损坏的概率不是很大,也就是开关变压器
T1的次级之后电路的损坏概率不是很大。
例2:
接上待充电池及电源后,各状态指示灯显示正常,但就是充不进电或充电时间长。
分析检修:
这种故障多是三极管VT3(8550)损坏,用正常管子换上后,即可排除故障。
如果三极管VT3正常,
再用表测电容C3(100μF/16V)两端电压,正常在直流8.5V左右。
若电压正常,应检查电阻R7或集成块
IC1,集成块IC1各引脚正常参数如附表所示。
若电压低,再测开关变压器T1次级输出电压,正常在交流
5.5V左右。
若电压正常,说明电容C3或整流二极管VD3损坏;若电压低,应检查开关变压器T1及其
前级各元件。
手机充电器电路图!
磷酸铁锂电池是一种用磷酸铁锂(LiFePO4)材料作电池正极、用石墨作电池负极的新型锂离子电池。
关于该电池的详细介绍请参看本刊9期磷酸铁锂动力电池一文。
磷酸铁锂电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6±0.05V、终止放电电压是2.0V。
该电池与锂离子电池一样要求恒流、恒压充电,充电率范围是0.2~1C。
上海如韵电子有限公司在自主开发出单节锂电子充电器芯片CN3052及CN3056后,2007年又开发出性能更好的单节磷酸铁锂充电器芯片CN3058及CN3059,满足了市场的需求。
本文将介绍CN3059。
特点与应用
CN3059是一种对单节磷酸铁锂电池进行恒流、恒压充电的充电器IC。
用该IC组成的充电器主要特点:
充电电流可由一外设电阻RISET设定,最大充电电流可达1A;输入电压4~6V,可采用USB接口或4.5~6V输出电压(输出电流1000~1500mA)的AC/DC适配器供电;充电器电路简单、外围元器件少、成本低;对过放电(电池电压<2.0V)的电池有小电流预充电模式;内部有功率器理电路,若芯片的结温超过115℃时能自动降低充电电流作过热保护,使用户可设置较大的充电电流,以提高充电效率;有两个LED分别作充电状态指示及充电结束指示;有输入电压过低(<3.61V)时的输出锁存功能、自动再充电功能、电池温度监测功能;采用小尺寸、散热增强性的10引脚DFN封装;充电温度范围0~45℃或0~65℃(由充电电池参数决定)。
CN3059是磷酸铁锂电池的专用充电器IC,但它还有一个独特的特点:
外设一个电阻RVSET,它可以增加恒压充电的输出电压。
利用这个独特的特点,可以组成简易的3节镍氢电池充电器及4V铅酸电池充电器或锂离子电池充电器。
由CN3059组成的充电器适合充 0.5~4Ah的磷酸铁锂电池。
其应用领域:
矿灯、LED应急灯、警示灯;车模、船模、航模及电动玩具;在照相机中,用3.2V磷酸铁锂电池替代一次性3V锂电池(型号为CR123A),其外廓尺寸相同;通信装置;小型医疗仪器及野外测试仪器;小型电动工具等。
另外,可采用CN3059组成充3节镍氢电池及4V铅酸电池的充电器等。
封装、引脚排列及功能
CN3059采用散热增强型10引脚小尺寸DFN封装,其引脚排列如图1所示,各引脚功能如表1所示。
图1CN3059引脚图
主要参数
CN3059的极限参数:
各引脚的电压范围为-0.3~6.5V;BAT引脚与GND短路时间可连续;静电击穿电压为2kV;最高结温为150℃;焊接温度为300℃(10s)。
CN3059的电气参数:
电源输入电压范围为4~6V;静态电流典型值为650μA;低压锁存电压为VIN≤3.61V;预存电阈值电压是电池电压小于2.05V;恒压充电电压3.6V;充电结束阈值电压(ISET端电压)为0.22V;睡眠模式阈值电压为VIN-VBAT≤20mV;睡眠模式解除阈值电压为VIN-VBAT≥50mV;TEMP端高温阈值电压为80%VIN,低温阈值电压为48%VIN。
典型应用电路
采用CN3059组成磷酸铁锂电池充电器电路与由CN3056组成的锂离子充电器电路相比,前者有两个突出的优点:
①精确检测充电电池的电压,充电电池的终止充电电压控制得更精确,使电池充的更满;②采用在FB端与电池正极之间加接一个电阻RVSET,使充电器除能充磷酸铁锂电池外,也可简单地组成充铅酸电池及镍氢电池,扩展了充电器功能。
下面分别介绍这2种典型应用电路。
1充磷酸铁锂电池电路
充电电池型号为26650,容量为2800mAH,采用1000mA恒流电充电(其充电率约0.36C),充电器电路如图2所示。
充电器采用输出直流电压5V、输出电流1500mA的AC/DC适配器作电源。
用红色LED作充电状态指示灯,用绿色LED作充电结束指示灯。
设定恒流充电电流ICH=1000mA,则RISET为:
RISET=1800V/1A=1.8kΩ
(1)
CIN(10μF)及COUT(10μF)是为保证充电器工作稳定的输入及输出电容,可采用多层陶瓷电容器(MLCC)。
这里重点介绍精确电池电压检测电路。
图3是一般电池电压检测电路,图4是精确电池电压检测电路。
图3中,BAT端外接充电电池,内接由R1、R2组成的电阻分压器,其中间点为输入误差放大器,根据充电电池的实际电压来对电池进行预充电、恒流充电及恒压充电。
若在恒流充电时的充电电流为ICH、BAT端的电压为VBAT,电池的电压为V’BAT。
若BAT端到电池正极之间的金属连接线的电阻为△R,则ICH电流从BAT端到电池正极间的电压降VDROP=ICH×△R,则VBAT=ICH×△R+V’BAT(V’BAT<VBAT)。
充电电流越大,则VBAT与V’BAT的差值越大。
输入到误差放大器的电压是VBAT的分压而不是V’BAT的分压,因此产生电池实际电压的检测误差。
再看图4电路,BAT端向电池充电。
另外,由电池正极加一条连接到FB端,将电池电压通过R1、R2分压器后输入误差放大器。
图3一般电池电压检测电路
图4精确电池电压检测电路
粗看起来,FB端、电池正极端及BAT端是同电位的。
但要注意的是从BAT端流到电池正极的电流是ICH,若连接线电阻为△R,其压差VDROP=ICH×△R;而若从电池正极流入FB的电流是IFB,连接线电阻也为△R,则V’BAR-VFB的压差为IFB×△R。
因为ICH往往是0.xA~1A,而IFB≈3μA,所以VBAT与V’BAT的压差较大,而V’BAT与VFB之间的压差甚小(VBAT>V’BAT>VFB),用VFB端反馈到误差放大器的电压与电池的实际电压更接近,即检测电池电压更精确。
这一种精确测量方法也称为开尔文检测法(KeLvin)。
用这方法精确检测电池电压可使电池的终止充电电压更精确,电池也冲的更满。
2充4V铅酸电池或3节镍氢电池或锂离子电池的电路
在FB端与电池正极之间加一个RVSET电阻,可以调节恒压充电的电压这一特点,则除充磷酸铁锂电池外,还可组成简易4V铅酸电池或3节镍氢电池充电器,电路如图5所示。
图5铅酸电池或镍氢电池充电器电路
设定的终止充电电压Vbat与RVSET的关系为:
Vbat(V)=3.6(V)+3.04×10-6(A)×RVSET(Ω)
(2)
由于这种简易充电器设定了终止充电电压,所以在充电过程不会产生过充电的情况,即充电是安全的。
但由于不同种类的电池有各自的充电程式及终止充电的检测方法,因此用CN3059组成的简易充电器在充满程度上需要差一些。
另外,在充3节镍氢电池时,由于充电器没有每节电池均压充电的电路,所充的电池应是同一种型号、同一公司生产、同一组使用的电池,否则会造成由于电池的内阻不同而产生的有的电池未充满,有的电池已过充电的情况。
不同充电电池的RVSET值如表2所示。
为保证终止电压的精度,采用的RVSET应为1%精密电阻(E48、E96系列),温度系数±100×10-6/℃。
图6是一种充3.2V磷酸铁锂电池(S1打在下面)及充3.6V锂离子电池(S1打在上面)的充电器电路。
另外,它是恒流充电可选500mA(S2打在下面)或1000mA(S2打在上面)的充电电路。
图6 3.2V磷酸铁锂电池及3.6V锂离子电池充电器电路
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