电源工程师设计全攻略（三）--充电电路设计

　　三、经典充电电路设计(一)

　　1、简易充电电路

　　220V经变压器T输出为12V。变压器T次级中心抽头分为两个6V，为相互独立的单元。各单元经半波整流变为3V直流电供电池充电。图中R1取6Ω、1W，R2取24Ω、1/2W，R3取47Ω、1/8W。此电路有快、慢两种充法可供选择。快充电流为100mA、慢充电流为50mA。

　　现在家用可调稳压电源已经很普及了，如果照图(2)做一个附加器，便可增加充电功能。此充电器可以在不影响调压电源工作的情况下进行充电。VD1可防止外接输入电压反相。VD2为电源指示，如果插上3V电源，发光二极管不亮，则输入+、-极反相，变换一下即可。灯亮即可充电。R1取5Ω、1W、R2取20Ω、0.5W，R3取470Ω、0.125W。

　　图三是以上两种电路的充电附加器，可以克服以上两电路不能单个电池充电的缺点。它利用硅管的管压降为0.7V的特点。用两只二极管相串，压降正好为1.4V。二极管可用额定电压大于10V，额定电流大于200mA的。

　　2、电动自行车电池快速充电器

　　这里介绍的电动自行车的蓄电池快速充电器，其充电量可达普通充电电池容量的95%，充电时间仅用5h即可。

　　工作原理：电路如图所示。T为隔离变压器。L1、L2各输6V的交流电压，L2输出36V的交流电压。当交流电第一个正半周到来时，V1经VD1半波整流后取得同步电压触发VS1导通。V2经桥式整流器VD3~VD6，通过VS1对电动自行车蓄电池GB充电，当交流电过零时，VS1自动关断;在过零后的第一个负半周到来时，V3经VD7半波整流，取得触发电压使VS2导通，于是GB便通过VS2对电容C1充电，当C1两端电压上升到与电池GB两端电压接近，且L3交流电压过零时，VS2自动关断，停止放电。此时电容C1便通过电位器RP、电阻R3泄放，为下一期充电作准备。当电源第二个正半周到来时，VS1又被触发导通对GB进行充电。如此周而复始，短暂的放电消除大电流充电引起的极板极化，是充电能顺利进行，并使充电温升也得到控制。

　　为使GB充电量达到80~85%时减少充电电流，以便保护蓄电池，电路中采用了三极管VT和电位器RP构成电压检测电路，检测电压取样于C1的两端，这样可避免大电流充电时电池端电压升高的现象。制作过程中要注意电源变压器接头的同名端。

　　四、经典充电电路设计(二)

　　1、 手机万能充电器电路图

　　该充电器具有镍镉、镍氢、锂离子电池充电转换开关，并具有放电功能。在150～250V、40mA的交流市电输入时，可输出300±50mA的直流电流。

　　该充电器采用了RCC型开关电源，即振荡抑制型变换器，它与PWM型开关电源有一定的区别。PWM型开关电源由独立的取样误差放大器和直流放大器组 成脉宽调制系统;而RCC型开关电源只是由稳压器组成电平开关，控制过程为振荡状态和抑制状态。由于PWM型开关电源中的开关管总是周期性的通断，系统控 制只是改变每个周期的脉冲宽度，而RCC型开关电源的控制过程并非线性连续变化，它只有两个状态：当开关电源输出电压超过额定值时，脉冲控制器输出低电 平，开关管截止;当开关电源输出电压低于额定值时，脉冲控制器输出高电平，开关管导通。当负载电流减小时，滤波电容放电时间延长，输出电压不会很快降低， 开关管处于截止状态，直到输出电压降低到额定值以下，开关管才会再次导通。开关管的截止时间取决于负载电流的大小。开关管的导通/截止由电平开关从输出电 压取样进行控制。因此这种电源也称非周期性开关电源。

　　220V市电经VD1～VD4桥式整流后在V2的集电极上形成一个300V左右的直流电压。由 V2和开关变压器组成间歇振荡器。开机后，300V直流电压经过变压器初级加到V2的集电极，同时该电压还经启动电阻R2为V2的基极提供一个偏置电压。 由于正反馈作用，V2 Ic 迅速上升而饱和，在V2进入截止期间，开关变压器次级绕组产生的感应电压使VD7导通，向负载输出一个9V左右的直流电压。开关变压器的反馈绕组产生的感 应脉冲经VD5整流、C1滤波后产生一个与振荡脉冲个数呈正比的直流电压。此电压若超过稳压管VD17的稳压值，VD17便导通，此负极性整流电压便加在 V2的基极，使其迅速截止。V2的截止时间与其输出电压呈反比。VD17的导通/截止直接受电网电压和负载的影响。电网电压越低或负载电流越大，VD17 的导通时间越短，V2的导通时间越长，反之，电网电压越高或负载电流越小，VD5的整流电压越高，VD17的导通时间越长，V2的导通时间越短。V1是过 流保护管，R5是V2Ie的取样电阻。当V2Ie过大时，R5上的电压降使V1导通，V2截止，可有效消除开机瞬间的冲击电流，同时对VD17的控制功能 也是一种补偿。VD17以电压取样来控制V2的振荡时间，而V1是以电流取样来控制V2振荡时间的。

　　2、智能型太阳能充电电路

　　本文设计中采用16个光伏电池串联，组成电压约为1218V 的太阳能组件，通过采集较高多的光能，保证日照能够使锂电池完全充满电，具体电路如图所示。

　　智能型太阳能充电电路设计主电路

　　太阳能组件产生的电能，一路经过开关变压器T1 的122绕组加至开关管Q1 的集电极( c) ，另一路经过R1 为Q1 提供基极电压。 当基极( b)的电压为高电平时， Q1 开始导通，变压器T1 的122绕组中产生1正2 负的电动势，经T1 耦合，在T1 的324绕组中产生3正4负的感应电动势，此电动势经R5 ， C2 叠加到Q1的基极( b) ，使Q1 迅速饱和导通。 由于变压器T1 的122间的电流不能突变，在此过程中会产生1负2正的电动势。 变压器T1 的324绕组中感应出3负4正的电动势，通过R5 ， C2 ，使Q1 迅速进入截止状态。 经R1 对C2 的不断充电， Q1 又开始导通，进入下一轮的开关振荡状态。 在导通期间， T1 变压器的副边绕组526，经整流二极管D4 向外输送能量。

　　稳压电路由稳压管D0、三极管Q2 等元件组成。 当负载减轻或太阳能组件输出电压升高时， A 点电压上升。 当该电压大于511V 时， D0 击穿， Q2 因b2e结正向偏置而迅速导通，使Q1 提前截止，从而使输出电压趋于下降;反之，则控制过程相反，从而使变压器T1 副边输出电压基本稳定。 当负载过重时， Q1 的c2e电流增大， R4 上的压降也随之增大。 当该电压大于017V 时， Q2 导通， Q1 截止，达到过流保护的目的。 为避免截止期间变压器T1 的122 绕组感应出的尖峰脉冲击穿开关管Q1 ，并联了尖峰脉冲吸收电路。