手机通用充电器及诺基亚手机充电器原理与维修
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这是一种脉宽调制型充电电路,220V交流电压经R1限流,D1~D4桥式整流,C1滤波得到300V 左右的直流电压,此电压经主绕组L1给开关管V1集电极供电,经R4给V1偏置。
刚加电压时V1开始导通,L1产生感生电动势,反馈绕组L2的感生电动势经反馈回路C4、R6加到开关管V1的基极,构成正反馈,从而使V1迅速进入饱和导通状态。
此时V1的发射极电流很大,电阻R2上压降很大,此电压经R3 加到控制管V2的基极,使其导通,V1基极电压降低,集电极电流减小,L2感生与前反向的负电压经C4、R6加到V1基极,使开关管V1迅速进入截止状态。
就这样,开关管不断导通截止,变压器B次级绕组L3就可获得脉冲电压。
改变R6、C4的值可改变脉冲宽度从而达到调节充电电流的目的。
不充电时,无负载,没有电流经过R20,V6截止,变色发光二极管D8不亮。
当接上负载时,绕组L3的电压经D13、D15整流,C7滤波给负载供电,R20产生左负右正的电压,使V6导通,发光管D8导通发红光,
指示开始充电,随着充电的进行,充电电流越来越小,当充满电时,流过R20的电流变小,其上压降变小,V6 导通程度降低,流过D8电流变小,发绿光,表示充满电。
其常见故障为开关管因功率过载而损坏和限流电阻R1损坏。
图1为一款诺基亚手机通用充电器实绘电路。
AC220V电压经D3半波整流、C1滤波后得到约+300V电压,一路经开关变压器T初级绕组L1加到开关管Q2 c极,另一路经启动电阻R3加到Q2 b极,Q2进入微导通状态,L1中产生上正下负的感应电动势,则L2中产生上负下正的感应电动势。
L2中的感应电动势经R8、C2正反馈至Q2 b极,Q2迅速进入饱和状态。
在Q2饱和期间,由于L1中电流近似线性增加,则L2中产生稳定的感应电动势。
此电动势经R8、R6、Q2的b-e结给C2 充电,随着C2的充电,Q2 b极电压逐渐下降,当下降至某值时,Q2退出饱和状态,流过L1中的电流减小,L1、L2中感应电动势极性反转,在R8、C2的正反馈作用下,Q2迅速由饱和状态退至截止状态。
这时,+300V 电压经R3、R8、L2、R16对C2反向充电,C2右端电位逐渐上升,当升
至一定值时,在R3的作用下,Q2再次导通,重复上述过程,如此周而复始,形成自激振荡。
在Q2导通期间,L3中的感应电动势极性为上负下正,D7截止;在Q2截止期间,L3中的感应电动势极性为上正下负,D7导通,向外供电。
图1中,VD1、Q1等元件组成稳压电压。
若输出电压过高,则L2绕组的感应电压也将升高,D1整流、C4滤波所得电压升高。
由于VD1两端始终保持5.6V的稳压值,则Q1 b极电压升高,Q1导通程序加深,即对Q2 b极电流的分流作用增强,Q2提前截止,输出电压下降若输出电压降低,其稳压控制过程与上述相反。
另外,R6、R4、Q1组成过流保护电路。
若流过Q2的电流过大时,R6上的压降增加,Q1导通,Q2截止,以防止Q2过流损坏。
第二种手机充电器电路
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),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。
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。
二、常见故障检修
在该类充电器中,初级电路故障率较高,其常见故障现象为:次级无输出,R1烧焦。
从实修情况看,R1烧焦、开路常系Q2击穿所致,并伴有R6开路损坏。
Q2击穿的主要原因是该类充电器散热空间较小且密闭,加之充电器长时间工作,Q2温度过高而热击穿。
因此,建议在该充电器外壳上开几个孔,以利散热,并将Q2换为E13003(400V/1.5A/40W ),以增强电路的可靠性。
另外,L1绕组局部短路(正常时,L1绕组的直流电阻为5.5Ω~6Ω)、R7开路也会导致Q2损坏。
若更换Q2后,虽次级输出正常,但Q2发热严重.这时可适当增大或减小R8的阻值,以调节反馈量,使Q2工作正常,若R1、Q2、R 6等元件正常,但次级无输出,其常见原因为R3开路。
正常工作时,C4两端电压约为6.2v,Q1、Q2的实测值见表1。
位号引脚电压(V) 在路电阻(kΩ)
红表笔在路电阻(kΩ)
黑表笔
Q1 e 0 0 0
Q1 b 0.6 2 2
Q1 c 0.1 13 13
Q2 e 0 0.01 0.01
Q2 b 0.1 13 13
Q2 c 310 105 58
说明:表中电压系MF47型万用表在充电器空载时所测
开关电源的基本原理及线路图
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开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、
变换器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。
它们的功能是:1.输入电网滤波器:消除来自电网,如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰,同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。
2.输入整流滤波器:将电网输入电压进行整流滤波,为变换器提供直流电压。
3.变换器:是开关电源的关键部分。
它把直流电压变换成高频交流电压,并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。
4.输出整流滤波器:将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压,同时还防止高频噪声对负载的干扰。
5.控制电路:检测输出直流电压,并将其与基准电压比较,进行放大。
调制振荡器的脉冲宽度,从而控制变换器以保持输出电压的稳定。
6.保护电路:当开关电源发生过电压、过电流短路时,保护电路使开关电源停止工作以保护负载和电源本身。
有的读者会产生这样的疑问,先把220V的交流变成了直流,然后通过变换器把直流变成交流,最后又把交流变成直流输出,兜了这么大的一个圈子,干吗不把220V的交流电直接变成所需要的直流呢?其实,交流市电先由电源变压器变压,整流滤波后得到未稳定的直流电压,再经过调整后得到所需要的直流电压,这种电源技术很成熟,可以达到很高的稳定度,波纹也很小,而且没有开关电源具有的干扰与噪音。
但是它的缺点是需要庞大而笨重的功频变换器,所需的滤波电容的体积和重量也相当大,而且调整管是工作在线性状态,调整管上有一定的电压降,在输出较大工作电流时,致使调整管的功耗太大,转换效率低,还要安装很大的散热片。
总之这种电源不适合计算机用。
开关电源主要有以下特点:
1.体积小、重量轻:由于没有工频变压器,所以体积和重量只有线性电源的20~30%。
2.功耗小、效率高:功率晶体管工作在开关状态,所以晶体管上的功耗小,转化效率高,一般为60~70%,而线性电源只有30~40%。