Charger相关知识讲解

Charger相关知识讲解课件目錄一、開關電源介紹二、我司所設計的幾款Charger產品概述三、Charger產品在Layout時的注意點四、開關電源中的安規介紹1.1、开关电源的定义开关电源是开关稳压电源的简称，它是一种用脉宽调制(PWM)驱动功率半导体器件作为开关组件，通过周期性通断开关，控制开关组件的占空比来调整输出电压。自20世纪60年代，人们研发出了二极管、三极管半导体器件后，就用半导体器件进行转换。所以，凡是用半导体功率器件作开关，将一种电源形态转换成另一种形态的电路，叫做开关变换电路。在转换时，以自动控制稳压输出并有各种保护环节的电路，称为开关电源（SwitchingPowerSupply）。一、開關電源介紹1.2、开关电源的拓扑架构开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型主回路——开关电源中，功率电流流经的通路。主回路一般包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器、等所有功率器件，以及供电输入端和负载端。1）、隔离式电路的类型：隔离——输入端与输出端电气不相通，通过脉冲变压器的磁偶合方式传递能量，输入输出完全电气隔离。隔离式电路的类型分为：1、单端正激式2、单端反激式3、推挽（变压器中心抽头）式4、全桥式5、半桥式2）、非隔离式电路的类型非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。非隔离式电路可以分为：1、串联式结构串联——在主回路中开关器件与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。2、并联式结构并联——在主回路中，相对于输入端而言，开关器件与输出端负载成并联连接的关系。3、极性反转型变换器结构极性反转——输出电压与输入电压的极性相反。电路的基本结构特征是：在主回路中，相对于输入端而言，电感器L与负载成并联。二、我司所設計的幾款Charger產品举例1、GPSCarChargerGPSCarCharger输出电压为5V，最大可以驱动6.6W的负载，同时具短路保护功能。还具有过压保护功能（OVP），当电压超过规定的电压时，PWM控制器的开关频率将改变使输出电压为0，保护因电压过高而烧毁负载.GPSCarCharger具有PWM控制﹑ON/OFF开关控制﹑输入电压范围大可以到达40V.它具有输出电压稳定，性能稳定的特点，可以广泛应用于给MP3﹑MP4﹑GPS……充电。线路分析R2/R3本产品设计：Vin=12V～28VVout=5.3V1A;采用的是非隔离式拓扑架构！AX3007可以输出2.5V﹑3.3V﹑5V﹑12V，可以根据产品的要求进行调试，通过调节R2于R3的比值可以改变输出的电压值。我们可以通过调节电路中的R2﹑R3改变电路中的输出电压,其计算公式为“Vout=VFB×(1+R2/R3),VFB=1.23V,R3=0.47K~3K当我们使电路中输出5V的电压时，我门可以设定R2为4.7K，设定R3为1.5K.我们也可以设定R2为5.6K，设定R3为1.8K。AX3007是一个高度集成的PWM控制器，最大可以驱动6.6W负载，用逻辑电平控制外部的自动关闭功能。图中所标示的是π型滤波电路，为了减少输出电路中的纹波,我们采用LCπ型滤波方式，它将要更好的滤出电路中的干扰信号，使输出的电压更加平滑。一般取C1C2，以减小浪涌电流。注：当选择电容的耐压值的时，一般至少选择其电耐压值为工作电路中电压的1.414倍(经验值)过压保护（OVP）：图标二极管D2是为了阻止因电压过高损坏，当电压超过二极管的反向击穿电压时，二极管将被击穿，从而使输出电压为0V，保护负载的安全。2、WallCharger（UP9004）Feature：1、chargerfunction:输入电压:AC100~240V50/60Hz输出电压e:DC4.80~5.30V、500mA2、Timefunction:定时8小时后自动切断.3、Over-current,over-voltageprotection输出端短路时，自动切断.输出电压超过6.3V时，输出自动切断.4、LEDdisplayfunctionNo-loadconditionLEDdisplay：GreenCharging/finishfillingLEDdisplaycondition：RedAftertheendoftheregularLEDdisplay：Off线路分析•FR1:规格为1A﹑250V.后端线路短路时，自动切断供电电源，避免事故发生.•VR1:吸收突波电压，保护其后端线路稳定，免受突波电压损伤•桥堆电路：桥式整流电路我们选择了集成的桥堆B6S，其最大工作电压420V，最大工作电流为0.5A.功率穩定選擇设置线路当输出功率不稳定时我们可以调节输出端的R3，它可以使的输出功率稳定为power=0.25W（5V/500mA）范围内。MCUMode控制线路OVP:当第5PIN的电压超过我们设定的电压时，MCU控制第6PIN输出为底电平，它将要导致Q3的C﹑E端为关闭状态，从而使Q2的D﹑S端为开路状态，使得电路中的输出电压为0V，保护电路中因电压过高而损坏负载。OCP:当电流超过我们设定的范围时，电流将通过R27回馈出电压值输入第3PIN，当第3PIN的输入电压超过MCU的设定电压值时，它将要使第6PIN输出为低电平，从而使的Q2的D﹑S端处于开路状态，从而使得电路的输出电压为0V，保护电路中因电流过高而损坏负载。Timingfunction:当其充电8H后，MCU将控制输出电压的值为0V，切断输出电压。实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如，如果印制板两条并行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声；由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，因此，在设计印制电路板的时候，应注意采用正确的方法。每一个charge都有四个电流回路：(1)电源开关交流回路(2)输出整流交流回路(3)输入信号源电流回路(4)输出负载电流回路三、Charger產品在Layout時的注意點设计输入电流源回路和输入滤波器设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则：(1)首先要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小则散热不好，且邻近线条易受干扰。电路板的最佳形状矩形，长宽比为3：2或4：3，位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。(2)放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集。(3)以每个功能电路的核心组件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接,去耦电容尽量靠近器件的VCC。(4)在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观，而且装焊容易，易于批量生产。(5)按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。(6)布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有联机关系的器件放在一起。(7)尽可能地减小环路面积,以抑制charge的辐射干扰。在地线设计中应注意以下几点：1.正确选择单点接地在本charge中，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而采用一点接地，即将电源开关电流回路（中的几个器件的地线都连到接地脚上，输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上，这样电源工作较稳定，不易自激。做不到单点时，在共地处接两个二极管或一小电阻，其实接在比较集中的一块铜箔处就可以。2.尽量加粗接地线若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏，因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线＞电源线＞信号线，如有可能，接地线的宽度应大于3mm，也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。UL对Charger走线安全距离的要求以下是以机种UP9004为例介绍PCB必须遵守的安全距离：1）、一、二次安全距离（UL要求：≥5.5mm)如下图2）、保险丝Pin间安全距离(UL要求：≥2.5mm)3）、ACPCB安全距离(UL要求：≥2.5mm）4）、ACDCPCB安全距离(UL要求：≥3.0mm）四、開關電源中的安規介紹1、UL認證UL是英文保险商试验所（UnderwriterLaboratoriesInc.）的简写。UL安全试验所是美国最有权威的，也是界上从事安全试验和鉴定的较大的民间机构。它是一个独立的、非营利的、为公共安全做试验的专业机构。2、CEC认证CEC认证是由美国加里福尼亚州能源委员会（CaliforniaEnergyCommission)于2005年12月30日依法实施的电器能效法规（ApplianceEfficiencyRegulation）。该法规实施的目的是为了提高用电产品的效率，节约能源，减少气体排放和温室效应。