今天是
新闻资讯
你的位置:首页 > 新闻资讯 > 公司新闻

从手机充电了解充电机的工作原理

2017-5-26 9:32:48      点击:

有一个这样的群体,他们不是直流电源工程师,比如说质量管理者,采购人员,或者是直流电源销售工程师,他们不需要对直流电源进行具体的设计,可是又渴望像直流电源工程师那样对直流电源的原理有所了解,可能会去买直流电源设计方面的书籍,可是书本的系统化,理论化,让阅读很痛苦,有没有一种轻松简单的方法,可以令人愉悦的对开关直流电源原理有一个理解呢?

此文的目的,通过对手机 充电机原理简单形象化的介绍,希望给到这些朋友一些帮助。如果你是直流电源高手,也可以一起探讨:如果你面临的是一位不太懂直流电源的人,你如何快速的跟对方讲明白,毕竟,拥有出色的表达能力,也是一位专业直流电源设计人员渴望的能力。

有看过直流电源设计书籍的可以接着往下;

没有看过的,直接跳到秒懂手机充电机原理章节:

一般的教材开始是这样的,会从降压、升压或者升降压电路开始讲述,这里面的难点是如何理解开关接通后,电感的储能,以及开关关闭后,电感的放电,需要对电感器的自感原理有一定的基础。

从手机充电了解充电机的工作原理

接着,书本会介绍各直流种电源的拓扑,世界上80%以上的直流电源用的都是第一种拓扑,反激变换器,这种结构是成本最低的,目前100W以内的直流电源基本都是这种拓扑,所以,先搞明白这种拓扑即可,有些工程师做了一辈子直流电源,可能就是跟它打交道。

隔离式直流电源都是以变压器隔离为基本原理,所以你一定要懂变压器的原理,匝比,相位,自感,互感,磁通密度等等理论必须精通,才可能搞明白整个电压变换过程。

从手机充电了解充电机的工作原理


反激的原理,以及波形图,这是研发设计工程师必须弄明白的:

反激的原理

如下为手机 充电机原理章节:

ok,到此为止,此文不是书本教材,请忽略如上各种图形概念,我们尝试用简单的方法理解充电机工作原理。

简单的方法理解充电机工作原理示意图

如上是一个简单的模型,用来简单的描述手机充电器的工作原理和方式:

桶装水:用来示意我们的电网,我们庞大的电网,你可以想象成一桶水。

阀门:你可以想象成这是一个充电器,它通过反复的开关来控制流入杯中水的多少。如果没有这个阀门,你可以想象一下后果。国外习惯把充电机叫Adapter,意思是适配的作用。

水杯:可以想象成我们的手机电池,或者平板电池。水就是电量,通过水管传送过来。

手机充电机,其实是一个反激式的开关电源,所以我们还是要回到反激的原理进行简化后理解:

手机充电机一般有几个概念:

输出电压,输出电流,纹波,CV(恒压充电),CC(恒流充电),我们尝试来简化理解,基于对整体工作原理的理解后,你后续可以再深入的研究器件的工作方式。

如下图,你可以把反激简化理解成降压,不需要细想内部各个器件工作原理,关键在step2。

充电机反激式电路图

我们可以把手机充电机充电的过程,理解成通过一个阀门往杯中加水的过程,充电机就是一个阀门的作用:

简单的方法理解充电机工作原理示意图

还是回到这张示意图:

充电机概念理解:

输出电压: 水杯允许的最大储水高度,电压的多少是由充电机设计电路决定的。

输出电流: 水管大小决定了水流量的多少,电流想象成水流,电流大小由充电机电路设计决定的。

输出纹波: 水入到杯后,激起的波浪大小。

恒流充电(CC):

这个是很多人困惑的概念。你可以想象成杯中空水的状态下,我们用一个固定孔径的水管,往杯中注水,水流恒定的,即恒流。

恒压充电:

水杯快满时,设定一个最高限制水位,不允许数量超过,通过降低阀门开通的时间和次数,减少水流量,从而达到恒压充电。 要搞清楚这个概念,还要想象一下杯中的水插入了一根吸管,或多或少的水从杯中吸出,也就是负载的概念,你在加入水的同时,水还在被消耗。

恒压充电还有种理解必须有,就是恒压时,水管的水流量是最大化的。对应充电器的概念就是,会以充电器最大电流输出。

搞明白如上概念,我们通过锂电池充电机充电曲线,理解一下电池充电机的充电过程:

充电机充电曲线图


图示中的充电机充电过程分为三个:

充电机充电恒流阶段:

你可以想象成这个时候杯中的水很少,所以我们恒定水量进行充电,如果是5V 1A的充电器,则充电电流会按照1A进行恒定充电,随着充电时间的增加,电池电压逐步上升(同水位上升)

充电机充电均充阶段:

锂电池一般限定电压4.25V,当然现在也有4.4V的。当电池电压接近4.25V时,通过降低充电电流(降低水流量),让电池慢慢的靠近4.25V的极限,这就是恒压充电的概念。

充电机充电浮充阶段:

想象成当杯中的水杯加满后,被人用管子小吸一口后,继续加一点水,也就能很好的理解充电机是怎么实施浮充阶段的充电过程了。