四类充电器：每个元器件的经验选型方法！（上）

本文主要讲了四类充电器：旅行充电器，座式充电器，车载充电器，电源适配器以及包括它们的零件选择，设计，可 COST DOWN 项目，变压器计算等内容，具体的就随小编来看看吧。

一、 旅行充电器

● 带光耦,431 回授方案(性能相对较完善),适用于要求严格的市场.

以下以联想标准品旅充（5V/500mA）C-P04 RCC 线路图进行阐述。

此线路设计能满足以下要求：

◆ 输入电压范围=输入电压* 10%

◆ 输出电压范围=输出电压* 5%

◆ 输出电流范围=输出电流 ± 50mA

◆ 输出电压纹波=输出电压 * 1%（输出电压≤9V 时，定为100mV）

◆ 过流保护点≤输出电流+50mA MAX

◆ 过压保护点=输出电压 *( 1.1~1.5)

◆ 短路保护时输出电流≤额定输出电流

◆ 能满足安规认证要求(包括 EMC 要求)

◆ 空载损耗小于 0.3W

1.零件选择

1.1R1 保险电阻规格的选择一般情况输出功率为5W 以内,则可选10R1W±5%

1.2C1,C2 电解电容的规格选择随输入电压及输出功率的变化而变化,若输入电压为90V~132V 时，则电解电容的耐压选择200V 即可，容量的选择则可遵循2uF/1W（输出功率），若输入电压为198V~264V 时，则电解电容的耐压选择400V 即可，容量的选择则可遵循1uF/1W（输出功率），若输入电压为90V~264V 时，则电解电容的耐压选择400V 即可，容量的选择则可遵循2uF/1W（输出功率），若输入电压高于264V 时，电解电容应选择更高耐压的.

1.3D1~D4 整流二极管的选择:实际工作电流的2 倍裕量即可,一般输出功率为15W 以内则可选择1A/1000V 的整流管1N4007。

1.4L1 差模电感规格的选择会根据实际EMC 及温升的调试状况作选择.

1.5C5 吸收电容规格的选择:一般情况会选择插件零件,耐压一般630V~1KV,容量的选择会根据EMC 的调试情况作调整.万不得已时才选用SMD 高压电容.

1.6D5 吸收二极管规格的选择:原则上会选用快速或超快速整流二极管,不得已时选用慢速整流管1N4007 也可以,对EMC 调试较有利.

1.7T1 变压器的规格选择:原则上输出功率在3W 以内变压器可选用EE13 规格,10W 以内可选用EE16.

1.6Q1 开关管规格的选择:输出功率为3W 以内可用1A/600V TO-92 封装的三极管或MOS 管;输出功率为5W 以内可用1A/600V TO-251 封装的三极管或MOS 管.

1.7R10 和C11 振荡电阻和电容规格的选择:尽可能选用误差精度高的,材质较好的.

1.10Q2 调整管规格选择:一般选用高耐压小电流三极管,200≦hfe≦400.如

D471,C945 等.

1.11R24,R25 电流检测电阻规格选择:视过功率点的要求作相应调节.

1.12ZD1,R28,R8 补偿回路规格选择:视短路电流的要求作相应调整,稳压管尽可能选用插件零件。

1.13IC1 光耦规格选择:一般选用LTV817C(CTR 值在200~400)即可.

1.14D8 输出肖特基规格的选择:视变压器的设计及输出电压的规格而定,一般输出电压为5V~6V 间时可选用40V 耐压即可,耐流为输出电流的确1.5~2倍即可。

1.15C4,C7 输出滤波电容规格选择:视输出电压和输出电流规格而定,一般耐压选择比输出电压高1V 以上即可,但要考虑常用规格如6.3V,10V,16V,25V,35V 等,容量可以820uF~1000uF/1A(输出电流)来定,具体情况视输出电压纹波的要求作调整。

1.16IC2 稳压IC 规格的选择:输出电压为4V 以上则可选用

TL431(Vref=2.5V)

输出电压为4V 以下则可选用TL432(Vref=1.25V)。

1.17Q3 恒流控制三极管规格选择:一般选用低电压小电流的NPN 三极管即可,如S8050, C945,S9014 等。

1.18R13,R14 取样电阻规格的选择:视输出电压的规格而定,要选用精密电阻误差为1%,一般使用SMD 0603 或SMD0805 即可。

1.19TH1 热敏电阻规格的选择:一般选用正温度系数10KR 即可.

1.20R17,R18,R20,R21 过流电阻规格选择:视输出电流的规格而定.

1.21C8,R12 频率补偿回路规格选择:视输出纹波及负载动态响应而定.

1.22LF1 输出共模电感规格选择:视EMC 调试情况而定参数.

1.24ZD2 输出稳压管规格选择:一般可选输出电压的1.1~1.5 倍.

1.24PCB 规格选择:大小视外壳尺寸而定,材质一般选用FR-1 94V0 即可.

2. 信赖性设计

1.1EMC 规格设计:一般电源按信息类(EN60950)安规要求,依EN5502 的EMC标准要求来设计,传导和辐射均需满足至少年3dB 的裕量,(传导可以先用公司的仪器测试OK 后方可外测).

1.2ESD 静电规格设计:国标要求接触放电±4KV,空气放电±8KV,特殊情况按客户要求设计如:接触放电±8KV,空气放电±15KV,设计在选用物料时要尽可能选择耐静电高的零件,在PCB LAYOUT 时注意留有尖端放电回路,如Y 电容,变压器,光耦等跨接在初次级间的零件间要加尖端放电回路,其共模电感等储能元件间也应采用尖端放电回路.

1.3绝缘耐压规格设计:国标要求 CLASSII 类初次级间耐压为3KVac/5mA 1min,CLASSI 类初次级间耐压为1.8KVac/5mA 1min,一般按国标设计即可,特殊情况依客户要求设计.

1.4绝缘电阻规格设计:国标要求初次级间绝缘电阻应不小于7MΏ(500Vdc1min),考虑到天气及环境的影响,一般绝缘电阻规格设计为50MΏ min 即可.

1.5操作温度规格设计:电源最常见的操作温度为 0°C TO 40°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.

1.6储存温度规格设计:电源最常见的操作温度为-20°C TO 70°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定

3. 可 COST DOWN 项目

3.1若客户没有认证要求,则可以省掉 EMC 电路元件,如:L1,C3,R8,R7,D5.

3.2若输入电压为单电压,则可将输入电容的规格改小.

3.3若输出电压纹波要求不严格时可将输出电容规格相应改小.

3.4若对短路保护要求不严格时,则可将 ZD3,R15,R16 补偿电路去掉.

3.5若不要求 LED 灯指示,则可以省掉LED1 及R19

●不带光耦和 431 回授方案(性能相对较良好),适用于一般要求的市场.

以下以（5V/500mA） RCC 线路图进行阐述。

此线路设计能满足以下要求：

◆输入电压范围=输入电压* 10%

◆输出电压范围=输出电压*( 10%~15%)

◆输出电流范围=输出电流 ± 100mA

◆输出电压纹波=输出电压 * 1%（输出电压≤9V 时，定为100mV）

◆过流保护点≤输出电流+100mA MAX

◆过压保护点=输出电压 *( 1.1~1.5)

◆短路保护时输出电流≤额定输出电流

◆能满足安规认证要求(包括 EMC 要求)

◆LED 指示功能

1 零件选择

1.1R1 保险电阻规格的选择一般情况输出功率5W 以内,侧可选择10R1W±5%.

1.2C1,C2 电解电容的规格选择随输入电压及输出功率的变化而变化,若输入电压为90V~132V 时，则电解电容的耐压选择200V 即可，容量的选择则可遵循2uF/1W（输出功率），若输入电压为198V~264V 时，则电解电容的耐压选择400V 即可，容量的选择则可遵循1uF/1W（输出功率），若输入电压为90V~264V 时，则电解电容的耐压选择400V 即可，容量的选择则可遵循2uF/1W（输出功率），若输入电压高于264V 时，电解电容应选择更高耐压的.

1.3D1~D4 整流二极管的选择:实际工作电流的2 倍裕量即可,一般输出功率为15W 以内则可选择1A/1000V 的整流管1N4007.

1.4L1 差模电感规格的选择会根据实际EMC 及温升的调试状况作选择.

1.5C3 吸收电容规格的选择:一般情况会选择插件零件,耐压一般为630V~1KV容量选择会根据EMC 的调试情况作调整.万不得已时才选用SMD 高压电容.

1.6D5 吸收二极管规格的选择:原则上会选用快速或超快速整流二极管,不得已时选用慢速整流管1N4007 也可以,对EMC 调试较有利.

1.7T1 变压器的规格选择:原则上输出功率在3W 以内变压器可选用EE13 规格,10W 以内可选用EE16.

1.8Q1 开关管规格的选择:输出功率为3W 以内可用1A/600V TO-92 封装的三极管或MOS 管;输出功率为5W 以内可用1A/600V TO-251 封装的三极管或MOS 管.

1.9R10,C4 振荡电阻和电容规格的选择:尽可能选用误差精度高,材质较好的.

1.10Q3 调整管规格选择:一般选用高耐压小电流的三极管,200≦hfe≦400.如D471,C945 等.

1.11ZD1,ZD2 稳压管规格选择:一般ZD1 取8.2V/0.5W,ZD2 取6.2V/0.5W,尽可能选用插件零件.

1.12ZD3,R15,R16 补偿回路规格选择:视短路电流的要求作相应调整,稳压管尽可能选用插件零件.

1.13IC1 光耦规格选择:一般选用LTV817C(CTR 值在200~400)即可.

1.14D8 输出肖特基规格的选择:视变压器的设计及输出电压的规格而定,一输出电压为5V~6V 间时可选用40V 耐压即可,耐流为输出电流的确1.5~2 倍即可.

1.15C8,C7 输出滤波电容规格选择:视输出电压和输出电流规格而定,一般耐压选择比输出电压高1V 以上即可, 但要考虑常用规格如6.3V,10V,16V,25V,35V 等,容量可以820uF~1000uF/1A(输出电流)来定,具体情况视输出电压纹波的要求作调整.

1.16Q2 三极管规格选择:一般选用低电压小电流的PNP 三极管即可,如S8550,S9015 等.

1.17L1 输出电感规格选择:视纹波要求而定参数,一般小于500mA 可以省掉此零件.

1.18ZD4 输出稳压管规格选择:一般可选输出电压为中心值的规格,误差精度尽量精确,如5.6V/0.5W 1%..

1.19PCB 规格选择:大小视外壳尺寸而定,旅充,座充,车充材质一般选用FR-194V0 1OZ 即可,适配器输出功率大于24W 则可选用CEM-1 94V0 材质的PCB,厚度因外壳设计而定,一般1.0mm/1.2mm/1.6mm 均为常用规格.

2 信赖性设计

2.1EMC 规格设计:一般电源按信息类(EN60950)安规要求,依EN55022 的EMC 标准要求来设计,传导和辐射均需满足至少年3dB 的裕量,(传导可以先用公司的仪器测试OK 后方可外测).

2.2ESD 静电规格设计:国标要求为接触放电±4KV,空气放电±8KV,特殊情况按客户要求设计如:接触放电±8KV,空气放电±15KV,设计在选用物料时要尽可能选择耐静电高的零件,在PCB LAYOUT 时注意留有尖端放电回路,如Y 电容,变压器,光耦等跨接在初次级间的零件间要加尖端放电回路,其共模电感等储能元件间也应采用尖端放电回路.

2.3绝缘耐压规格设计:国标要求 CLASSII 类初次级间耐压为3KVac/5mA 1min, CLASSI 类初次级间耐压为1.8KVac/5mA 1min,一般按国标设计即可,特殊情况依客户要求设计.

2.4绝缘电阻规格设计:国标要求初次级间绝缘电阻应不小于 7MΏ(500Vdc 1min),考虑到天气及环境的影响,一般绝缘电阻规格设计为50MΏ min即可.

2.5操作温度规格设计:电源最常见的操作温度为 0°C TO 40°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.

2.6储存温度规格设计:电源最常见的操作温度为-20°C TO 70°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.

3 可 COST DOWN 项目

3.1若客户没有认证要求,则可以省掉 EMC 电路元件,如:L1,C3,R8,R7,D5.

3.2若输入电压为单电压,则可将输入电容的规格改小.

3.4若输出电压纹波要求不严格时可将输出电容规格相应改小.

3.4若对短路保护要求不严格时,则可将 ZD3,R15,R16 补偿电路去掉.

3.5若不要求 LED 灯指示,则可以省掉LED1 及R19.

●简易无回馈方案(性能同变压器相似),适用于二阶市场.

以下以（5V/400mA） RCC 线路图进行阐述。

此线路设计能满足以下要求：

◆输入电压范围=输入电压* 10%

◆输出电压范围=输出电压*( 15%~20%)

◆输出电流范围=输出电流 ± 150mA

◆输出电压纹波=输出电压 * 2%(min)

◆短路保护时输出电流≤额定输出电流

◆LED 指示功能

1 零件选择

1.1F1 保险电阻规格的选择一般情况输出功率为5W 以内,则可选择10R 1W±5%.

1.2C1 电解电容的规格选择随输入电压及输出功率的变化而变化,若输入电压为90V~132V 时，则电解电容的耐压选择200V 即可，容量的选择则可遵循2uF/1W（输出功率），若输入电压为198V~264V 时，则电解电容的耐压选择400V 即可，容量的选择则可遵循1uF/1W（输出功率），若输入电压为90V~264V 时，则电解电容的耐压选择400V 即可，容量的选择则可遵循2uF/1W（输出功率），若输入电压高于264V 时，电解电容应选择更高耐压的.

1.3D1~D4 整流二极管的选择:实际工作电流的2 倍裕量即可,一般输出功率为15W 以内则可选择1A/1000V 的整流管1N4007.

1.4C2 吸收电容规格的选择:一般情况会选择插件零件,耐压一般为630V~1KV,容量的选择会根据EMC 的调试情况作调整.万不得已时才选用SMD 高压电容.

1.5D5 吸收二极管规格的选择:原则上会选用快速或超快速整流二极管,不得已时选用慢速整流管1N4007 也可以,对EMC 调试较有利.

1.6T1 变压器的规格选择:原则上输出功率在3W 以内变压器可选用EE13 规格,10W 以内可选用EE16.

1.7Q1 开关管规格的选择:输出功率为3W 以内可用1A/600V TO-92 封装的三极管或MOS 管;输出功率为5W 以内可用1A/600V TO-251 封装的三极管或MOS 管.

1.8R5 和C4 振荡电阻和电容规格的选择:尽可能选用误差精度高的,材质较好的.

1.9Q2 调整管规格选择:一般选用高耐压小电流的三极管,200≦hfe≦400.如D471,C945 等.

1.10ZD1 稳压管规格选择:一般ZD1 取3.3V/0.5W,尽可能选用插件零件.

1.11R3 电流检测电阻规格选择:视整机的输出功率而定(可调节).

1.12D6,D7 规格选择:一般选用1N4148 插件零件即可.

1.13D8 输出肖特基规格的选择:视变压器的设计及输出电压的规格而定,一般输出电压为5V~6V 间时可选用40V 耐压即可,耐流为输出电流的确2倍即可.

1.14C5 输出滤波电容规格选择:视输出电压和输出电流规格而定,一般耐压选择比输出电压高1V 以上即可, 但要考虑常用规格如6.3V,10V,16V,25V,35V 等,容量可以820uF~1000uF/1A(输出电流)来定,具体情况视输出电压纹波的要求作调整.

1.15PCB 规格选择:大小视外壳尺寸而定,旅充,座充,车充材质一般选用FR-1 94V0 1OZ 即可,适配器输出功率大于24W 则可选用CEM-1 94V0 材质的PCB,厚度因外壳设计而定,一般1.0mm/1.2mm/1.6mm 均为常用规格.

2 信赖性设计

2.1ESD 静电规格设计:国标要求为接触放电±4KV,空气放电±8KV,特殊情况按客户要求设计如:接触放电±8KV,空气放电±15KV,设计在选用物料时要尽可能选择耐静电高的零件,在PCB LAYOUT 时注意留有尖端放电回路,如Y 电容,变压器,光耦等跨接在初次级间的零件间要加尖端放电回路,其共模电感等储能元件间也应采用尖端放电回路.

2.2绝缘耐压规格设计:国标要求 CLASSII 类初次级间耐压为3KVac/5mA1min, CLASSI 类初次级间耐压为1.8KVac/5mA 1min,一般按国标设计即可,特殊情况依客户要求设计.

2.3绝缘电阻规格设计:国标要求初次级间绝缘电阻应不小于 7MΏ(500Vdc1min),考虑到天气及环境的影响,一般绝缘电阻规格设计为50MΏ min即可.

2.4操作温度规格设计:电源最常见的操作温度为 0°C TO 40°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.

2.5储存温度规格设计:电源最常见的操作温度为-20°C TO 70°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.

3 可 COST DOWN 项目

3.1若输入电压为单电压,则可将输入电容的规格改小.

3.2若输出电压纹波要求不严格时可将输出电容规格相应改小.

3.3若不要求 LED 灯指示,则可以省掉LED1 及R19

二、 座式充电器

● 带 LED 转灯监控方案(性能相对较一般),适用于一般要求的市场.

以下以联想座充（4.2V/500mA）IC324 线路图进行阐述。

此线路设计能满足以下要求：

◆ 输入电压范围=配套的旅充输出电压* 5%(一般小于 20Vdc)

◆ 输出电压范围=输出电压* 5%(一般为 4.2Vdc±0.05V)

◆ 输出电流范围=输出电流 ± 50mA

◆ 输出电压纹波=输出电压 * 1%（输出电压≤9V 时，定为100mV）

◆ 过流保护点≤输出电流+50mA MAX

◆ 短路保护时输出电流≤额定输出电流

◆ LED 转灯指示功能(空载或充满电亮绿灯,充电亮红灯,输出短路时灭灯)

1 零件选择

1.1Q1,Q2,Q3,Q4 三极管规格选择:选用普通NPN 低压小电流三极管即可,其中Q1 规格的选用视整机输出电流的大小而定,一般Ic 取输出电流的2倍以上即可. 如输出电流为500mA, 则Q1 选用SS8050(Ic=1.5A),Q2,Q3,Q4 则可选用S8050(Ic=0.5A).

1.2IC1 规格选择:一般选用TL431(ref=2.5V) 1%即可,误差差精度越高,则输出电压越稳定.

1.3R1,R2,R3 电压取样电阻规格选择: 视输出电压而定,Vo={[(R1//R2)+R3]/ (R1//R2)}*2.5, R1,R2,R3 的误差精度越高,输出电压越准确,一般用1% 0603 SMD 精密电阻,阻值尽可能选大,减小损耗.

1.4IC2 运放规格选择:如果要控制双色灯转换则需要选用AZ324 运放.

1.5LED1 规格选择:一般选用红绿双色共阴灯即可.

1.6R19 过流检测电阻规格选择:规格视输出电流而定(可调),尽可能用精密电阻,零件封装及功率要选择合适.

2 信赖性设计

2.1操作温度规格设计:电源最常见的操作温度为 0°C TO 40°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.

2.2储存温度规格设计:电源最常见的操作温度为-20°C TO 70°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.

2.3若要设计温度检测功能,则要选用充电管理 IC 来设计,如7205.

三、 车载充电器

● 带 LED 灯方案(性能相对较一般),适用于一般要求的市场.

以下以联想车载（5.3V/400mA）MC34063 线路图进行阐述。

此线路设计能满足以下要求：

◆ 输入电压范围=12Vdc~24Vdc

◆ 输出电压范围=输出电压* 5%(一般小于 9V)

◆ 输出电流范围=输出电流 ± 100mA

◆ 输出电压纹波=输出电压 * 1%（输出电压≤9V 时，定为100mV）

◆ 过流保护点≤输出电流+100mA MAX

◆ 短路保护时输出电流≤2*额定输出电流

◆ 满足 E-MARK 认证要求

◆ LED 灯指示功能

1. 零件选择

1.1IC1 控制芯片规格选择:一般选用MC34063,贴片和插件均可.

1.2D1 续流二极管规格选择:一般选用输出电流的2 倍以上均可,如1N5819.

1.3R1,R2 过流检测电阻规格选择:视输出功率而定,功率要选择合适.

1.4EC1 输入电解电容规格选择:一般不超过100uF

1.5L1 输出电感规格选择:一般选用感量在100~200uH 间,线径视输出电流的规格而定.

1.6R3,R4 电压取样电阻规格选择:视输出电压而定,Vo=(R4+R3)/ R4*1.25,R3,R4 的误差精度越高,输出电压越准确,一般用1% 0603 SMD 精密电阻.

1.7EC2 输出电容规格选择: 根据输出纹波要求而选择. 一般以470uF~680uF/1A(输出电流).

2. 信赖性设计

2.1操作温度规格设计:电源最常见的操作温度为 0°C TO 40°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.

2.2储存温度规格设计:电源最常见的操作温度为-20°C TO 70°C,此温度为设计者自定,特殊情况依客户要求而定.

2.3若要求过流,短路功能较严格,则可选用其它 IC 来设计,如TL494.

四、 电源适配器

● 带光耦,431 回授方案(性能相对较完善),适用于要求严格的市场.

以下以UC3842 线路图进行阐述。

此线路设计能满足以下要求：

◆ 输入电压范围=输入电压* 10%

◆ 输出电压范围=输出电压* 5%

◆ 输出电流范围=输出电流 (MIN)

◆ 输出电压纹波=输出电压 * 1%（输出电压≤9V 时，定为100mV）

◆ 过流保护点≤输出电流*(1.2~2)

◆ 过压保护点=输出电压 *( 1.1~1.5)

◆ 短路保护时输出电流≤额定输出电流

◆ 能满足安规认证要求(包括 EMC 要求)

◆ 空载损耗小于 0.5W(从2007.01.01 开始欧盟标准为小于0.3W)

◆ LED 指示功能

1 变压器计算:

变压器是整个电源供应器的重要核心，所以变压器的计算及验证是很重要的，以下即就DA-14B33 变压器做介绍.

1.1决定变压器的材质及尺寸:

依据变压器计算公式

1.2决定一次侧滤波电容:

滤波电容的决定，可以决定电容器上的Vin(min)，滤波电容越大，Vin(win)越高，可以做较大瓦数的Power，但相对价格亦较高。

1.3决定变压器线径及线数:

当变压器决定后，变压器的Bobbin 即可决定，依据Bobbin 的槽宽，可决定变压器的线径及线数，亦可计算出线径的电流密度，电流密度一般以6A/mm2为参考，电流密度对变压器的设计而言，只能当做参考值，最终应以温升记录为准。

1.4决定 Duty cycle (工作周期):

由以下公式可决定Duty cycle ，Duty cycle 的设计一般以50%为基准，Duty cycle 若超过50%易导致振荡的发生。

1.6决定辅助电源的圈数:

依据变压器的圈比关系，可决定辅助电源的圈数及电压。

1.7决定 MOSFET 及二次侧二极管的Stress(应力):

依据变压器的圈比关系，可以初步计算出变压器的应力(Stress)是否符合选用零件的规格，计算时以输入电压264V(电容器上为380V)为准。

1.8其它:

若输出电压为5V 以下，且必须使用TL431 而非TL432 时，须考虑多一组绕组提供Photo coupler 及TL431 使用。

2 DA-14B33 变压器计算:

◆ 输出瓦数 13.2W(3.3V/4A)，Core = EI-28，可绕面积(槽宽)=10mm，Margin Tape = 2.8mm(每边)，剩余可绕面积=4.4mm.

◆ 假设 fT = 45 KHz ，Vin(min)=90V，η =0.7，P.F.=0.5(cosθ)，Lp=1600 Uh

◆ 计算式:

◆ 变压器材质及尺寸:

◆ 由以上假设可知材质为 PC-40，尺寸=EI-28，Ae=0.86cm2，可绕面积(槽宽)=10mm，因Margin Tape 使用2.8mm，所以剩余可绕面积为4.4mm.

◆ 假设滤波电容使用 47uF/400V，Vin(min)暂定90V。

◆ 决定变压器的线径及线数:

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