在现代生活中,手机充电器无处不在,但它们的质量参差不齐,常常会出现故障。面对这种情况,了解充电器的工作原理对于维修和改进是非常有帮助的。下面,我将为你详细解析手机充电器的工作原理。
我们从充电器的电源输入端开始分析。
首先,充电器接收220V的交流电,其中一端通过一个4007型号的半波整流器,另一端则通过一个10欧姆的电阻,随后由一个10微法拉的电容器进行滤波。这个10欧姆的电阻充当保护元件,如果充电器内部发生故障导致电流过大,这个电阻会被烧断,从而防止故障进一步扩大。在充电器的右侧,4007型号的整流器、4700皮法的电容和82千欧的电阻构成了一个高压吸收电路。当开关管13003关闭时,这个电路负责吸收线圈上的感应电压,防止高压损坏开关管。
13003型号的开关管(全称可能是MJE13003),耐压400V,集电极最大电流1.5A,最大功耗14W,负责控制原边绕组与电源之间的连接和断开。
当原边绕组不断通断时,会在开关变压器中产生变化的磁场,进而在次级绕组中感应出电压。由于电路图中未标明绕组的同名端,我们无法直接判断是正激式还是反激式。但从电路的结构来看,我们可以推测这是一个反激式电源。
在充电器的左侧,510千欧的电阻作为启动电阻,为开关管提供启动电流。
13003下方的10欧姆电阻作为电流取样电阻,电流经过取样后转换为电压(其值为10*I),这个电压通过4148型号的二极管后,加到三极管C945的基极上。当取样电压大约超过1.4V,即开关管电流超过0.14A时,三极管C945导通,从而降低开关管13003的基极电压,减小集电极电流,限制开关电流,防止过流烧毁(实际上这是一个恒流结构,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)感应的电压经过4148型号的整流二极管整流,22微法拉的电容滤波后形成取样电压。
为了方便分析,我们可以将三极管C945的发射极一端视为地。这样,取样电压就是负的(大约-4V),并且输出电压越高,取样电压就越负。取样电压经过6.2V的稳压二极管后,加到开关管13003的基极。当输出电压越高,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,从而降低开关13003的基极电位,导致开关管断开或推迟导通,控制能量输入到变压器中,实现稳压输出。
下方的1KΩ电阻和串联的2700皮法电容构成了正反馈支路,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。次级绕组通过RF93型号的二极管整流,220微法拉的电容滤波后输出6V的电压。RF93可能是一个快速恢复二极管,例如肖特基二极管,因为开关电源的工作频率较高,需要相应频率的二极管。常见的替代品有1N5816、1N5817等肖特基二极管。
由于开关电源的工作频率较高,变压器也必须使用高频开关变压器,铁心通常采用高频铁氧体磁芯,具有高电阻率,以减少涡流。
通过以上分析,我们可以更好地理解手机充电器的工作原理,为维修和改进提供理论支持。
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