车载usb充电器电路图大全(稳压管/手机充电器/Buck变换器)

来源:电子发烧友网 作者:2018年05月11日 11:22

车载usb充电器电路图(一)

车载手机充电器电路图

将一个废弃的但仍能够使用的手机充电器外壳拆掉,将原来的220V电压经电容降压和二极管整流部分去掉,将车上点烟器的12V车用插头与图中的12V输入端进行连接,之后再测量一下输出端的电压是否符号手机的充电电压4.2~5V,正常后将充电器固定在一个不碍事的地方就可以了。安装部分的四周要注意隔离,防止短路。

若输出电压稍低于用户的手机充电电压,需要将光耦限流电位器RP作适当调整,这样就可得到合适的充电电压。

车载usb充电器电路图大全(稳压管/手机充电器/Buck变换器)

车载usb充电器电路图(二)

介绍了一种带有线路补偿功能的车载USB充电器的设计,使得USB充电端口的电压随着电流的增大而提高,实现了USB充电电压的恒定,保证了USB端口的充电电流。

DC/DC Buck 变换器:设计主功率级采用了TI LM25117-Q1控制的同步Buck变换器。LM25117-Q1是一款汽车级产品,它提供了功率电路所需要的各种保护,包括可调节输入欠压,过流及短路以及过温保护。另外,LM25117-Q1可以模拟二极管控制,通过外部设定,使得同步buck变换器在轻载时候模拟二极管工作,在检测到下管有反向电流时,关闭下管,提高了变换器的轻载效率。

车载usb充电器电路图大全(稳压管/手机充电器/Buck变换器)

充电管理电路:一款带有线路补偿的USB充电器的设计方案。给出了线路补偿的计算方式以及 mathcad的设计过程。输出充电管理TPS2546-Q1是一款汽车级产品,具有集成的USB 2.0 高速数据线路(D+/D-) 开关的USB 充电端口控制器和电源开关。TPS2546-Q1支持BC1.2的SDP/CDP, DCP模式,也支持非BC1.2标准的快速充电模式,比如D+/D-分配模式2.0V/2.7V和2.7V/2.0V、D+/D-1.2V模式。在本设计中,TPS2546-Q1配置成DCP-Auto模式(CTL1=0, CTL2=1, CTL3=1, ILIM_SEL=1), 该模式支持BC1.2 DCP及非BC1.2标准快速充电模式的自动切换,能支持目前世界上主流智能手机、平板电脑快速充电。处于该模式下,当充电电流超过负载检测电流阈值(ILD典型值700mA)时,STATUS被拉低,LED灯D3会点亮。当充电电流下降到典型值650mA,3秒之后,D3会熄灭。根据数据手册,选在 22.1kΩ的电阻R11连接到ILIM_HI脚,设置限流值典型值为2.275A,最小值为2.12A,最大值为2.43A,以支持最大 12W(5V,2.1A)的充电功率。

车载usb充电器电路图大全(稳压管/手机充电器/Buck变换器)

光电隔离RS485典型电路图

车载usb充电器电路图(三)

下面是对着实物绘制的电路原理图:(电路板上有多种元件安装方法,安装请与原理图、实物图为准,PCB板上有些元件孔是不要安装的,有些元件要装在别的元件孔上,这点请注意!)说明:为了简化电路,达到学习目地,图中用1欧的电阻F1起到保险丝的作用,用一个二极管D1完成整流作用。接通电源后,C1会有300V左右的直流电压,通过R2给Q1的基极提供电流,Q1的发射极有R1电流检测电阻R1,Q1基极得电后,会经过T1的(3、4)产生集电极电流,并同时在T1的(5、6)(1、2)上产生感应电压,这两个次级绝缘的圈数相同的线圈,其中T1(1、2)输出由D7整流、C5滤波后通过USB座给负载供电;其中T1(5、6)经D6整流、C2滤波后通过IC1(实为4.3V稳压管)、Q2组成取样比较电路,检测输出电压高低;其中T1(5、6)、C3、R4还组成Q1三极管的正反馈电路,让Q1工作在高频振荡,不停的给T1(3、4)开关供电。当负载变轻或者电源电压变高等任何原因导致输出电压升高时,T1(5、6)、IC1取样比较导致Q2导通,Q1基极电流减小,集电极电流减小,负载能力变小,从而导致输出电压降低;当输出电压降低后,Q2取样后又会截止,Q1的负载能力变强,输出电压又会升高;这样起到自动稳压作用。

本电路虽然元件少,但是还设计有过流过载短路保护功能。当负载过载或者短路时,Q1的集电极电流大增,而Q1的发射极电阻R1会产生较高的压降,这个过载或者短路产生的高电压会经过R3让Q2饱和导通,从而让Q1截止停止输出防止过载损坏。因此,改变R1的大小,可以改变负载能力,如果要求输出电流小,例如只需要输出5V100MA,可以将R1阻值改大。当然,如果需要输出5V500MA的话,就需要将R1适当改小。注意:R1改小会增加烧坏Q1的可能性,如果需要大电流输出,建议更换13003、13007中大功率管。

C4、R5、D5起什么作用呢?T1变压器是电感元件,Q1工作在开关状态,当Q1截止时,会在集电极感应出很高的电压,这个电压可能高达1000伏以上,这会使Q1击穿损坏,现在有了高速开关管D5,这个电压可以给C4充电,吸收这个高压,C4充电后可以立即通过R5放电,这样Q1不会因集电极的高电压击穿损坏了,因此,这三个元件如有开关或者损坏,Q1是非常危险的,分分秒秒都可能会损坏。

车载usb充电器电路图大全(稳压管/手机充电器/Buck变换器)

安装注意事项:

安装之前请不要急于动手,应先查阅相关的技术资料以及本说明,然后对照原理图,了解印刷电路板、元件清单,并分清各元件,了解各元件的特点、作用、功能,同时核对元件数量。

注:Z1、D2、D3、D4,IC1本种组装没有配备,电路板是设计的多用途的,本套件只用到半波整流,只有一个1N4007整流,请大家不要自己多装其它的二极管,参考图中样板做就行了,样板已经测试过是OK的,在工厂做过的朋友就知道,工厂都是按照样板生产的。

正确插入元件,按照从低到高、从小到大的顺利安装,极性要符合规定。对于手工安装,元件应分批安装。如此板先电阻→二极管→三极管→电容→变压器→USB座1、Q1、Q2千万不要装错,Q1应选用耐压500V以上具有开关特性的管子,Q2耐压几十伏就行了,Q2适合选放大特性好的管子,这两种管子的管脚排列可能会不同常规,请以测量为准。

2、IC1、D6请千万不要装错,同样是玻璃封装的二极管,一个是4.3V的稳压二极管,一个普通二极管,其中IC1只是PCB板上的符号,二极管只占用两个PCB元件孔。

3、1N4007、FR107、1N5819请不装错,1N4007是低频二极管,FR107是高频高压二极管,1N5819是低电压高频肖特基二极管,都是不能装错位置的。(代换关系:FR107可以代替1N4007,反之则不行;而1N5819则不能用其它二极管代替,1N5819的导通电压很低,相当于锗管的导通电压,因此,低电压整流效率很高,如果一定要用其它二极管代替,则出输出功率下载,发热严重,效率变低。)记住:FR104(7)是高频输出整流二极管,1N4007才是电源整流二极管。

通电测试线路板:

仔细检查线路板安装无误后,要通电试板时,可以在PCB板直接焊一个220V插头线,为了安全起见,请大家先在电源串联一个10W的白炽灯泡,以防止短路或者接错,千万注意安全,还有,元件一不小心就烧坏了,烧坏了需要再买才行。如果安装无误,用万用表可以测得USB1脚和4脚应有5V的电压输出,电源指示灯亮,确认电路板装配无误。

车载usb充电器电路图(四)

XLSEMI设计单片车充IC XL4002示意图

车载usb充电器电路图大全(稳压管/手机充电器/Buck变换器)

基于车充领域的系统需求,上海芯龙半导体有限公司提供专用于车充方案的系列单片IC;内部除了常规的过流保护,过温度保护,输出短路保护外,还内置了专用于锂电池充电的CV,CC,OVP;相当于把[3]方案中的2576+358+稳压管等功能模块全部集成到一颗IC中;

优点:除了具有[3]方案中对应的优点外,还有:

(1) 专用于车充的全集成方案,系统成本低,可靠性高;

(2) IC内部CV,CC,OVP都是通过控制PWM实现的;因此,输出电压,输出电流,输出过压保护的精度更高,响应速度很快;

(3) 芯龙提供充电电流在0A ~ 3A之间车充的一系列高性价比产品;

缺点:(1)工作频率低(52KHz),外接电感大(100uH);

(2)外围元件复杂,外接肖特基二极管;

(3)工作效率低(《90%)

车载usb充电器电路图(五)

用2576+358+稳压管的方案示意图

车载usb充电器电路图大全(稳压管/手机充电器/Buck变换器)

优点:(1) 由于2576内置过流保护、过温度保护等安全措施,结合358(双运放)来实现输出恒压CV,恒流CC,过压保护OVP等功能;实现了可靠、安全、完善的锂电池充电方案;

(2) 由于2576为固定52K PWM变换器,使得车充的EMI设计相对容易;

(3) 由于2576和358均为40V高压双极工艺制造,更加“皮实”;

(4) 这种方案常用在0.8A ~ 1.5A左右的车充中;

缺点:(1) 系统相对复杂,成本较高;

(2) 恒流CC和过压保护OVP是通过358的输出去控制2576的EN来实现的,因此充电电流有比较大的纹波,CC和OVP的响应速度也不够快(是通过切换2576是否工作来实现的);

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