充电器的内部结构是什么?它的工作原理是什么?
充电器的内部结构是：
电池一般都是由正极，负极，隔膜，电解液等基本的元素组成，锂离子电池所用的这些材料一般是以下一些物质：
正极：钴酸锂（LiCoO2 ）、镍酸锂（LiNiO2 ）锰酸锂（LiMn 2 O 4 ）等。
负极：人造石墨系列、天然石墨系列、焦炭系列等等。
隔膜：聚乙烯（PE ）、聚丙烯（PP ）等组成的单层或者多层的微多孔薄膜。
电解液：碳酸丙烯酯（PC ）、碳酸乙烯酯（EC ）、二甲基碳酸酯（DMC ）、二乙基碳酸酯（DEC ）、甲基乙基碳酸酯（MEC ）等组成的一元、二元或者三元的混合物。
原理是：
交流电压通过工频整流和滤波变成固定的直流电压，经高频逆变功率变换得到20~50kHz的交流电，在经过高频整流与滤波，得到充电所需的直流电。其核心是用全控器件组成的高频逆变电路，实现DC/AC功率变换。
1、工作原理 图1中C1、V1～V4、C2组成滤波整流电路，变压器T为高频变压器，V5、R2、C11组成功率开关管V7的保护电路，NF为供给IC电源的绕组。单端输出IC为UC3842，其8脚输出5V基准电压，2脚为反相输入，1脚为放大器输出，4脚为振荡电容C9、电阻R7输入端，5脚为接地端，3脚为过流保护端，6脚为调宽单脉冲输出端，7脚为电源输入端。R6、C7组成负反馈，IC启动瞬间由R1供给启动电压，电路启动后由NF产生电势经V6、C4、C5整流滤波后供给IC工作电压。R12为过流保护取样电阻，V8、C3组成反激整流滤波输出电路。R13为内负载，V9～V12及R14～R19组成发光管显示电路。图1中V5、V6选用FR107，V8选用FR154，V7选用K792。 现对变换环节作如下介绍： 从图1中可知，当V7导通时，整流电压加在变压器T初级绕组Np上的电能变成磁能储存在变压器中，在V7导通结束时，Np绕组中电流达到最大值Ipmax：Ipmax=(E/Lp)ton （1）---------------式中：E——整流电压；
Lp——变压器初级绕组电感；
ton——V7导通时间。
在V7关闭瞬间，变压器次级绕组放电电流为最大值Ismax，若忽略各种损耗应为：
Ismax=nIpmax=n(E/Lp)ton (2)
式中：n——变压器变比，n=Np/Ns，Np、Ns为变压器初、次级绕组匝数。
高频变压器在V7导通期间初级绕组储存能量与V7关闭期间次级绕组释放能量应相等：
n(E/Lp)ton=(Uo/Ls)toff-------------------式中：Ls——变压器次级绕组电感；
Uo——输出电压；
toff——V7关闭时间。
因为Lp=n2Ls，
则：(E/nLs)ton=(Uo/Ls)toff
Eton=nUotoff
Uo=(ton/ntoff)E (3)
上式说明输出电压Uo与ton成正比，与匝比n及toff成反比。
变压器在导通期间储存的能量WLp为：
WLp=(1/2)LpI2pmax （4）
变压器Lp愈大储能愈多。
变压器储存的能量能否在toff期间释放完，不仅与变压器的工作频率f有关，而且与次级绕组电感量Ls有关，更与负载的大小有关。
储能释放时间常数τ和V7关闭时间toff之间的差异形成变换器三种工作状态，下面分开介绍：
1）toff=τ这种状态为临界状态，各参数波形如图2所示。 图2 toff=τ的 波 形 图
图2中ub为Vp的控制电压波形；up为变压器初级Np电势波形；φ为变压器磁通变化波形；uces为V7集电极电压波形；ip、is为初、次级电流波形。
2）toff>τ各参数波形如图3所示。从图3中可以看出磁通?复位时V7关闭还持续一段时间，ip呈线性上升，is线性下降。 图3 toff >τ的 波 形 图变压器储存的能量等于电路输出能量。
（1/2)LpI2pmaxf=Uo2/RL Uo2=(1/2)LpI2pmaxRLf 将Ipmax=(E/Lp)ton代入上式，则式中：RL——电路负载电阻； T=1/f——变压器工作周期。式（5）中E、ton、T、Lp为定值，所以输出电压Uo随负载电阻RL的大小而变化，若忽略整流器件压降，则输出电压最大值应为： Uomax=(1/n)Up=(1/n)E （6） V7承受的反压应为： Ucc=E＋Up=E＋nUo （7） 3）toff<τ 各参数波形如图4所示。从图4中可以看出磁通?在toff期间不能复位，ip也不是从0开始线性增加，is下降不到0，这种工作状态输出电压Uo应满足如下关系： Eton=(Np/Ns)Uot Uo=(ton/toff)(Ns/Np)E 图4 toff <τ 的 波 形 图 上式说明在Lp较大的情况下，Uo只决定于变压器匝数、导通截止脉宽和电源电压E，而与负载电阻RL无关。 上述三种工作状态中，第二种工作状态输出电压Uo随负载电阻大小而变化，我们正好利用这个特点，满足充电器的充电特性。 从电路中可知，电路的负载电阻RL实际上是被充电电池的等效内阻，当电池电量放空时，等效内阻RL很小，随着充电量增大，其等效内阻升高，而电路输出电压Uo就是充电电压，其变化是随RL增大而升高，所以有如图5所示的充电特性曲线。从图5可以看出充电电流是随着RL增大而下降。io=uo/RL 充电电压uo、充电电流io都是随RL而变化，RL的变化曲线是电池的充电特性决定的，所以用单端反激电路作成的充电器其充电电压、电流有很好的跟随性。 图5 充 电 特 性 曲 线 当电池充满后，RL也就大到一定限度，充电电压也就进入饱和状态，充电电流自动进入浮充状态。 这样便大大简化了自动充电的控制电路。与相同性能的其它充电器电路相比，成本大大降低，可靠性大大提高。 2 、电路设计计算 为了简便，现只介绍单端反激变换电路中变压器的设计及主要元器件的选用方法。 2.1 高频变压器的设计 变压器是变换器的主要部件，其设计内容主要是磁芯选定，绕组匝数和导线直径的选定。 1）变压器主要参数计算公式输出功率Po=UoIo输入功率PI=Po/η占空比D=ton/T变压器效率η=Po/PI负载电阻RL=Uo/Io变压器输入电流最大值Ipmax=2Uo2/DηEminRL变压器输入电流有效值Ipeff=DIp变压器工作频率f的确定： f高虽然体积、重量可减小，但V7开关损耗增大，f低则变压器体积变大重量加大，综合考虑，一般选f=50kHz左右。 2）磁芯尺寸选取 因电路为单端反激电路，所以励磁电流是单方向的，变压器磁芯中产生的磁通只沿着磁滞回线在第一象限上下移动，如图6所示。 [a] 励磁电流 (b) 磁滞回线
图6 励磁电流及磁滞回线 按图6中的磁路工作状态，对磁芯尺寸计算公式推导如下： 据电磁感应定律 e=－Np(dφ/dt) e=E－Uces 若忽略V7饱和压降Uces，则 Npdφ=Edt NpΔφ=EtonΔφ=ΔBSCNp=(E×104ton×10－6/Δ BSC)=Eton/100ΔBSC （8）E=100NpΔBSC/ton (9) 式中：104——磁通密度单位换算系数； 10－6——导通时间单位换算系数； SC——磁芯截面积，单位cm2； Δ B——一般取0.7Bs（饱和磁密），单位T； ton——单位μs。 所选磁芯窗口面积So应能绕下初、次级绕组，所以有如下公式关系：
为了便于公式推导，设Ip=Is=I，Np=Ns则：
式中：Ko——铜线占空系数，一般取 Ko=0.2～0.5；KC——磁芯占空系数，铁氧体取KC=1；j——导线中电流密度，一般取j=2～3A/mm2； 10－2——导线截面积尺寸单位换算系数。 变压器设计容量 PT=EI (11) 将式（9）、式（10）代入式（11） PT=(100NpΔBSC/ton)(100KoKCSoj/2Np)=ΔBSCSoKoKCj×104/2tonSoSC=2PTton×10－4/ΔBKoKCj(cm4) 变压器初、次级功率关系为：Ps=ηPT Po=Ps－PD式中：Ps——变压器次级输出功率； PD——输出端二极管等损耗功率。若忽略PD，则：Po=ηPTSoSC=2Poton/ηΔBjKoKC(cm4) (12)据式（12）计算So、SC，选取磁芯尺寸、规格。 3）绕组匝数的计算Np=100Eton/ΔBSC (13)为了满足电路要求，式中E、ton应取最大值，单端反激电路变压器原边绕组兼有电感作用。其电感所需量由下式计算： Lp=Eton/Ip(μ H) （14）式中：ton单位用μs用下式核算Np绕组匝数能否满足电感量要求： L′p=(0.4πN2pSC×10－8)/(Lδ＋LC/μC) （μH） （15）式中：μC——磁芯材料有效导磁率； LC——磁芯磁路平均长度（cm）； Lδ——磁芯中空气隙长度（cm）。若Lp≤L′p，则加大Np，以达到电感量要求。 变压器匝比的选取： 若不考虑次级整流压降及变压器内损等因素的影响，则 n=Ep/Eo、Ns=nNp/D 同理可计算 NF=(Ns/Uo)Up 4）导线直径选取计算 若取j=2.5A/mm2则： d=0.7 (mm) (16) 据式（16）计算出各绕组导线直径并选取规格值，验算磁芯窗口面积能否绕下各绕组，若绕不下，则重复上述有关设计计算。5）验算次级绕组放电常数，τs应小于toffτs=Ls/RL=(L′p/n2)/RL=L′p/（n2RL） toff=T/2，T=1/f，所以toff=1/（2f）toff>τs为验算原则。若不能满足则重复上面有关计算。 2.2 各主要元器件的选用 1）功率开关管的选用 根据式（7），开关管耐压应≥E＋nUo，一般取(2.5～4)Emax。 开关功率管的电流由下式计算确定： Ipmax=2U2o/ηDER1min2）电容C2、C3的选定C2电压应大于1.1××220V；C3电压根据输出电压而定。C2、C3电容量的选用原则是：C2Rp=(4～5)T50；C3RL=(4～5)T。式中：T50——频率为50Hz时对应的工作周期；Rp、C2——放电等效电阻、电容； T——变压器工作频率对应的周期。 由此可以推算电容量。 3 、电路调试 1）变换器工作频率调整调IC4脚的R7和C9可达到调整工作频率的目的。2）功率开关管导通时间ton的调整调R3和R5可达到调整ton的目的。 3）过流保护工作点的调整调R12可达到调整过流保护工作点的目的。 4、 结语 用单端反激变换电路制作全自动充电器是笔者对单端反激变换电路探讨实践的总结。用此电路已经设计制作了100W以内的全自动充电器30多台，使用效果良好，并通过厂家技术鉴定。应用本文所介绍的技术可省去复杂的控制电路和IC，不仅降低了成本，而且大大提高了可靠性，综合效益显著。
17286369914：鍏呯數鍣ㄦ槸鎬庝箞宸ヤ綔鐨?
仲疤：绛旓細鍙樺帇鍣ㄥ紡鐨鍏呯數鍣ㄧ粨鏋绠鍗曪紝鐢变簬鍏剁墿鐞嗙壒鎬э紝涓鑸娇鐢ㄤ腑濡傛灉涓嶆槸璇搷浣滃嚑涔庝笉浼氬潖锛屼絾鏄畠娌℃湁绋冲帇鍔熻兘锛屼篃娌℃湁鎭掓祦鍔熻兘锛屾墍浠ユ瘮杈冨彈杈撳叆鐢靛帇褰卞搷锛屽綋杈撳叆鐢靛帇鍋忎綆鏃跺彲鑳藉厖鐢典笉婊★紝鑰岃緭鍏ョ數鍘嬪亸楂樻椂鍙兘浼氳繃鍏呯數锛堢數姹犲彂鐑佸奖鍝嶇數姹犲鍛斤級銆傜敱浜庡畠澶勪簬鑴夊啿鍏呯數鐘舵侊紝瀵圭數姹犳湁涓瀹氱殑淇浣滅敤銆備竴鑸殑寮鍏崇數婧...
17286369914：鍏呯數鍣鍏呯數绾㈢伅闂儊 鍏呯數鍣ㄥ厖鐢电孩鐏棯鐑佹槸鍏呯數鍚
仲疤：绛旓細宸ヤ綔鍘熺悊 鍏呯數鍣ㄧ殑鍏呯數鎸囩ず鐏彧鏄娴嬬數鍘嬪お浣庡鑷淬傚綋鍏呯數鏃跺厖鐢电數娴佹瘮杈冨ぇ銆佺孩鐏寒锛屽厖浜10绉掑氨杞豢鐏簡銆佺數鍘嬪崌楂樺埌妫娴嬬數鍘嬪氨杞豢鐏寚绀轰簡銆傝繖璇存槑鍏呯數鍣ㄦ湰韬鍐呴儴灏辨湁妫娴嬬數鍘嬮珮浣庣殑鐢佃矾锛屽彧瑕佸湪鍘熸湁鍩虹鍋氫慨鏀瑰氨鑳借揪鍒颁綘鐨勮姹傘1銆佹敼寮鍏崇數婧愬悗绾у彇鏍风數闃伙紝鎶婂厖鐢靛櫒娆＄骇鐢靛帇鍗囬珮1V宸﹀彸锛2銆佹敼鍏呯數...
17286369914：鍏呯數鍣鍜岀數婧愰傞厤鍣ㄧ殑鍖哄埆
仲疤：绛旓細鍏呯數鍣ㄥ拰鐢垫簮閫傞厤鍣ㄨ櫧鐒堕兘鏄數瀛愯澶囦腑甯歌鐨勭粍浠讹紝浣嗗畠浠湪鍔熻兘銆缁撴瀯鍜宸ヤ綔鍘熺悊涓婂瓨鍦ㄦ樉钁楃殑鍖哄埆銆傞鍏堬紝鍏呯數鍣ㄦ槸涓绉嶄负鍏朵粬鐢靛櫒杩涜鍏呯數鐨勮澶囷紝瀹冮噰鐢ㄤ簡楂橀鐢垫簮鎶鏈拰鍏堣繘鐨勬櫤鑳藉姩鎬佽皟鏁村厖鐢垫妧鏈鍏呯數鍣ㄥ唴閮浣跨敤鐢靛姏鐢靛瓙鍗婂浣撳櫒浠讹紝鑳藉灏嗙數鍘嬪拰棰戠巼鍥哄畾涓嶅彉鐨勪氦娴佺數杞崲涓虹洿娴佺數锛屼互婊¤冻鍚勭璁惧鍏呯數鐨...
17286369914：浠涔鏄數婧愰傞厤鍣,鏄共浠涔堢敤鐨
仲疤：绛旓細閫傞厤鍣鏄竴涓帴鍙ｈ浆鎹㈠櫒锛屽畠鍙互鏄竴涓嫭绔嬬殑纭欢鎺ュ彛璁惧锛屽厑璁哥‖浠舵垨鐢靛瓙鎺ュ彛涓庡叾瀹冪‖浠舵垨鐢靛瓙鎺ュ彛鐩歌繛锛屼篃鍙互鏄俊鎭帴鍙ｃ傛瘮濡傦細鐢垫簮閫傞厤鍣ㄣ佷笁瑙掓灦鍩哄骇杞帴閮ㄤ欢銆乁SB涓庝覆鍙ｇ殑杞帴璁惧绛夈
17286369914：鍏呯數鏈虹殑宸ヤ綔鍘熺悊鏄粈涔?
仲疤：绛旓細鍏呯數鏈烘槸閲囩敤楂橀鐢垫簮鎶鏈紝杩愮敤鍏堣繘鐨勬櫤鑳藉姩鎬佽皟鏁村厖鐢垫妧鏈傚畠閲囩敤鎭掓祦/鎭掑帇/灏忔亽娴佹櫤鑳戒笁涓樁娈靛厖鐢垫柟寮忥紝鍏锋湁鍏呯數鏁堢巼楂橈紝鎿嶄綔绠鍗曪紝閲嶉噺杞伙紝浣撶Н灏忕瓑鐗圭偣銆傚厖鐢垫満鏄垜鍥藉箍娉涘湪鍗庡寳鍦板尯锛屾満鍣鍐呴儴鐢靛姏鍣ㄤ欢(濡傚彉鍘嬪櫒銆佺數鎰熴佺數瀹瑰櫒绛)閮借緝澶э紝涓鑸湪甯﹁浇杈冨ぇ杩愯鏃跺瓨鍦ㄨ緝灏忓櫔澹帮紝浣嗚鏈哄瀷鍦ㄦ伓鍔ｇ殑鐢电綉...
17286369914：鍏呯數绯荤粺鐨勫伐浣鍘熺悊鏄粈涔?
仲疤：绛旓細褰撳厖鐢靛櫒瀵圭數姹犲厖鐢垫椂锛岀數姹犳槸鍏呯數鍣ㄧ殑璐熻浇锛岀數娴侀氳繃鐢垫睜鍐呴儴鐨鍖栧鐗╄川銆備娇杩欎簺鍖栧鐗╄川鍙戠敓鍖栧鍙樺寲锛屽皢鐢佃兘杞寲涓哄寲瀛﹁兘鍌ㄥ瓨鍦ㄨ繖浜涘寲瀛︾墿璐ㄤ腑銆傝繖灏辨槸鍏呯數宸ヤ綔鍘熺悊銆傚湪鏀剧數鏃讹紝鐢垫睜鍐呯殑鍖栧鐗╄川鎶婂偍瀛樼殑鍖栧鑳借浆鍖栦负鐢佃兘瀵瑰渚涚數銆
17286369914：鏅鸿兘鍏呯數鍣ㄥ伐浣鐨勫師鐞鏄粈涔
仲疤：绛旓細鏅鸿兘鍏呯數鍣ㄥ伐浣滃師鐞嗘櫤鑳藉厖鐢靛櫒鏄竴绉嶅彲浠ヨ嚜鍔ㄦ娴嬬數姹犵數閲忥紝骞惰嚜鍔ㄨ皟鑺傚厖鐢电數娴佺殑鍏呯數鍣ㄣ傚畠閫氳繃妫娴嬬數姹犵殑鐢靛帇鍜岀數娴侊紝鏍规嵁鐢垫睜鐨勫閲忓拰鍏呯數鐘舵侊紝鑷姩璋冭妭鍏呯數鐢垫祦锛屼互淇濊瘉鐢垫睜鐨勫畨鍏ㄥ厖鐢点傛櫤鑳鍏呯數鍣ㄧ殑宸ヤ綔鍘熺悊鏄紝瀹冮氳繃妫娴嬬數姹犵殑鐢靛帇鍜岀數娴侊紝鏍规嵁鐢垫睜鐨勫閲忓拰鍏呯數鐘舵侊紝鑷姩璋冭妭鍏呯數鐢垫祦锛屼互淇濊瘉鐢垫睜鐨勫畨鍏...
17286369914：鍏呯數瀹鐨勫唴閮ㄧ粨鏋
仲疤：绛旓細鍏朵富瑕佺粍鎴愰儴鍒嗗寘鎷細鐢ㄤ綔鐢佃兘瀛樺偍鐨勭數姹狅紝绋冲畾杈撳嚭鐢靛帇鐨勭數璺紙鐩存祦-鐩存祦杞崲鍣級锛岀粷澶ч儴鍒嗙殑琛屽姩鐢垫簮甯︽湁鍏呯數鍣锛岀敤浣滀负鍐呯疆鐢垫睜鍏呯數銆傚厖鐢靛疂鐨勫師鐞嗭細鍦ㄨ兘鎵惧埌澶栭儴鐢垫簮渚涘簲鐨勫満鍚堥鍏堜负鍐呯疆鐨勭數姹犲厖鐢碉紝鍗宠緭鍏ョ數鑳斤紝骞朵互鍖栧鑳藉舰寮忛鍏堝瓨鍌ㄨ捣鏉ワ紝褰撻渶瑕佹椂锛屽嵆鐢辩數姹犳彁渚涜兘閲忓強浜х敓鐢佃兘锛屼互鐢靛帇杞崲鍣紙...
17286369914：鍙夎溅鐢ㄧ殑鍏呯數鍣,鍐呴儴涓変釜鍙帶纭呮ā鍧,璇烽棶涓変釜鎺ュ湪涓璧风殑浣滅敤?鍜岃缁嗕粙...
仲疤：绛旓細杩欎笁涓彲鎺х鏁存祦妗ワ紝涔熷彨妗ュ爢锛屼笁涓粍鎴愮殑鐩殑鏄暣娴侊紝鍙互鎶380V浜ゆ祦鐢靛帇鏁存祦鎴550V宸﹀彸鐨勭洿娴佺數鍘嬶紝缁欑洿娴佺數姹鍏呯數
17286369914：鐢靛姩杞鍏呯數鍣ㄧ殑鍏夊伓鎺у埗鐢佃矾鐨勪笁鏋佺宸ヤ綔鍘熺悊浠嬬粛?
仲疤：绛旓細宸ヤ綔鍘熺悊锛氬浜嶯PN绠★紝瀹冩槸鐢2鍧桸鍨嬪崐瀵间綋涓棿澶圭潃涓鍧桺鍨嬪崐瀵间綋鎵缁勬垚锛屽彂灏勫尯涓庡熀鍖轰箣闂村舰鎴愮殑PN缁撶О涓哄彂灏勭粨,鑰岄泦鐢靛尯涓庡熀鍖哄舰鎴愮殑PN缁撶О涓洪泦鐢电粨,涓夋潯寮曠嚎鍒嗗埆绉颁负鍙戝皠鏋乪銆佸熀鏋乥 鍜岄泦鐢垫瀬c銆傚綋b鐐圭數浣嶉珮浜巈鐐圭數浣嶉浂鐐瑰嚑浼忔椂锛屽彂灏勭粨澶勪簬姝ｅ亸鐘舵侊紝鑰孋鐐圭數浣嶉珮浜巄鐐圭數浣嶅嚑浼忔椂锛岄泦鐢电粨澶勪簬...
