100W充电器原理说明

一．市电输入整流部分

包括输入熔断丝保护，两级EMC滤波器，压敏电阻（防雷保护），整流桥，高压滤波电容，最终在C2上输出1.2*Uin大约300多伏的直流电压。

二．1路DC-DC隔离降压

这部分变换主要用于实现28V/4A的主电路输出。

如图，HV+就是上面的整流输出300V直流，该直流电压经过Q3的30KHZ-60KHZ高频开关动作，在变压器T1的4脚，5脚之间形成高频交变电压，然后以反激的形式通过磁心耦合到副边11脚，12脚，在11脚和12脚之间产生频率相等，大小不等的交变电压，再通过D1二极管的半桥整流，在滤波电容C4上产生直流28V，再接一个LC滤波器可以是最终的VOUT纹波电压更底，28V更干净。

补充说明：

1．变压器的4脚和5脚之间的D2，R5，R6，C3作为一个RCD吸收电路，可以降低开关管Q3工作时的最高电压，使Q3工作更加安全可靠，同时也降低工作时的EMI辐射

   2．输出整流管D1两端的C1，R1，R2组成一个RC串联吸收电路，用来吸收二极管开通关断时所产生的尖峰电压，可以大大降低输出EMI辐射

   3．主功率管Q3下面的2W电阻R23用来检测变压器原边的最大工作电流，这个信号接到PT2201的第6脚，当这个电流值大于PT2201的内部设定值时，Q3就会关闭，当输出负载过载或者短路时，这个功能会起到很好的保护作用，当故障消除后，Q3会重新启动工作

   4．变压器的1脚和2脚之间产生的电压经整流滤波后给控制芯片PT2201供电

三．1路PT2201稳压控制部分

初始上电时，变压器没有工作，这时C2两端的300V直流电经过R4，R8两个470K的电阻给PT2201第3脚充电，该脚电压超过8V时，PT2201开始工作，通过第8脚接R15驱动开关管Q3，使Q3以高频开关方式工作，这样C2两端的电压经过变压器T1原边4脚，5脚，开关管Q3，R23到地形成回路，主电路进入工作状态，变压器1脚和2脚产生电压经R11，D3给PT2201供电，该点电压一般在8-15V，可以通过改变R11进行调整。R23两端的电压经R22，C10接到PT2201第6脚，进行过载，短路保护。R20，R21为芯片外围工作参数，分别接在PT2201第5脚和第4脚，主要是设定工作频率，参考芯片手册可得到相关设计公式。PT2201第2脚接光藕U4的输出端，用来检测输出电压。光藕U4和ZD2，R39，R42一起构成输出检测电路，ZD2为30V稳压管，当输出电压大于30V时，光藕1脚，2脚导通，电压降为1V，产生电流，调节输出4脚的电压，PT2201检测到光藕4脚电压的变化后再调节开关管Q3的开关频率，最终使输出电压稳定在30V。

四．2路DC-DC隔离降压

工作原理与1路同样，不再赘述，所不同的是这里多出了一组输出而已，D13，C26组成整流滤波电路，产生7V左右电压，再经过L5，C27滤波后可是电压信号更为干净，Q5三极管工作在放大区作为调整管调节输出电压，R51可起到输出保险的作用，这里的5V稳压主要通过U6TL431来实现，U6有三个脚，其中1脚是内部给定的2.5V基准，R45，R46是输出取样电阻，R45取10K，R46取10K，因为流过R45，R46的电流一样，R45两端电压为2.5V，那么R45+R46就是5V了，当5V输出因为某种原因突然变大时，会使TL431的输出端3脚对2脚电流增大，电压降低，从而减弱Q5三极管的导通电流，是输出减小，达到稳压的目的，反之也一样，所以在输出会产生稳定的5V输出，这个具体的可以参考TL431的工作原理。

 同时，这个5V还要提供单片机的供电，第六个项目里面会讲到

五。2路PT4201稳压控制部分

工作原理与PT2201一样，仔细看外围电路没有多大区别，不再赘述。

所不同的是这里的反馈光藕是通过TL431来调节的。U8TL431第一脚电压为2.5V，R54，R56是输出取样电阻，可以得到VOUT=（2.5V/R56）*（R56+R54）， （2.5V/R56）是流过R56的电流，这个电流乘以总电阻就是总的输出电压，当输出电压因为某种原因突然变大时，会使TL431的输出端3脚对2脚电流增大，电压降低，则流过光藕U7第1脚和2脚的电流增大，时光藕4脚电压降低，PT4201进而减小开关Q4的开关频率，从而使输出电压降低，达到稳压目的，反之也一样。这里的R55，C30是一个积分调节器，用来避免输出稳压调节太快而使整个回路产生振荡，特别满载充电和电池充满的时候。

六．单片机恒流充电控制

如下图所示，

1．C5为28V/4A输出电容，Q1IRF4905为PMOS，ZD1没有安装，R9，R10，R12，R14，Q2构成了Q1的驱动电路，这个电路的控制端是R12和R14的连接点，这个点再接到单片机U2的第一脚，（这里图纸有错误，更正下，单片机的第1脚没有接R27，C13，U3第5脚的连接点，而是接在R12和R14的连接点）。也就是说，Q1的导通或者关闭是受单片机控制的。

2．R13，R16，R19，R18，C9构成了电池电压检测电路，送到单片机第2脚。同时送给U3 LM393的第3脚。

3．R28，R27，C13构成了充电电流检测电路，送给LM393 U3的第5脚。

开机后，单片机供电5V正常，单片机工作，C5两端28V电压正常，准备充电。如果此时没有接电池，则通过第2项后单片机检测不到电压，单片机会关闭Q1，是PMOS 没有输出，也就是在输出端测量不到电压，同时控制绿灯亮，反之，如果接上电池，单片机能够检测到电压，单片机就会通过第1项打开Q1开关管进行充电，同时控制红灯亮，当检测到这个电压高于27.5V时，控制绿灯亮，关闭红灯，同时以很低频率间歇性控制Q1充电。

   过流保护和过压保护是通过U3LM393来实现的，当U3通过第3项检测到充电电流大于设定值4A时，LM393第7脚会输出高电压大约2V，是变压器原边PT2201关闭主电路起到保护作用，实际上这个动作是间歇性的，电流大于4A保护，保护后又开，间歇动作，只是时间很短，所以看起来就是恒流充电。如果充电电流大于4A不恒流，继续上升，肯定就是这里的问题。

   输出过压保护是指电池电压超过30V时直接关闭PT2201，使主变压器没有输出。这个保护电路是由U3LM393的3，2，1脚实现的，他与过流保护一样，都是通过关闭主电路的方式来实现保护的。