一种便携式充电器的设计与性能分析.pdf

Sci—Tech Stars科苑·实践 本文介绍了一种便携式充电器的设计和实现方案。该充电器是基于LTC3401的DC／ DC变换器，它从干电池中收集电能，经其中的Boost变换器提升后可实现对一些电子产 品的充电。论文分析了其工作原理。研究了电路寄生参数与变换器性能指标的关系。实验 结果表明该变换器具有工作电压范围宽、效率高等优点，很适合于手机、数码相机、MP3 等便携式电子产品的应急充电场合。 一种便携式充电器的设计与 性能分析 一龚畅陈绍南卢雯兴龚舒李如琦广西大学电气工程学院 引言 变换器的输入。输入电压、Boost开关内(0．5—5V)工作，内部集成两个MOS 目前，多数便携式电子产品是由锂 电流、输出电压为PWM控制器的输入管分别实现功率开关和同步整流，开 离子电池供电，而电池的能量通常是通 信号，变换器在双闭环控制下，对电感 关频率可通过外部电阻调节，最高可 过充电器从电网中获得。在没有市电的 电流进行调节，并提供稳定的输出电 达3MHz，并具有逻辑控制和保护等其 情况下，因电池能量不足给人们的工作、 压。该电压通过滤波后，为便携式电 它功能[3】。实际工作电路如图2所示， 生活带来诸多不便。近年来，太阳能电 子产品提供稳定的充电电压。另一方面， 该电路实际上是一个Boost电路。其 池作为可再生能源而备受关注[1，2】，然通过控制电路的逻辑运算，实现输入 中R3设定开关频率。R6、R7决定输 而，由于其受天气，成本，体积等因素 电压欠压、过压保护，输出过压、过流 出电压，C3、R4、C4为电压控制环的 影响，在便携式电子产品应用中受到限 保护功能，提高装置的可靠性。由于干 频率补偿网络。D1将芯片4脚箝为在 制。针对此问题，本文提出了一种以干电 电池为整个装置提供能量，因此，充 输出电压，以保护芯片，提升效率。 池作为能源的充电器方案，研制了基于 电器应具备体积小、效率高的特点。 LTC3401的DC／DC变换器，介绍了变 化器的工作原理，研究了电路寄生参数 与变换器性能的影响。实验结果表明该 变换器具有工作电压范围宽、效率高等 优点，很适合于手机、数码相机、MP3 图2便携式充电器电路 等便携式电子产品的应急充电场合。 Boost变换器的性能分析 Boost变换器原理 系统结构 图1干电池充电方案框图 Boost变换器电路和工作波形如图2 系统结构框图 实际电路 所示，其中，垴，Ip分别是电感电流的峰值 该系统的设计方案如图1所示。 本便携式充电器选用LTC3401做和波动值，D，D’，T分别是开关管导通 干电池输出电压经滤波后，作为Boost控制芯片，该芯片可在宽输入电压范围 占空比、二极管导通占空比和开关周期。 2010年5月号1 13 万方数据 以，。-％，。 (9) 叩一揣。％，。+只+只． 、l，(1一，I) 由电感电压的伏秒平衡可知， 通过以上分析可知： ％．D+。DV， (10) 1)装置体积，开关频率与电感 科苑蚺；荔‘Qo卜-Iu们 联立(1)、(8)、(9)、(10)式可解得， 感量和纹波电压成反比，即开关频率