體積小功率大的旅行充電器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種便攜式充電器，特別涉及一種體積小功率大的適宜旅行用的便攜式充電器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中用于給手機(jī)充電的普通充電器的輸出功率大都是10W(5V/2A)，而普通的12.5W充電器由于其內(nèi)部電路中變壓器采用的磁芯為EE19，Ae值為23mm2，導(dǎo)致其體積較大、攜帶不方便和溫度較高，又由于其所用的整流器件多為肖特基管，因而其效率低、功耗大。因此，其滿足不了當(dāng)前發(fā)展較快的手機(jī)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗能低且易于實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的體積小功率大的旅行充電器。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0005]本發(fā)明的體積小功率大的旅行充電器，包括機(jī)殼和置于機(jī)殼內(nèi)的電源控制電路，該旅行充電器輸出功率可達(dá)12.5W，所述電源控制電路中的變壓器所用磁芯為EE16加寬行磁芯，該磁芯有效橫截面積與其最大外圍截面積的比值為1: (3.36 一 4.0)，該磁芯的Ae值達(dá) 31.9mm2— 38.5mm 2。
[0006]所述電源控制電路采用反激式同步整流電路輸出。
[0007]所述同步整流電路包括初級(jí)開(kāi)關(guān)管、初級(jí)脈沖調(diào)制芯片、變壓器、次級(jí)開(kāi)關(guān)管和同步整流芯片，其中，
[0008]初級(jí)開(kāi)關(guān)管的漏極接于變壓器初級(jí)線圈的同名端，其源極通過(guò)第十電阻接地，其柵極通過(guò)第八電阻接于初級(jí)脈沖調(diào)制芯片；
[0009]次級(jí)開(kāi)關(guān)管的漏極接于次級(jí)線圈的異名端，其源極接于USB負(fù)電壓輸出端，其柵極通過(guò)第十六電阻接于所述的同步整流芯片；
[0010]所述變壓器次級(jí)線圈的同名端接于USB正電壓輸出端，其初級(jí)線圈的異名端通過(guò)第一電感和橋堆接交流輸入端。
[0011]所述同步整流芯片是型號(hào)為IW671的芯片，所述初級(jí)脈沖調(diào)制芯片是型號(hào)為IW1699的芯片。
[0012]所述初級(jí)開(kāi)關(guān)管和次級(jí)開(kāi)關(guān)管為英飛凌酷M0S管。
[0013]所述電源控制電路的交流輸入端與該旅行充電器插頭之間采用單片彈片鉚接連接結(jié)構(gòu)。
[0014]所述機(jī)殼的長(zhǎng)X寬X厚不大于38_X37_X20mm。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在電源控制電路所用的變壓器中采用自我研發(fā)的EE16加寬行磁芯，該磁芯有效橫截面積與其最大外圍截面積的比值為1: (3.36 一 4.0)，該磁芯的Ae值可達(dá)38.5mm2。由此，在較小尺寸的磁芯上設(shè)計(jì)出體積小、輸出功率可達(dá) 12.5ff(5V/2.5A)的充電器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗能小、發(fā)熱量低。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的外形示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的電路原理圖。
[0018]圖3為現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的1C工作模式對(duì)照?qǐng)D。
[0019]圖4為本發(fā)明的M0S管開(kāi)通損耗示意圖。
[0020]圖5為本發(fā)明的磁芯側(cè)視示意圖。
[0021]圖6為圖5中磁芯的Y — Y向剖視圖。
[0022]圖7為本發(fā)明的彈片與PCB板連接示意圖。
[0023]附圖標(biāo)記如下:
[0024]機(jī)殼1、電源控制電路2、磁芯3、初級(jí)開(kāi)關(guān)管Q1、初級(jí)脈沖調(diào)制芯片U1、變壓器T1、次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2、同步整流芯片U2、第一電感L1、彈片4。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1、5、6所不，本發(fā)明的體積小功率大的旅行充電器包括機(jī)殼1、置于機(jī)殼1內(nèi)的電源控制電路2、連接在電源控制電路2上的交流插頭和USB接口。
[0026]本發(fā)明的旅行充電器體積小(其機(jī)殼1的外形尺寸:1(長(zhǎng))Xw(寬)Xd(厚)不大于38mmX 37mmX 20mm)、輸出功率高(輸出功率可達(dá)5V/2.5A)。
[0027]本發(fā)明的特點(diǎn)是:所述電源控制電路2中的變壓器T1所用磁芯3為自主研發(fā)的EE16加寬行磁芯3，該磁芯3有效橫截面積(如圖5、6所示，該有效橫截面積是指DXC，該最大外圍截面積是指AXC)與其最大外圍截面積比為1: (3.36 - 4.0)，該磁芯3的Ae值達(dá) 31.9mm2— 38.5mm 2。
[0028]本發(fā)明有以下特點(diǎn):
[0029]一.采用同步整流技術(shù)
[0030]如圖2所示，所述電源控制電路2采用反激式同步整流電路。
[0031]所述同步整流電路包括初級(jí)開(kāi)關(guān)管Q1、初級(jí)脈沖調(diào)制芯片U1、變壓器T1、次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2和同步整流芯片U2，其中，初級(jí)開(kāi)關(guān)管Q1的漏極接于變壓器T1初級(jí)線圈的同名端，其源極通過(guò)第十電阻R10接地，其柵極通過(guò)第八電阻R8接于初級(jí)脈沖調(diào)制芯片U1 ;次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2的漏極接于次級(jí)線圈的異名端，其源極接于USB負(fù)電壓輸出端，其柵極通過(guò)第十六電阻R16接于所述的同步整流芯片U2 ;所述變壓器T1次級(jí)線圈的同名端接于USB正電壓輸出端，其初級(jí)線圈的異名端通過(guò)第一電感L1和橋堆DB1接交流輸入端。
[0032]同步整流芯片U2采用型號(hào)為IW671的芯片，所述初級(jí)脈沖調(diào)制芯片U1采用型號(hào)為IW1699的芯片。
[0033]1.工作原理:
[0034]當(dāng)初級(jí)開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，變壓器T1初級(jí)繞組儲(chǔ)能，變壓器T1次級(jí)繞組“7”腳相對(duì)與“6”腳是正向電壓，次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)初級(jí)開(kāi)關(guān)管Q1關(guān)閉時(shí)后，變壓器T1次級(jí)繞組“7”腳相對(duì)與“6”腳是負(fù)電壓，當(dāng)變壓器T1次級(jí)繞組“7”腳的點(diǎn)位達(dá)到-15mV時(shí)候，同步整流芯片U2驅(qū)動(dòng)次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2開(kāi)啟，變壓器T1釋放能量，釋放電流呈線性下降狀態(tài)，次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2開(kāi)啟后電流流過(guò)次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2形成壓降，因?yàn)榇渭?jí)開(kāi)關(guān)管Q2電流是反向流通，所以次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2上的壓降也呈線性上升狀態(tài)，變壓器T1能量釋放完后，次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2管壓降為零，為了讓變壓器T1能量完全釋放，當(dāng)變壓器T1次級(jí)繞組“7”腳的點(diǎn)位達(dá)到15mV時(shí)候，同步整流芯片U2關(guān)斷次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2驅(qū)動(dòng)，次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)同步整流狀態(tài)。
[0035]2.優(yōu)點(diǎn):
[0036]次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2采用英飛凌酷M0S管，普通充電器的整流器件為肖特基，通常，M0S管的開(kāi)通電阻比較小，本發(fā)明選用的次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2導(dǎo)通阻抗為12πιΩ。
[0037]在流過(guò)次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2為相同電流2.5A的情況下，M0S損耗P = 12.R = 0.075W ;普通肖特基壓降為0.5V，損耗P = υ.Ι = 0.5X2.5 = 1.25W，所以同步整流線路大大減少了輸出整流管的損耗，也降低了流過(guò)初級(jí)開(kāi)關(guān)管Q1和變壓器Τ1的電流，從而初級(jí)開(kāi)關(guān)管Q1和變壓器Τ1的發(fā)熱量也降低了，充電器內(nèi)部整體溫度也跟著降低了。
[0038]二.選用品牌方案，初級(jí)脈沖調(diào)制芯片U1采用QR工作模式。
[0039]如圖3所示，圖中，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為M0S管兩端的電壓。
[0040]普通的充電器選用的是一般1C芯片，工作模式比較普通，開(kāi)關(guān)管在震蕩周期的隨機(jī)時(shí)間內(nèi)開(kāi)通如圖3中的上部曲線圖所示，當(dāng)M0S管兩端電壓比較高時(shí)，開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)間比較長(zhǎng)，開(kāi)通損耗比較大。
[0041]本發(fā)明的初級(jí)脈沖調(diào)制芯片U1采用的是IW1699IC，初級(jí)開(kāi)關(guān)管Q1的工作模式為QR模式，即當(dāng)初級(jí)開(kāi)關(guān)管Q1電壓震蕩到谷底的時(shí)候，初級(jí)開(kāi)關(guān)管Q1開(kāi)通，如圖3中的下部曲線圖所示，這樣開(kāi)通的時(shí)候初級(jí)開(kāi)關(guān)管Q1兩端的電壓最低，開(kāi)啟時(shí)間比較短，開(kāi)通損耗比較小。
[0042]三.所述初級(jí)開(kāi)關(guān)管Q1和次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2均選用英飛凌酷M0S管。
[0043]普通的充電器使用的M0S為平面普通M0S，導(dǎo)通阻抗比較大，開(kāi)關(guān)速度比較慢，所以M0S的開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗都比較大。
[0044]本發(fā)明中的初級(jí)開(kāi)關(guān)管Q1和次級(jí)開(kāi)關(guān)管Q2，開(kāi)通速度較快，導(dǎo)通阻抗比較小，所以開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗比較小，效率比較高，溫升比較小，其開(kāi)通損耗如圖4所示。
[0045]四.選用ΑΕ值較大的磁芯3
[0046]普通12.5W充電器選用的磁芯3為ΕΕ19，Ae值為23_2。
[0047]本發(fā)明設(shè)計(jì)使用的是自己開(kāi)模的EE16加寬行磁芯3，Ae值可達(dá)38.5mm2，本發(fā)明優(yōu)選為35.1mm2。Ae值越大(通常，Ae值近似為圖5、6中所示的DXC的面積)，輸出相同功率的變壓器T1繞組匝數(shù)越少，從而變壓器T1的體積也就可以做的越小，本發(fā)明配合該磁芯3開(kāi)發(fā)了配套骨架，從而使變壓器T1體積做的最小。
[0048]變壓器T1的Ae值越大，變壓器T1繞組匝數(shù)越少，繞組的阻抗也就越小，所以變壓器T1的銅損也就越小，變壓器T1的溫度也就越低，效率越高。
[0049]變壓器T1的Ae值越大，變壓器T1繞組匝數(shù)越少，初級(jí)和次級(jí)的耦合越好，從而變壓器T1的效率也就越高，變壓器T1的溫度也就越低。
[0050]圖5中的磁芯3各尺寸如下:
[0051]A: 16.50mm 土 0.50mm
[0052]B:5.65mm 土 0.25mm
[0053]C:7.80mm 土 0.30mm
[0054]D:4.50mm 土 0.25mm
[0055]E:11.90mm (最小值)
[0056]F:3.65mm 土 0.25mm
[0057]五.采用彈片4的組裝結(jié)構(gòu)
[0058]普通的充電器使用的是引線焊接的方式連接AC插頭。
[0059]本發(fā)明使用單片彈片4鉚接的方式連接交流插頭和PCB板，如圖7所示，此方式大大節(jié)省了 AC插腳占用PCB板上的空間問(wèn)題，并方便組裝，節(jié)省了空間并提升了生產(chǎn)效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種體積小功率大的旅行充電器，包括機(jī)殼⑴和置于機(jī)殼⑴內(nèi)的電源控制電路(2)，其特征在于:該旅行充電器輸出功率可達(dá)12.5W，所述電源控制電路(2)中的變壓器(T1)所用磁芯(3)為EE16加寬行磁芯，該磁芯(3)有效橫截面積與其最大外圍截面積的比值為 1: (3.36 — 4.0)，該磁芯(3)的 Ae 值達(dá) 31.9mm2- 38.5mm 202.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體積小功率大的旅行充電器，其特征在于:所述電源控制電路(2)采用反激式同步整流電路輸出。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的體積小功率大的旅行充電器，其特征在于:所述同步整流電路包括初級(jí)開(kāi)關(guān)管(Q1)、初級(jí)脈沖調(diào)制芯片(U1)、變壓器(T1)、次級(jí)開(kāi)關(guān)管(Q2)和同步整流芯片(U2)，其中， 初級(jí)開(kāi)關(guān)管(Q1)的漏極接于變壓器(T1)初級(jí)線圈的同名端，其源極通過(guò)第十電阻(R10)接地，其柵極通過(guò)第八電阻(R8)接于初級(jí)脈沖調(diào)制芯片(U1); 次級(jí)開(kāi)關(guān)管(Q2)的漏極接于次級(jí)線圈的異名端，其源極接于USB負(fù)電壓輸出端，其柵極通過(guò)第十六電阻(R16)接于所述的同步整流芯片(U2); 所述變壓器(T1)次級(jí)線圈的同名端接于USB正電壓輸出端，其初級(jí)線圈的異名端通過(guò)第一電感(L1)和橋堆(DB1)接交流輸入端。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的體積小功率大的旅行充電器，其特征在于:所述同步整流芯片(U2)是型號(hào)為IW671的芯片，所述初級(jí)脈沖調(diào)制芯片(U1)是型號(hào)為IW1699的芯片。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的體積小功率大的旅行充電器，其特征在于:所述初級(jí)開(kāi)關(guān)管(Q1)和次級(jí)開(kāi)關(guān)管(Q2)為英飛凌酷MOS管。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的體積小功率大的旅行充電器，其特征在于:所述電源控制電路(2)的交流輸入端與該旅行充電器插頭之間采用單片彈片(4)鉚接連接結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體積小功率大的旅行充電器，其特征在于:所述機(jī)殼(1)的長(zhǎng)X寬X厚不大于38_X 37_X 20mm。
【專利摘要】一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗能低且易于實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的體積小功率大的旅行充電器。包括機(jī)殼和置于機(jī)殼內(nèi)的電源控制電路，該旅行充電器輸出功率可達(dá)12.5W，所述電源控制電路中的變壓器所用磁芯為EE16加寬行磁芯，該磁芯有效橫截面積與其最大外圍截面積的比值為1：(3.36－4.0)，該磁芯的Ae值達(dá)31.9mm2－38.5mm2。由此，在較小尺寸的磁芯上設(shè)計(jì)出體積小、輸出功率可達(dá)12.5W(5V/2.5A)的充電器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗能小、發(fā)熱量低。
【IPC分類】H02J7/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105406562
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510822532
【發(fā)明人】劉昊, 游碧鋒, 王朝輝
【申請(qǐng)人】東莞市奧海電源科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年11月24日