了解手机充电的原理

手机充电器实际上就是一个小功率的开关电源，通过内部电子电路将交流220V电压转为低压直流供手机充电使用。下面以一款三极管分立元件构成的手机充电器电路为例，介绍一下其是如何将交流220V电压转为直流5V电压的？

▲ 三极管分立元件手机充电器电路图。

上图中，输入端的四个整流二极管接成一个整流桥（现在的手机充电器一般都采用MB10S这类贴片整流桥，已很少使用1N4007接成整流桥），220V交流电经整流桥整流及高压电容C1滤波后，变为高压直流供后级高频振荡电路使用。Q1为高反压开关管（耐压值可达400V），该管及高频变压器的初级线圈L1等组成一个高频振荡电路，将交流220V整流滤波后产生的直流高压转为高频交流高压信号，此高频高压信号经高频变压器降压后，在其次级线圈L3两端产生的一个几伏的高频低压电压，该高频电压经二极管D3整流及电容C5滤波后，变为一个不太稳定的5V直流电压。

▲ 手机充电器电路板。

图1中的U1为光电耦合器，其作用是对输出电压进行取样并反馈到Q2（Q2一般采用2SC945这类小功率管），然后再通过Q2去控制Q1的导通与截止时间，这样便保证了输出5V电压的稳定。R1、C2及D1组成一个高压吸收回路，用来防止线圈产生的感应电压将Q2击穿损坏。由于高频变压器次级输出的是高频交流电压，故二极管D3要求选用1N5819这类正向压降小，高频性能好的肖特基二极管。

手机充电器是怎样工作的？

答；手机充电器实际上就是一个自激式小功率开关电源。这里用一个方便理解的电路图来说，见下图所示。

工作原理电路图分析：

上图电路属于自励、反激式、变压器耦合式、PWM开关电源。

电源变换过程：交流220V经过一个半波整流二极管整流→再经过C1（电解电容器）→滤波变成300V直流（DC）→再经过自激三极管将直流转换为交流（AC，高频）→直流（DC，输出）；电路由整流、振荡、稳压、保护四大系统组成。

上图中的F1 （1Ω）是一只保护电阻，它主要用于短路保护的作用，用了一只二极管D1完成半波整流作用；当电源接通后，滤波电容C1上会有直流300V的电压，通过电阻R2给Q1（振荡三极管）的基极提供电流，Q1的发射极串联有R1作为电流检测取样电阻， Q1基极得电后，会经过T1的（③、④）产生集电极电流，并同时在高频变压器T1的（⑤、⑥） （①、②）上产生感应电动势，这是两个次级绝缘与匝数相同的线圈，其中T1 （ ①、② ）输出由D7（1N5819）整流、C5（220uf）滤波后通过USB座给负载供电；其中T1 （⑤、⑥）经D6（1N4148）整流、C2（22uf）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；其中高频变压器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，不停的给高频变压器T1 （③、④）自激开关三极管供电。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，高频变压器T1 （⑤、⑥）、IC1取样比较导致Q2导通，三极管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。

上图5V-USB手机充电电路虽然简单，所用的电子元器件不多，但是它里面还包含着有过流、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。

手机充电器是实际是将220V交流电，通过变压器等转换为6V，5V等直流电，然后输出提供给手机内的电源管理模块，由模块来控制相电池充电到4.2V后停止。

USB充电则是直接将USB提供的正5V电压取出提供给手机电源管理模块，省去了充电器的电源变换电路。

usb充电检测可通过在D+，D-上增加硬件检测电路，充电检测是通过侦测充电器插入信号识别的。

简单来说，充电器充当一个转换器，将220V的交流电转化成4，5V的直流电，提供电池的锂离子定向回流，达到充电的效果。值得一提就是现在的充电器都会有充电保护功能，手机满电了就充不进去，不会损伤电池。但为了安全着想，尽量不要长时间充电。