基于PWM降壓轉(zhuǎn)換器AP3003的車載充電器

1、基于pwm降壓轉(zhuǎn)換器ap3003的車載充電器隨著技術(shù)的不斷進(jìn)展，移動(dòng)多媒體設(shè)備正逐漸成為人們生活中不行缺少的工具，與這些產(chǎn)品相對應(yīng)的充電器設(shè)計(jì)也越來越受到關(guān)注。根據(jù)充電器的用法場合，可以分成家用型充電器和車載充電器，普通手機(jī)自帶的充電器多數(shù)是家用型，即溝通輸入型；車載充電器是一種直流輸入型的充電器，它的浮現(xiàn)使移動(dòng)設(shè)備的充電場合越發(fā)多樣化。無數(shù)公司都生產(chǎn)了可實(shí)現(xiàn)車載充電器計(jì)劃的控制芯片，比如bcd公司的az34063a/c、az494b/d和ap3003等。az34063a/c計(jì)劃的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，缺點(diǎn)是限流點(diǎn)不精確，過熱問題較為普遍；az494b/d計(jì)劃的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)靈便性較強(qiáng)，缺點(diǎn)是外圍器件挑

2、選較復(fù)雜，需要挑選合適的功率管、驅(qū)動(dòng)，同時(shí)需要舉行環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)。ap3003計(jì)劃的優(yōu)點(diǎn)是外圍器件較少，設(shè)計(jì)容易，控制精確，雖然成本比az34063a/c計(jì)劃較高，但是其性價(jià)比卻是三個(gè)計(jì)劃中最高的。ap3003系列一共有四個(gè)版本：3.3v、5v、12v輸出電壓固定版本和adj輸出電壓可調(diào)版本。芯片內(nèi)部集成了功率管、驅(qū)動(dòng)電路、控制電路和環(huán)路補(bǔ)償，大大簡化了車載充電器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；芯片內(nèi)部高達(dá)150khz的固定開關(guān)頻率有效地縮減了外部器件的體積（主要是濾波和濾波的體積），從而節(jié)省了外部空間；最大3a的能力使ap3003可以滿足大多數(shù)大容量電池充電的場合；同時(shí)，芯片內(nèi)部還設(shè)計(jì)了無數(shù)庇護(hù)電路，比如限流庇護(hù)

3、和過溫庇護(hù)，這使得芯片在車載充電器系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)越發(fā)平安牢靠。車載充電器系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)框圖車載充電器的輸入電壓1236v，輸出電壓5.1±0.1v，輸出電流750 ±50ma。充電器在給電池充電時(shí)，假如充電電流過大，可能會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)熱、壽命減短、甚至損壞，因此需要恒流（cc）功能，實(shí)現(xiàn)對輸出電流的精確控制。為了保證充電器不由于短路時(shí)輸入功率過大而燒毀，則需要短路庇護(hù)功能。用ap3003設(shè)計(jì)出的車載充電器，其原理1所示，包括三大部分：ap3003構(gòu)建的基本降壓電路、恒流恒壓（cc/cv）電路和短路庇護(hù)電路。圖1 車載充電器系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖基本降壓電路這部分電路是囫圇車載充電器系

4、統(tǒng)的核心部分，它為電池在充電過程中提供必需的電壓和電流。設(shè)計(jì)電路2所示，分壓ra和rb用來設(shè)定輸出電壓，cff電容可以增強(qiáng)環(huán)路的相位裕度，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，推舉取值范圍為1033nf。圖2 ap3003構(gòu)建的基本降壓電路恒流恒壓（cc/cv）電路恒流恒壓電路利用了as358做電壓、電流信號(hào)的采樣和放大。其電路3所示，分為兩部分，一部分是恒流環(huán)：采樣電阻rs采樣輸出電流io，經(jīng)過as358_1舉行放大，放大倍數(shù)由r2/r1打算（r1=r3，r2=r4），放大后的信號(hào)通過d1送到ap3003的fb管腳；另一部分是恒壓環(huán)：電阻ra和rb采樣輸出電壓vo，經(jīng)過as358_2和二極管d2送到ap3003的

5、fb管腳 。按照，可以得到恒流點(diǎn)和恒壓點(diǎn)的計(jì)算公式(1)和(2)：(1)其中，vd1、vd2分離是二極管d1和d2的正向?qū)妷?，vref是ap3003內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓。按照設(shè)計(jì)要求可以挑選合適的rs、r2、r1、ra、rb和二極管，得到恒流點(diǎn)為750ma，恒壓點(diǎn)為5v的車載充電器系統(tǒng)，試驗(yàn)測試結(jié)果4所示。圖4 v-i特性曲線短路庇護(hù)電路短路庇護(hù)電路利用一個(gè)晶體管來采樣輸出電壓，按照輸出電壓在短路前后的狀態(tài)變幻推斷是否發(fā)生短路，從而實(shí)現(xiàn)庇護(hù)功能（見圖5）。為了便利暗示短路與否，可以加入一個(gè)做指示燈（見圖6），短路發(fā)生后，放光二極管d3亮，消退短路后，重新啟動(dòng)電源，電路可以復(fù)原正常工作。電路工作原理如下：短路發(fā)生后，輸出電壓經(jīng)過ra和rb采樣得到電壓值無法維持q1導(dǎo)通，于是q1關(guān)斷，電容c1被充電，銜接ap3003 en管腳的ven隨著時(shí)光的推移電壓不斷上升，表達(dá)式如(e-3)所示，ven一旦高于en 管腳的閾值電壓，囫圇系統(tǒng)停止工作，實(shí)現(xiàn)了短路庇護(hù)的功能。(3)短路庇護(hù)設(shè)計(jì)需要注重兩個(gè)方面，第一要避開短路庇護(hù)電路影響