电子工艺设计报告

1需求分析

1.1市场现状

手机使用已经很普遍，特别是近年智能机，3G手机，商务手机的发展迅速，手机耗电量增加，手机电池及手机充电器也迅速发展，目前市场上的手机充电器多种多样，大多数手机充电器生产商贪图高的生产效率及高利润，生产手机充电器时大多数采用的简单的变压原理。不能有效的控制输出电压及输出电流，导致手机充电器容易烧坏，降低手机电池的寿命，浪费电能，易发热，易漏电等

1.2设计该产品的初衷

通过protel99se设计的手机充电器，主要功能是将民用的220V交流电源，方便快捷的转化成手机所需要的低电压6.0V电源，为长期高效的使用手机提供了可能。手机是现在社会的最方便也是比较普及的通讯工具，但因为手机型号的不同核和厂家的不同使手机电池的形状大不相同，这就给手机电池充电带来了不便，为此设计了这种可以为所有电池充电的充电器。

2设计概要

2.1元件选择

变压器电阻器电容二极管三极管稳压管

2.2主要元件参数

变压器线圈80t,12t,12t二极管三极管c945稳压管6.2v

3详细设计

3.1总电路设计

图3-1手机充电器原理图

3.2工作原理

图3-1所示220V交流输入，一端经过一个4007半波整流，另一端经过一个10欧的电阻后，由10uF电容滤波。这个10欧的电阻用来做保护的，如果后面出现故障等导致过流，那么这个电阻将被烧断，从而避免引起更大的故障。右边的4007、4700pF电容、82KΩ电阻，构成一个高压吸收电路，当开关管13003关断时，负责吸收线圈上的感应电压，从而防止高压加到开关管13003上而导致击穿。13003为开关管(完整的名应该是MJE13003)，耐压400V，集电极最大电流1.5A，最大集电极功耗为14W，用来控制原边绕组与电源之间的通、断。当原边绕组不停的通断时，就会在开关变压器中形成变化的磁场，从而在次级绕组中产生感应电压。由于图中没有标明绕组的同名端，所以不能看出是正激式还是反激式。不过，从这个电路的结构来看，可以推测出来，这个电源应该是反激式的。左端的510KΩ为启动电阻，给开关管提供启动用的基极电流。13003下方的10Ω电阻为电流取样电阻，电流经取样后变成电压(其值

为10I)，这电压经二极管4148后，加至三极管C945的基极上。当取样电压大约大于1.4V，即开关管电流大于0.14A时，三极管C945导通，从而将开关管13003的基极电压拉低，从而集电极电流减小，这样就了开关的电流，防止电流过大而烧毁(其实这是一个恒流结构，将开关管的最大电流在140mA左右)。变压器左下方的绕组(取样绕组)的感应电压经整流二极管4148整流，22uF电容滤波后形成取样电压。为了分析方便，我们取三极管C945发射极一端为地。那么这取样电压就是负的(-4V左右)，并且输出电压越高时，采样电压越负。取样电压经过6.2V稳压二极管后，加至开关管13003的基极。前面说了，当输出电压越高时，那么取样电压就越负，当负到一定程度后，6.2V稳压二极管被击穿，从而将开关13003的基极电位拉低，这将导致开关管断开或者推迟开关的导通，从而控制了能量输入到变压器中，也就控制了输出电压的升高，实现了稳压输出的功能。而下方的1KΩ电阻跟串联的2700pF电容，则是正反馈支路，从取样绕组中取出感应电压，加到开关管的基极上，以维持振荡。右边的次级绕组就没有太多好说的了，经二极管RF93整流，220uF电容滤波后输出6V的电压。没找到二极管RF93的资料，估计是一个快速回复管，例如肖二极管等，因为开关电源的工作频率较高，所以需要工作频率的二极管。这里可以用常见的1N5816、1N5817等肖二极管代替。同样因为频率高的原因，变压器也必须使用高频开关变压器，铁心一般为高频铁氧体磁芯，具有高的电阻率，以减小涡流。

3.3PCB封装图

图3-2PCB封装图

3.4详细元件列表参数

此次手机充电器共用了5个精密电阻，5个普通二极管，3个有极电容，2个无极电容，2个NPN三极管，1个稳压管，1个三个电感共磁心互感器，导线，接通若干。材料清单如下表1。

4电路调试分析

根据电路图和PCB图及元件属性集成的电路板，在220V电压工作下调试，经测试电路板能够满足设计的需求，电压输出和电流输出基本恒定，且满足用户需求。三极管VT1为开关电源管，它和T1、R1、R3、C2等组成自激式振荡电路。加上输入电源后，电流经启动电阻R1流向VT1的基极，使VT1导通。VT1导通后，变压器初级线圈Np就加上输入直流电压，其集电极电流Ic在Np中线性增长，反馈线圈Nb产生3正4负的感应电压，使VT1得到基极为正，发射极为负的正反馈电压，此电压经C2、R3向VT1注入基极电流使VT1的集电极电流进一步增大，正反馈产生雪崩过程，使VT1饱和导通。在VT1饱和导通期间，T1通过初级线圈Np储存磁能。与此同时，感应电压给C2充电，随着C2充电电压的增高，VT1基极电位逐渐变低，当VT1的基极电流变化不能满足其继续饱和时，VT1退出饱和区进入放大区。VT1进入放大状态后，其集电极电流由放大状态前的最大值下降，在反馈线圈Nb产生3负4正的感应电压，使VT1基极电流减小，其集电极电流随之减小，正反馈再一次出现雪崩过程，VT1迅速截止。VT1截止后，变压器T1储存的能量提供给负载，次级线圈Ns产生的5负6正的电压经二极管VD1整流滤波后，在C3上得到直流电压给手机电池充电。

在VT1截止时，直流供电输人电压和Nb感应的3负4正的电压又经R1、R3给C2反向充电，逐渐提高VT1基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振荡下去。

这个手机充电器的设计采用了一些较为简单的电路元件，应用模拟电子技术，高频电路知识，通过电路连接，设计出能够满足市场需求的一款稳压，稳流，集成简单，携带方便的手机充电器，经过调试基本能够满足用户需求，但是产品存在不足，需要改进，比如在电路反馈方面进行改进等。通过此次设计，了解到充电器的安全性不能仅仅通过输出特性的检查来确定，因为输出特性良好并不能保障充电器的可靠性，所以该标准规定对充电器的全面性能进行考察，包括对变压器、电源线等元器件的安全要求和结构设计要求。充电器应保证在故障条件下都不对人身安全构成威胁。此次设计我们也注重了这些，但由于经验不足，还需继续学习与探讨，设计出更好的东西。

本次电子工艺设计我要感谢我们的要趁红老师和毛力老师的课堂讲解和实验指导，感谢同学们的帮助及相关网站和书籍提供的信息。