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Shenzhen Sinoxin Electronics Co., Ltd. was established in 2006. It is a national high-tech enterprise focusing on the research and development, production and sales of car chargers and wireless charger products. The company is headquartered in Shenzhen and has offices in Hong Kong and Vietnam. It has branches with a production capacity of 3 million units/month and 800 employees. Its products are exported to more than 50 countries and regions around the world. It is one of the drafters and formulators of national standards for car chargers.

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车载充电器电路原理图

Industry information 2017-12-28

很多人都经常使用车载充电器为手机等电子产品充电,而且我们注意到,市面上的车载充电器输入电压有12v,24v,12-24v,还有5-36v的等等各个频段的都有,输出电压也有5v,12v等等,但是,很多人都不知道车载充电器的工作原理和车载充电器电路图是什么,为什么输入和输出电压不同都能为手机充电呢? 


车载充电器工作原理:


其实,车载充电器的工作原理就是通过汽车电瓶的DC12-24v电源转换成输出的5v电源,通过USB输出口或者其他接口转充给其他需要充电的设备,根据不同充电设备的功率不同,带USB输出的车载充电器的功率也不同,这个区别就是我们经常看到的输出电流的大小,这也是根据电流大小来确定车载充电器的功率大小,并匹配相应的充电设备。 


通常带USB输出口的车载充电器的常用规格有这几种: 输出: 5V DC 500mA; 5V DC 700mA;5V DC 1000mA;5V DC 2000mA;了解其规格输出的电压都是5V DC后,可以发现其电流有多种规格。这些都是目前市面上主流的输入输出规格,同时也是我们平时使用的充电设备最常用的参数设置。 


车载充电器除了带USB输出外,还有直接输出的,也就是直通车载车载充电器,这种一般都是输入等于输出,有固定的输出设备,当然,这种车载充电器的工作原理还是一样的。


车载充电器电路图:


[1] 单片34063实现的低端车充电路图




优点::低成本;

缺点:(1) 可靠性差,功能单一;没有过温度保护,短路保护等安全性措施;

(2) 输出虽然是直流电压,但控制输出恒流充电电流的方式为最大开关电流峰值限制,精度不够高;

(3) 由于34063为1.5A开关电流PWM+PFM模式(内部没有误差放大器),其车充方案输出直流电压电流的纹波比较大,不够纯净;输出电流能力也非常有限;(常见于300ma~600ma之间的低端车充方案中)

[2] 34063+NPN(NMOS)实现扩流的车充电路图



优点:在[1]方案的基础上扩流来满足不断增长的充电电流能力的需求;

缺点:同样存在[1]方案中类似的不足;

[3] 用2576+358+稳压管的车充电路图



优点:(1) 由于2576内置过流保护、过温度保护等安全措施,结合358(双运放)来实现输出恒压CV,恒流CC,过压保护OVP等功能;实现了可靠、安全、完善的锂电池充电方案;

(2) 由于2576为固定52K PWM变换器,使得车充的EMI设计相对容易;

(3) 由于2576和358均为40V高压双极工艺制造,更加“皮实”;

(4) 这种方案常用在0.8A ~ 1.5A左右的车充中;

缺点:(1) 系统相对复杂,成本较高;

(2) 恒流CC和过压保护OVP是通过358的输出去控制2576的EN来实现的,因此充电电流有比较大的纹波,CC和OVP的响应速度也不够快(是通过切换2576是否工作来实现的);

[4] XLSEMI设计单片车充IC XL4002电路图



基于车充领域的系统需求,上海芯龙半导体有限公司提供专用于车充方案的系列单片IC;内部除了常规的过流保护,过温度保护,输出短路保护外,还内置了专用于锂电池充电的CV,CC,OVP;相当于把[3]方案中的2576+358+稳压管等功能模块全部集成到一颗IC中;

优点:除了具有[3]方案中对应的优点外,还有:

(1) 专用于车充的全集成方案,系统成本低,可靠性高;

(2) IC内部CV,CC,OVP都是通过控制PWM实现的;因此,输出电压,输出电流,输出过压保护的精度更高,响应速度很快;

(3) 芯龙提供充电电流在0A ~ 3A之间车充的一系列高性价比产品;

缺点:(1)工作频率低(52KHz),外接电感大(100uH);

(2)外围元件复杂,外接肖特基二极管;

(3)工作效率低(《90%)

[5] 5202单片车充电路图


优点:除了具有[34]方案中对应的优点外,还有:

(1)工作频率高(340KHz),外接电感小(10uH);

(2)外围元件简单,内置肖特基二极管;

(3)内置开关MOSFET 内阻小(〈130mΩ) 工作效率高(〉90%)

编辑点评:本文介绍了车载充电器的几种充电电路方案,单片34063方案低成本;34063+NPN(NMOS)实现扩流的车充方案可以满足不断增长的充电电流能力的需求;用2576+358+稳压管的方案实现了可靠、安全、完善的锂电池充电方案。


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