国外智能充电器研究历程论文

2007年6月14日，信产部（现更名为工信部）公布执行《手机充电器接口行业标准》，期待一举统一手机充电器标准，让消费者一个充电器管一辈子，这良好的期望至今没有得到市场普遍的认可。但于2003年诞生的万能充提前实现了中国数亿手机用户的愿望。这个以两根可调节金属接触弹片，加一个固定电池的透明夹子，看起来比较简单的设计，却何以成为数以千万中国手机用户的必备配件？2003年10月底，中国固定电话用户和移动电话用户已分别达到2.55139亿户和2.59638亿户，移动电话用 户数首次比固话用户数多出450万，成为世界上移动电话用户数超过固定电话用户数的国家之一。 当手机在中国老百姓开始大量普及的时候，中国的手机生产企业如雨后春笋般涌现，TCL、海尔、联想等，不 管以前是做电脑家电，还是做服务器软件的企业，他们的目光都集中到手机上。国产手机以低廉的价格获得广大老百姓的青睐，2003年上半年国产手机首次超过洋品牌市场占有率达55.28%，2003年成为国产手机的黄金时段。但各种型号的手机电池千差万别极为不统一，消费者更换一个手机就必须更换充电器，或者是原配充电器遗失或损坏后找不到与之相匹配的充电器，手机配件的不完善成为国产手机被消费者诟病最多的问题之一。同在2003年，深圳市海陆通电子有限公司研发推出了历史上第一款通用型手机充电器——万能充，让海陆通公司始料不及的是，这个看似简单但外观独特的充电器却获得市场的热销。“第一次推出的几十万批量试单，三天内全部售完，完全出乎在我们的预料。”海陆通创始人朱治民先生表示。朱治民先生回忆到，海陆通公司推出万能充是市场激烈竞争下的一种结果。公司从1998年开始进入手机配件行业，是一个后进者，用常规的充电器产品短期内很难超越对手。当时虽然了解到市场上对通用型充电器有一定的需求，但万能充也只是海陆通公司对市场突破的一种尝试，然而市场的反应令他们始料未及，客户好像对该产品渴求已久，订单如雪片纷踏而至，一下子出现了断销。对于万能充的空前成功，如此评价其历史价值：以前一个手机要对一个充电器，因为手机换代很快，有的人半年就换一台手机，一个老百姓平均使用的充电器十个八个，对社会资源是极大的浪费。万能充发明出来后，一个充电器基本可以满足全家人使用。所以说对节约社会资源，做出了一定的贡献，在这个行业来说也是一个创新性的里程碑式的产品，有效地推动了充电器标准化的进程。一个小小充电器不仅改变了海陆通公司的命运，也改变了数以千万中国手机用户换手机一定要换充电器的束缚，给手机用户带来了极大的便利。据从事手机配件销售的刘经理介绍：自从第一个万能充问世后，市场上大大小小厂家也纷纷效仿，推出结构、外观等都差不多的万能充产品，其中有些劣质产品使用中还会造成电池的损坏，但由于目前消费者对于万能充的品牌认知度还不够高,而且基于利润的驱使,大量的劣质产品充斥着市场,使得万能充产品在消费者心目中造成了一定负面的影响。所以刘经理建议广大消费者在选购万能充产品时要选择产品口碑好、品牌著名度高的万能充产品，尽量到专业的门店购买并详细咨询店员正确的使用方法。为了解决充电器兼容性和安全性问题，2007年6月14日，信产部公布执行《手机充电器接口行业标准》，按照信产部要求，手机充电器采取统一标准，通用手机充电器将采取一根USB数据线加一个带有USB端口母座充电器的形式，解决多年来手机充电器不兼容的问题。通用USB手机充电器在行政手段的推进下并未受到市场广泛接受，至今未能取代万能充在市场的地位。从全球市场来看，万能充依然拥有广阔的市场潜力。虽然万能充并非真正意义上的“万能充”，但它能有效帮助广大用户解决绝大多数手机电池的充电问题，实现其使用价值。

由 于各型号手机所附带的充电器插口不同，以造成各手机充电器之间不能通用。当用户手机充电器损坏或丢失后，无法修复或购不到同型号充电器，使手机无法使用。 万能充电器厂家看到这样的商机，就开发生产出手机万能充电器，该充电器由于其体积小、携带方便，操作简单，价格便宜，适合机型多，深受用户的欢迎。下面以 深圳亚力通实业有限公司生产的四海通S538型万能充电器为例，介绍其工作原理和维修方法。该充电器在市场上占有率较高，又没有随机附带电路图，给维修带 来一定的难度，本文根据实物测绘出其工作原理图，见附图，供维修时参考。四海通S538型万能充电器在外观设计上比较 独特，面板上采用透明塑料制作的半椭圆形夹子，透明塑料面板上固定有两个距离可调节的不锈钢簧片作为充电电极。面板的尾部并排有1个测试开关(极性转换开 关)和4个状态指示灯，用户根据需要可以调节充电器电极距离和输出电压极性，并通过状态指示灯可方便看出电池的充电情况。一、工作原理该 充电器电路主要由振荡电路、充电电路、稳压保护电路等组成，其输入电压AC220V、50／60Hz、40mA，输出电压DC4．2V、输出电流在 150mA～180mA。在充电之前，先接上待充电池，看充电器面板上的测试指示灯是否亮?若亮，表示极性正确，可以接通电源充电；否则，说明电池的极性 和充电器输出电压的极性是相反的，这时需要按一下极性转换开关AN1(测试键)才行。具体电路原理如下。1．振荡电路该 电路主要由三极管VT2及开关变压器T1等组成。接通电源后，交流220V经二极管VD2半波整流，形成100V左右的直流电压。该电压经开关变压器T的 卜1初级绕组加到了三极管VT2的c极，同时该电压经启动电阻R4为VT2的b极提供一个正向偏置电压，使VT2导通。此时，三极管VT2和开关变压器 T1组成的间歇振荡电路开始工作，开关变压器T的1-1初级绕组中有电流通过。由于正反馈作用，在变压器T的1-2绕组感应的电压通过反馈电阻R1和电容 C1加到VT2的b极，使三极管VT2的b极导通电流加大，迅速进人饱和区。随着电容C1两端电压不断升高，VT1的b极电压逐渐降低，使三极管VT2逐 渐退出饱和区，其集电极电流开始减少，变压器T的1-1初级绕组中产生的磁通量也开始减少。在变压器T的1-2绕组感应的负反馈电压，使VT2迅速截止， 完成一个振荡周期。在VT2进入截止期间，变压器T的1-3绕组就感应出一个5．5V左右的交流电压，作为后级的充电电压。2．充电电路该 电路主要由一块软塑封集成块IC1(YLT539)和三极管VT3等组成。从变压器T的1-3绕组感应出的交流电压5．5V经二极管VD3整流、电容C3 滤波后，输出一个直流8．5V左右电压(空载时)，该电压一部分加到三极管VT3的e极；另一部分送到软塑封集成块IC1(YLT539)的1脚，为其提 供工作电源。集成块IC1有了工作电源后开始启动工作，在其8脚输出低电平充电脉冲，使三极管VT3导通，直流8．5V电压开始向电池E充电。当 待充电池E电压低于4．2V时，该电压经取样电阻R11、R12分压后，加到集成块IC1的6脚上，该电压低于集成块IC1内部参考电压越多，集成块 IC1的8脚输出的电平越低，三极管VT3的b极电位也越低，其导通量越大，直流电压(8．5V)经极性转换开关S1向电池E快速充电。由于集成块IC1 的2、3、4脚和电容C4共同组成振荡谐振电路，其2脚输出的振荡脉冲经电阻R16送至充电指示灯LED1(绿)的正极，其负极接到集成块IC1的8脚。 在电池刚接人电路时，集成块IC1的8脚输出的电平越低，充电指示灯LED1闪烁发光强。随着充电时间延长，电池所充的电压慢慢升高，集成块IC1的8脚 输出电压慢慢升高，充电指示灯LED1闪烁发光逐渐变弱。当电池E慢慢充到4．2V左右时，集成块IC1的6脚电位也达到其内部的参考电压1．8V。此时，集成块IC1内部电路动作，使其8脚电压输出高电平，三极管VT3截止，充电指示灯LED1不再闪烁发光而熄灭，充满指示灯LED2(绿)由灭变亮。3．稳压保护电路该电路主要由三极管VT1、稳压二极管VDZ1等组成。过 压保护：当输出电压升高时，在变压器T的1-2反馈绕组端感应的电压就会升高，则电容C2所充电压升高。当电容C2两端电压超过稳压二极管VDZ1的稳压 值时，稳压二极管VDZ1击穿导通，三极管VT2的基极电压拉低，使其导通时间缩短或迅速截止，经开关变压器T1耦合后，使次级输出电压降低。反之，使输 出电压升高，从而确保输出电压稳定。过流保护：在接通电源瞬间或当某种原因使三极管VT2的电流过大时，在R5、R6 上的压降就大，使过流保护管VT1导通，VT2截止，从而有效防止开关管VT1因冲击电流过大而损坏。同时电阻R6上的压降，使电容C2两端电压升高，此 后过流保护过程与稳压原理相同，这里不再重复。三极管VT1是过流保护管，R5、R6是VT2的过流取样保护电阻。

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一、工作原理：该充电器电路主要由振荡电路、充电电路、稳压保护电路等组成，其输入电压AC220V、50／60Hz、40mA，输出电压DC4．2V、输出电流在150mA～180mA。在充电之前，先接上待充电池，看充电器面板上的测试指示灯是否亮?若亮，表示极性正确，可以接通电源充电；否则，说明电池的极性和充电器输出电压的极性是相反的，这时需要按一下极性转换开关AN1(测试键)才行。具体电路原理如下。

1．振荡电路

该电路主要由三极管VT2及开关变压器T1等组成。接通电源后，交流220V经二极管VD2半波整流，形成100V左右的直流电压。该电压经开关变压器T的卜1初级绕组加到了三极管VT2的c极，同时该电压经启动电阻R4为VT2的b极提供一个正向偏置电压，使VT2导通。此时，三极管VT2和开关变压器T1组成的间歇振荡电路开始工作，开关变压器T的1-1初级绕组中有电流通过。由于正反馈作用，在变压器T的1-2绕组感应的电压通过反馈电阻R1和电容C1加到VT2的b极，使三极管VT2的b极导通电流加大，迅速进人饱和区。随着电容C1两端电压不断升高，VT1的b极电压逐渐降低，使三极管VT2逐渐退出饱和区，其集电极电流开始减少，变压器T的1-1初级绕组中产生的磁通量也开始减少。在变压器T的1-2绕组感应的负反馈电压，使VT2迅速截止，完成一个振荡周期。在VT2进入截止期间，变压器T的1-3绕组就感应出一个5．5V左右的交流电压，作为后级的充电电压。

2．充电电路

该电路主要由一块软塑封集成块IC1(YLT539)和三极管VT3等组成。从变压器T的1-3绕组感应出的交流电压5．5V经二极管VD3整流、电容C3滤波后，输出一个直流8．5V左右电压(空载时)，该电压一部分加到三极管VT3的e极；另一部分送到软塑封集成块IC1(YLT539)的1脚，为其提供工作电源。集成块IC1有了工作电源后开始启动工作，在其8脚输出低电平充电脉冲，使三极管VT3导通，直流8．5V电压开始向电池E充电。

当待充电池E电压低于4．2V时，该电压经取样电阻R11、R12分压后，加到集成块IC1的6脚上，该电压低于集成块IC1内部参考电压越多，集成块IC1的8脚输出的电平越低，三极管VT3的b极电位也越低，其导通量越大，直流电压(8．5V)经极性转换开关S1向电池E快速充电。由于集成块IC1的2、3、4脚和电容C4共同组成振荡谐振电路，其2脚输出的振荡脉冲经电阻R16送至充电指示灯LED1(绿)的正极，其负极接到集成块IC1的8脚。在电池刚接人电路时，集成块IC1的8脚输出的电平越低，充电指示灯LED1闪烁发光强。随着充电时间延长，电池所充的电压慢慢升高，集成块IC1的8脚输出电压慢慢升高，充电指示灯LED1闪烁发光逐渐变弱。

当电池E慢慢充到4．2V左右时，集成块IC1的6脚电位也达到其内部的参考电压1．8V。此时，集成块IC1内部电路动作，使其8脚电压输出高电平，三极管VT3截止，充电指示灯LED1不再闪烁发光而熄灭，充满指示灯LED2(绿)由灭变亮。

3．稳压保护电路

该电路主要由三极管VT1、稳压二极管VDZ1等组成。

过压保护：当输出电压升高时，在变压器T的1-2反馈绕组端感应的电压就会升高，则电容C2所充电压升高。当电容C2两端电压超过稳压二极管VDZ1的稳压值时，稳压二极管VDZ1击穿导通，三极管VT2的基极电压拉低，使其导通时间缩短或迅速截止，经开关变压器T1耦合后，使次级输出电压降低。反之，使输出电压升高，从而确保输出电压稳定。

过流保护：在接通电源瞬间或当某种原因使三极管VT2的电流过大时，在R5、R6上的压降就大，使过流保护管VT1导通，VT2截止，从而有效防止开关管VT1因冲击电流过大而损坏。同时电阻R6上的压降，使电容C2两端电压升高，此后过流保护过程与稳压原理相同，这里不再重复。三极管VT1是过流保护管，R5、R6是VT2的过流取样保护电阻。

二、常见故障检修

例1：接上待充电池及电源后，电源PW指示灯LED3及测试指示灯TEST LED4亮，而充电LED1及充满指示灯LED2不亮，无电压输出，不能给电池充电。

分析检修：这种故障多是充电器开关振荡电路没有工作所致。在实际检修过程中，发现开关管VT2和电阻R6损坏最多。一般情况下，电池E的充电电路工作电压较低，其元件损坏的概率不是很大，也就是开关变压器T1的次级之后电路的损坏概率不是很大。

例2：接上待充电池及电源后，各状态指示灯显示正常，但就是充不进电或充电时间长。

分析检修：这种故障多是三极管VT3(8550)损坏，用正常管子换上后，即可排除故障。如果三极管VT3正常，再用表测电容C3(100μF／16V)两端电压，正常在直流8．5V左右。若电压正常，应检查电阻R7或集成块IC1，集成块IC1各引脚正常参数如附表所示。若电压低，再测开关变压器T1次级输出电压，正常在交流5．5V左右。若电压正常，说明电容C3或整流二极管VD3损坏；若电压低，应检查开关变压器T1及其前级各元件。