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【我是工程師】一款非常簡(jiǎn)單的60W 13V原邊恒流限功率充電器設(shè)計(jì)

最近在網(wǎng)上淘了個(gè)13V 42AH的磷酸鐵鋰電池組(帶保護(hù)板)，一時(shí)沒(méi)有找到合適的充電器，特意自己做了一個(gè)，將過(guò)程分享一下，有用的上的朋友可以直接照著做。

背景：

1. 外殼，手頭上剛好有一客戶(hù)給的30WLED電源外殼，就用它了；

2. 功率，根據(jù)這個(gè)外殼的大小，預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)輸入功率在50~60W之間，太大擔(dān)心溫度過(guò)高，過(guò)小充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；

3. 為便于制作，選用PI的LNK系列IC，電路簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好。

技術(shù)要求：

輸入電壓 220V+-20%；輸入功率 50~60W，輸出電壓10~18V，輸出電流3A~4A(限制最大功率)，短路保護(hù)功率<1W，開(kāi)路保護(hù)，14.2V轉(zhuǎn)燈顯示充滿(mǎn)，其他按著容易制作原則從簡(jiǎn)。

先上原理圖，講解一下設(shè)計(jì)過(guò)程，后面再上實(shí)物圖和測(cè)試報(bào)告。

QQ截圖20150330232407

全部回復(fù)(28)
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2015-03-30 09:31
干貨！沙發(fā)~等后文！
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2015-03-30 12:59
充電器用PSR的方案合適嗎？
0
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2015-03-30 18:23
支持一下。
0
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btma
LV.8
5
2015-03-30 21:08
這個(gè)設(shè)計(jì)不錯(cuò)！是否能有效恒流，期待結(jié)果。
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haibin
LV.5
6
2015-03-30 22:53

先講一下設(shè)計(jì)過(guò)程，最初的設(shè)計(jì)是根據(jù)LNK  IC的設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)來(lái)做的，做的是原邊PSR恒流，高PF值的版本，基于參考設(shè)計(jì)的電路做了一點(diǎn)修改，主要是加了DZ1和R7，希望做到恒功率，在輸出電壓上升的時(shí)候，給IC的V腳灌一個(gè)電流進(jìn)去，降低輸出功率，原電路圖如下：

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haibin
LV.5
7
2015-03-30 23:10
@haibin
先講一下設(shè)計(jì)過(guò)程，最初的設(shè)計(jì)是根據(jù)LNK IC的設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)來(lái)做的，做的是原邊PSR恒流，高PF值的版本，基于參考設(shè)計(jì)的電路做了一點(diǎn)修改，主要是加了DZ1和R7，希望做到恒功率，在輸出電壓上升的時(shí)候，給IC的V腳灌一個(gè)電流進(jìn)去，降低輸出功率，原電路圖如下：[圖片]

樣機(jī)做出來(lái)后，發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)問(wèn)題，功率出不來(lái)，只能到40多瓦，將IC換大到LNK420，功率勉強(qiáng)能夠60W，最大功率輸出，感覺(jué)可靠性不高；

第二個(gè)問(wèn)題，效率不高，在220V輸入，13V4A負(fù)載輸出的時(shí)候，效率只有86%；

第三個(gè)問(wèn)題，空載的時(shí)候，輸出電壓達(dá)到20V了，雖說(shuō)不是很高，但感覺(jué)不可靠，本身設(shè)計(jì)是按60W輸入做的，如果輸出接觸不良，充電時(shí)輸出電壓跑到18V，而電流還有4A的話(huà)，那功率就超過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)多了，會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱的問(wèn)題；

第一二個(gè)問(wèn)題：將高PF功能去掉，在輸入加大電解電容，C1由470nF換大到68U的電解電容，同時(shí)將D4防反流二極管短路，再上電，輸出電流油4A上升到5A多，輸入功率也漲到80多瓦，功率超出設(shè)計(jì)過(guò)多，重新比對(duì)PI的設(shè)計(jì)軟件工具，調(diào)整參數(shù)，為可靠過(guò)流保護(hù)，將IC降低一檔次，換到LNK419，再調(diào)整輸出電流到4A，此時(shí)從10~14V，輸出恒流范圍都在4A+-10%范圍，效率在13V輸出時(shí)可以到89%了；

第三個(gè)空載問(wèn)題：為降低空載電壓，將DZ2由15V降低到12V，此時(shí)空載電壓在16點(diǎn)多一點(diǎn)，滿(mǎn)足要求，但此時(shí)再做輸出恒流效果測(cè)試，發(fā)現(xiàn)輸出電壓在13.5V以上的時(shí)候，電流開(kāi)始下降，從13.5到14.5V電流由4A降到1A多，將DZ1與D7去掉，電流在輸出14V才開(kāi)始降，到15V時(shí)只有1A多，基本能滿(mǎn)足要求；

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haibin
LV.5
8
2015-03-30 23:49
@haibin
樣機(jī)做出來(lái)后，發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)問(wèn)題，功率出不來(lái)，只能到40多瓦，將IC換大到LNK420，功率勉強(qiáng)能夠60W，最大功率輸出，感覺(jué)可靠性不高；第二個(gè)問(wèn)題，效率不高，在220V輸入，13V4A負(fù)載輸出的時(shí)候，效率只有86%；第三個(gè)問(wèn)題，空載的時(shí)候，輸出電壓達(dá)到20V了，雖說(shuō)不是很高，但感覺(jué)不可靠，本身設(shè)計(jì)是按60W輸入做的，如果輸出接觸不良，充電時(shí)輸出電壓跑到18V，而電流還有4A的話(huà)，那功率就超過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)多了，會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱的問(wèn)題；第一二個(gè)問(wèn)題：將高PF功能去掉，在輸入加大電解電容，C1由470nF換大到68U的電解電容，同時(shí)將D4防反流二極管短路，再上電，輸出電流油4A上升到5A多，輸入功率也漲到80多瓦，功率超出設(shè)計(jì)過(guò)多，重新比對(duì)PI的設(shè)計(jì)軟件工具，調(diào)整參數(shù)，為可靠過(guò)流保護(hù)，將IC降低一檔次，換到LNK419，再調(diào)整輸出電流到4A，此時(shí)從10~14V，輸出恒流范圍都在4A+-10%范圍，效率在13V輸出時(shí)可以到89%了；第三個(gè)空載問(wèn)題：為降低空載電壓，將DZ2由15V降低到12V，此時(shí)空載電壓在16點(diǎn)多一點(diǎn)，滿(mǎn)足要求，但此時(shí)再做輸出恒流效果測(cè)試，發(fā)現(xiàn)輸出電壓在13.5V以上的時(shí)候，電流開(kāi)始下降，從13.5到14.5V電流由4A降到1A多，將DZ1與D7去掉，電流在輸出14V才開(kāi)始降，到15V時(shí)只有1A多，基本能滿(mǎn)足要求；

這個(gè)階段，該樣機(jī)恒流范圍從10V到14V這個(gè)區(qū)間，在14V時(shí)，輸出電流為3.5A左右，10V是4A，基本能滿(mǎn)足要求，效率，老化的溫升等都可以接受，室溫下，60W輸入功率時(shí)，外殼可以用手長(zhǎng)時(shí)間抓握，感覺(jué)溫度在50度左右；

現(xiàn)在只剩下一個(gè)短路保護(hù)沒(méi)做了，將輸出短路，一下炸雞了，悲?。?

重新驗(yàn)證參數(shù)，減少變壓器漏感，再次短路測(cè)試，這時(shí)輸入功率在8到10W之間跳動(dòng)，我的乖乖，還是很危險(xiǎn)，隨時(shí)有炸雞的危險(xiǎn)，用示波器抓輔助繞組電壓波形，發(fā)現(xiàn)還有8V以上的電壓，肯定是漏感引起的輔助繞組電壓上升，但再降低變壓器漏感不現(xiàn)實(shí)，后面再繞了兩個(gè)變壓器，短路功率還是在8W左右，下不來(lái)；

換個(gè)思路，從電路上著手，試著將FB腳電流降低，在輸出短路的時(shí)候，F(xiàn)B腳采樣電阻上串個(gè)穩(wěn)壓二極管是個(gè)不錯(cuò)的選擇，哈哈，考慮到短路時(shí)8V的輔助繞組電壓，減去BP腳2.3V的電壓，剩下一個(gè)5.7V，選個(gè)5.6V的看看，串5.6V二極管，再短路，哈哈，輸入功率降到0.3W了。任務(wù)初步完成！

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haibin
LV.5
9
2015-04-01 19:07
@haibin
這個(gè)階段，該樣機(jī)恒流范圍從10V到14V這個(gè)區(qū)間，在14V時(shí)，輸出電流為3.5A左右，10V是4A，基本能滿(mǎn)足要求，效率，老化的溫升等都可以接受，室溫下，60W輸入功率時(shí)，外殼可以用手長(zhǎng)時(shí)間抓握，感覺(jué)溫度在50度左右；現(xiàn)在只剩下一個(gè)短路保護(hù)沒(méi)做了，將輸出短路，一下炸雞了，悲?。≈匦买?yàn)證參數(shù)，減少變壓器漏感，再次短路測(cè)試，這時(shí)輸入功率在8到10W之間跳動(dòng)，我的乖乖，還是很危險(xiǎn)，隨時(shí)有炸雞的危險(xiǎn)，用示波器抓輔助繞組電壓波形，發(fā)現(xiàn)還有8V以上的電壓，肯定是漏感引起的輔助繞組電壓上升，但再降低變壓器漏感不現(xiàn)實(shí)，后面再繞了兩個(gè)變壓器，短路功率還是在8W左右，下不來(lái)；換個(gè)思路，從電路上著手，試著將FB腳電流降低，在輸出短路的時(shí)候，F(xiàn)B腳采樣電阻上串個(gè)穩(wěn)壓二極管是個(gè)不錯(cuò)的選擇，哈哈，考慮到短路時(shí)8V的輔助繞組電壓，減去BP腳2.3V的電壓，剩下一個(gè)5.7V，選個(gè)5.6V的看看，串5.6V二極管，再短路，哈哈，輸入功率降到0.3W了。任務(wù)初步完成！

上圖：

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2015-04-02 09:44
@haibin
上圖：[圖片][圖片][圖片][圖片]

已被收錄在社區(qū)經(jīng)典圖庫(kù)中啦！http://m.zjkrx.cn/bbs/classic/

期待后續(xù)更精彩的內(nèi)容~！

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2015-04-02 18:01
@haibin
上圖：[圖片][圖片][圖片][圖片]
上圖了哦
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2015-04-06 08:49
@haibin
上圖：[圖片][圖片][圖片][圖片]
小小打擊一下樓主，鋰電池對(duì)充電器的要求是限壓恒流，樓主的充電器用到鋰電池上面，假如保護(hù)板不過(guò)關(guān)只能是充壞電池。
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黑桃ACE
LV.2
13
2015-04-07 23:16
原邊反饋60w 
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NTGY
LV.4
14
2015-04-11 15:18
這種充電器做一只自己用是可以的，批量量產(chǎn)就不行了，而且恒流控制不精確，不穩(wěn)定。
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scyan
LV.5
15
2015-04-15 08:15
@NTGY
這種充電器做一只自己用是可以的，批量量產(chǎn)就不行了，而且恒流控制不精確，不穩(wěn)定。
對(duì)的，這就是個(gè)適配器，不算充電器的。弊端太多了。
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haibin
LV.5
16
2015-04-22 13:19
@NTGY
這種充電器做一只自己用是可以的，批量量產(chǎn)就不行了，而且恒流控制不精確，不穩(wěn)定。
這個(gè)本是DIY用的，不針對(duì)量產(chǎn)設(shè)計(jì)
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haibin
LV.5
17
2015-04-22 13:20
@scyan
對(duì)的，這就是個(gè)適配器，不算充電器的。弊端太多了。
弊端？可以討論一下啊，看有無(wú)改善方法。
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2015-04-30 15:33

投票正式開(kāi)始，投出的每一票都至關(guān)重要，最終大獎(jiǎng)花落誰(shuí)家?我們拭目以待...掃描



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該參賽作品編號(hào)為NO.13

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2016-02-09 09:45
LNK什么ic，功率可以做這么大
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346984931
LV.2
20
2016-02-11 21:23
好
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zxqbbk
LV.4
21
2016-02-12 00:55
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rongshengju
LV.4
22
2016-02-16 08:49
支持！
0
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2016-02-16 09:46
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811XXM
LV.2
24
2016-02-16 09:52
en
0
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syh258456
LV.4
25
2016-02-17 15:42
頂起
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keyfuqi
LV.1
26
2016-02-17 16:00
學(xué)習(xí)一下
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houzhanmin
LV.2
27
2016-02-19 14:41
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葉益平
LV.1
28
2016-02-19 14:51
好
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鄒世波
LV.2
29
2016-03-24 00:17
@haibin
樣機(jī)做出來(lái)后，發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)問(wèn)題，功率出不來(lái)，只能到40多瓦，將IC換大到LNK420，功率勉強(qiáng)能夠60W，最大功率輸出，感覺(jué)可靠性不高；第二個(gè)問(wèn)題，效率不高，在220V輸入，13V4A負(fù)載輸出的時(shí)候，效率只有86%；第三個(gè)問(wèn)題，空載的時(shí)候，輸出電壓達(dá)到20V了，雖說(shuō)不是很高，但感覺(jué)不可靠，本身設(shè)計(jì)是按60W輸入做的，如果輸出接觸不良，充電時(shí)輸出電壓跑到18V，而電流還有4A的話(huà)，那功率就超過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)多了，會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱的問(wèn)題；第一二個(gè)問(wèn)題：將高PF功能去掉，在輸入加大電解電容，C1由470nF換大到68U的電解電容，同時(shí)將D4防反流二極管短路，再上電，輸出電流油4A上升到5A多，輸入功率也漲到80多瓦，功率超出設(shè)計(jì)過(guò)多，重新比對(duì)PI的設(shè)計(jì)軟件工具，調(diào)整參數(shù)，為可靠過(guò)流保護(hù)，將IC降低一檔次，換到LNK419，再調(diào)整輸出電流到4A，此時(shí)從10~14V，輸出恒流范圍都在4A+-10%范圍，效率在13V輸出時(shí)可以到89%了；第三個(gè)空載問(wèn)題：為降低空載電壓，將DZ2由15V降低到12V，此時(shí)空載電壓在16點(diǎn)多一點(diǎn)，滿(mǎn)足要求，但此時(shí)再做輸出恒流效果測(cè)試，發(fā)現(xiàn)輸出電壓在13.5V以上的時(shí)候，電流開(kāi)始下降，從13.5到14.5V電流由4A降到1A多，將DZ1與D7去掉，電流在輸出14V才開(kāi)始降，到15V時(shí)只有1A多，基本能滿(mǎn)足要求；
D7為輸出整流二極管，去掉了的話(huà)，是怎么工作的哦
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