手機(jī)充電器電路圖

分析一個(gè)電源，往往從輸入開(kāi)始著手。220V交流輸入，一端經(jīng)過(guò)一個(gè)4007半波整流，另一端經(jīng)過(guò)一個(gè)10歐的電阻后，由10uF電容濾波。這個(gè)10歐的電阻用來(lái)做保護(hù)的，如果后面出現(xiàn)故障等導(dǎo)致過(guò)流，那么這個(gè)電阻將被燒斷，從而避免引起更大的故障。右邊的4007、4700pF電容、82KΩ電阻，構(gòu)成一個(gè)高壓吸收電路，當(dāng)開(kāi)關(guān)管13003關(guān)斷時(shí)，負(fù)責(zé)吸收線(xiàn)圈上的感應(yīng)電壓，從而防止高壓加到開(kāi)關(guān)管13003上而導(dǎo)致?lián)舸?3003為開(kāi)關(guān)管(完整的名應(yīng)該是MJE13003)，耐壓400V，集電極最大電流1.5A，最大集電極功耗為14W，用來(lái)控制原邊繞組與電源之間的通、斷。當(dāng)原邊繞組不停的通斷時(shí)，就會(huì)在開(kāi)關(guān)變壓器中形成變化的磁場(chǎng)，從而在次級(jí)繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。由于圖中沒(méi)有標(biāo)明繞組的同名端，所以不能看出是正激式還是反激式。

不過(guò)，從這個(gè)電路的結(jié)構(gòu)來(lái)看，可以推測(cè)出來(lái)，這個(gè)電源應(yīng)該是反激式的。左端的510KΩ為啟動(dòng)電阻，給開(kāi)關(guān)管提供啟動(dòng)用的基極電流。13003下方的10Ω電阻為電流取樣電阻，電流經(jīng)取樣后變成電壓(其值為10*I)，這電壓經(jīng)二極管4148后，加至三極管C945的基極上。當(dāng)取樣電壓大約大于1.4V，即開(kāi)關(guān)管電流大于0.14A時(shí)，三極管C945導(dǎo)通，從而將開(kāi)關(guān)管13003的基極電壓拉低，從而集電極電流減小，這樣就限制了開(kāi)關(guān)的電流，防止電流過(guò)大而燒毀(其實(shí)這是一個(gè)恒流結(jié)構(gòu)，將開(kāi)關(guān)管的最大電流限制在140mA左右)。

變壓器左下方的繞組(取樣繞組)的感應(yīng)電壓經(jīng)整流二極管4148整流，22uF電容濾波后形成取樣電壓。為了分析方便，我們?nèi)∪龢O管C945發(fā)射極一端為地。那么這取樣電壓就是負(fù)的(-4V左右)，并且輸出電壓越高時(shí)，采樣電壓越負(fù)。取樣電壓經(jīng)過(guò)6.2V穩(wěn)壓二極管后，加至開(kāi)關(guān)管13003的基極。前面說(shuō)了，當(dāng)輸出電壓越高時(shí)，那么取樣電壓就越負(fù)，當(dāng)負(fù)到一定程度后，6.2V穩(wěn)壓二極管被擊穿，從而將開(kāi)關(guān)13003的基極電位拉低，這將導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)或者推遲開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通，從而控制了能量輸入到變壓器中，也就控制了輸出電壓的升高，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓輸出的功能。

而下方的1KΩ電阻跟串聯(lián)的2700pF電容，則是正反饋支路，從取樣繞組中取出感應(yīng)電壓，加到開(kāi)關(guān)管的基極上，以維持振蕩。右邊的次級(jí)繞組就沒(méi)有太多好說(shuō)的了，經(jīng)二極管RF93整流，220uF電容濾波后輸出6V的電壓。沒(méi)找到二極管RF93的資料，估計(jì)是一個(gè)快速回復(fù)管，例如肖特基二極管等，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源的工作頻率較高，所以需要工作頻率的二極管。這里可以用常見(jiàn)的1N5816、1N5817等肖特基二極管代替。

同樣因?yàn)轭l率高的原因，變壓器也必須使用高頻開(kāi)關(guān)變壓器，鐵心一般為高頻鐵氧體磁芯，具有高的電阻率，以減小渦流。

一、移動(dòng)通信手持機(jī)鋰電池的安全要求和試驗(yàn)方法

1.1 一般要求

本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電池的電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了一些建議，希望生產(chǎn)廠家在電池的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)能充分考慮到電池的安全性。

1.1.1 絕緣與配線(xiàn)

常見(jiàn)的電池外殼都是非金屬的，但有的電池也采用金屬外殼，后種情況下電池的電極終端與電池的金屬外殼之間的絕緣電阻在500V直流電壓下測(cè)量應(yīng)大于5M&O1527;，除非電池的電極終端與電池的金屬外殼有連通。

手機(jī)電池并非電池芯的簡(jiǎn)單組合，電池芯之外還有保護(hù)電路和控制電路，其內(nèi)部配線(xiàn)及絕緣應(yīng)充分滿(mǎn)足預(yù)計(jì)的最大電流、電壓和溫度的要求，配線(xiàn)的排布應(yīng)保證端子之間有足夠的間隙和絕緣穿透距離，內(nèi)部連接的整體性能應(yīng)充分滿(mǎn)足可能發(fā)生誤操作時(shí)的安全要求。

1.1.2 泄放

泄放的含義即電池或電池芯內(nèi)部的過(guò)高壓力在安全閥處釋放以防止其破裂或爆炸。標(biāo)準(zhǔn)要求電池或電池芯在內(nèi)部壓力過(guò)高達(dá)到一定限值時(shí)能以一定的速率將壓力泄放以防止電池的破裂、爆炸和自燃。如果電池的電池芯被封裝在外殼內(nèi)，則該封裝的形式和封裝的方法在正常操作過(guò)程中不應(yīng)引起電池過(guò)熱，也不應(yīng)約束內(nèi)部壓力的泄放。

1.1.3 溫度/電流管理

電池充電過(guò)程中，電池和充電器內(nèi)部的電路都會(huì)產(chǎn)生熱量，若散熱不佳導(dǎo)致熱量聚集會(huì)影響電池正常的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，造成電池的熱失效，因此，電池的設(shè)計(jì)應(yīng)能防止電池溫度的異常上升。必要時(shí)，電池的充電和放電應(yīng)設(shè)定安全限流，防止電流過(guò)大而產(chǎn)生過(guò)多熱量。

1.1.4 終端連接

電池外殼應(yīng)清晰地標(biāo)明終端的極性。終端的尺寸大小和形狀應(yīng)能確保承載預(yù)計(jì)的最大電流。外部終端表面應(yīng)采用機(jī)械性能良好并耐腐蝕的導(dǎo)電材料。終端應(yīng)設(shè)計(jì)成最不可能發(fā)生短路的樣式。

1.1.5 電池芯裝配成電池

電池芯與所裝配電池的容量應(yīng)緊密匹配，裝配在同一電池里的電池芯應(yīng)結(jié)構(gòu)相同，化學(xué)成分相同，并且是同一廠家生產(chǎn)的。不同廠家生產(chǎn)的電池芯在電解液和電極材料等方面均會(huì)有所差異，如此規(guī)定的目的是為了保證裝配在同一電池中電池芯的一致性，防止落后電池芯造成整個(gè)電池技術(shù)指標(biāo)和安全性能的下降。

1.2 正常使用時(shí)的安全要求

考慮到試驗(yàn)的一致性及各電池試驗(yàn)結(jié)果具有可比性，試驗(yàn)所用電池芯或電池的生產(chǎn)日期應(yīng)在3個(gè)月以?xún)?nèi)，但并不表示電池3個(gè)月后安全性能會(huì)下降。常態(tài)試驗(yàn)在20℃±5℃的環(huán)境溫度下進(jìn)行。

1.2.1 連續(xù)低倍率充電

完全充電的電池芯以額定的低倍率電流0.01C5 A持續(xù)充電28天后，應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

1.2.2 振動(dòng)

用完全充電的電池芯或電池進(jìn)行X、Y、Z三個(gè)方向的振動(dòng)試驗(yàn)，振動(dòng)源單振幅0.76mm (雙振幅1.52mm), 頻率變化率1Hz/min, 頻率范圍10Hz到55Hz，往返振動(dòng)90 min±5min后，電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

1.2.3 高溫性能

完全充電的電池置于70℃±2℃恒溫箱中，保持7小時(shí)，然后取出置于室溫條件下，檢查其外觀，其外殼應(yīng)無(wú)變形或其變形不會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部元件暴露出來(lái)。

1.2.4 溫度循環(huán)

完全充電的電池或電池芯置于可強(qiáng)制調(diào)溫的恒溫箱中，按下列程序做 -20℃ 到 +75℃ 的溫度循環(huán)：

（1）30min內(nèi)使恒溫箱的溫度升到75℃±2℃，并在此溫度下保持4h；

（2）30min內(nèi)使恒溫箱的溫度降到20℃±5℃，并在此溫度下保持2h；

（3）30min內(nèi)使恒溫箱的溫度降到 -20℃±2℃，并在此溫度下保持4h；

（4）30min內(nèi)使恒溫箱的溫度升到20℃±5℃，并在此溫度下保持2h；

（5）再重復(fù)1-4的步驟做4個(gè)循環(huán)；

（6）第5次循環(huán)完成后，電池保存2h再作檢查，應(yīng)符合相關(guān)要求。

該試驗(yàn)可以在一個(gè)可強(qiáng)制調(diào)溫的恒溫箱中進(jìn)行，也可以在3個(gè)不同溫度的恒溫箱之間進(jìn)行。試驗(yàn)后，電池芯或電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

1.2.5 低壓性能

完全充電的電池芯置于溫度為20℃±5℃ 的真空干燥箱中，抽真空使氣壓小于11.6kpa后保持6小時(shí)后，應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

1.3 可能發(fā)生誤操作時(shí)的安全要求

1.3.1 外部短路

完全充電的電池或電池芯分別在20℃±5℃和55℃±5℃的環(huán)境中放置 2h。然后，用連線(xiàn)短接每個(gè)電池芯或電池的正負(fù)極終端并確保全部外部電阻小于100mΩ。短接后，保持24h，到電池芯或電池外殼的溫度下降到電池芯或電池原始溫度+電池芯或電池短路后的最大溫升×20%。試驗(yàn)后，電池或電池芯應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.2 自由跌落

完全充電的電池芯或電池以任意方式從1米高處自由跌落到水泥地面3次后，應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.3 機(jī)械碰撞

在20℃±5℃環(huán)境中，完全充電的電池承受X、Y、Z三個(gè)方向的碰撞。如果電池只有兩個(gè)對(duì)稱(chēng)軸，只作兩個(gè)方向的碰撞。在最初3ms內(nèi)的平均加速度應(yīng)≥75gn，最高加速度應(yīng)在125gn 和 175gn之間。碰撞1000次±10次后，電池應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。

1.3.4 熱沖擊

完全充電的電池芯，置于一個(gè)烘箱中加熱。烘箱的溫度以（5±2）℃/min的速率上升至130℃±2℃，保持10min，電池芯應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.5 耐擠壓性能

完全充電的電池芯置于兩平行平板間，施加擠壓力為13kN±1kN，一旦達(dá)到最大壓力或壓力突然下降1/3，即可卸壓。對(duì)圓形或方形電池芯進(jìn)行擠壓試驗(yàn)時(shí)，要使電池芯的縱軸與擠壓設(shè)備扁平表面保持平行。方形電池芯要沿其縱軸旋轉(zhuǎn)90°，以便電池芯的寬邊和窄邊都能受到擠壓的作用，外殼為鋁塑復(fù)合膜的電池芯只做寬面的擠壓。試驗(yàn)后，電池芯應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.6 沖擊

完全充電的電池芯置于一個(gè)扁平表面上，將一個(gè)半徑為8mm、質(zhì)量為10kg的棒垂直置于樣品中心的正上方，從600mm 高度處落下作用到樣品上。圓柱形或方形電池芯在接受沖擊試驗(yàn)時(shí)，其縱軸要平行于扁平表面，垂直于棒的縱軸。方形電池芯要沿其縱軸旋轉(zhuǎn)90°以便電池芯的寬邊和窄邊都能受到?jīng)_擊作用。外殼為鋁塑復(fù)合膜的電池芯只做寬面的沖擊試驗(yàn)。每只樣品只能接受一次沖擊試驗(yàn)，每次試驗(yàn)只能使用一只樣品。試驗(yàn)后，電池芯應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.7 過(guò)充性能

完全放電的電池芯，以≥10V的電壓、0.2C5A的電流充電12.5h后，應(yīng)不起火、不爆炸。

1.3.8 強(qiáng)制放電性能

完全放電的電池芯承受1C5A電流強(qiáng)制放電90min后，應(yīng)不起火、不爆炸。

外部短路試驗(yàn)、自由跌落試驗(yàn)、熱沖擊試驗(yàn)、耐擠壓性能試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、過(guò)充性能試驗(yàn)、強(qiáng)制放電性能試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)，電池或電池芯的外殼均可能發(fā)生變化，漏液很難避免，但尚未影響安全性，因此標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)這些試驗(yàn)沒(méi)有要求不漏液。

1.4 安全標(biāo)識(shí)

安全標(biāo)識(shí)的作用應(yīng)引起足夠的重視，電池本身應(yīng)具有安全警示，并且附加適當(dāng)?shù)木媛暶?，需檢查確認(rèn)標(biāo)識(shí)的一致性。另外，電池的說(shuō)明書(shū)中應(yīng)寫(xiě)清合適的使用指導(dǎo)和推薦的充電方法等。

二、移動(dòng)通信手持機(jī)鋰電池充電器的安全要求和試驗(yàn)方法

市場(chǎng)上的電池充電器形色各異，有的使用電源線(xiàn)，有的不使用。直接插入式充電器不使用電源線(xiàn)，電源插頭和充電器外殼構(gòu)成一完整部件，其重量靠墻上插座來(lái)承載，市場(chǎng)上常見(jiàn)的“坐充”就是這類(lèi)充電器。使用電源線(xiàn)的充電器，與電源連接的方式又分兩種：可拆卸的和不可拆卸的。可拆卸的電源軟線(xiàn)利用適當(dāng)?shù)碾娖鬟B接器與充電器連接以供電，不可拆卸的電源軟線(xiàn)固定在充電器上或與充電器裝配在一起來(lái)供電。

市場(chǎng)中有的產(chǎn)品稱(chēng)為充電器，但實(shí)際上是適配器，我們有必要區(qū)分這兩種功能。適配器主要是把交流市電轉(zhuǎn)換成直流電，根據(jù)電池的規(guī)格提供相應(yīng)的電壓電流，一般采用恒壓恒流方式，能夠隔離主電壓和危險(xiǎn)電壓，對(duì)市電波動(dòng)有一定耐受力，需要時(shí)可安全關(guān)斷。而充電器的主要功能是把充電電流限制在一個(gè)安全水平上，主要采用恒流方式，能檢測(cè)充電的完成，根據(jù)某種算法終止充電以延長(zhǎng)電池壽命，若發(fā)現(xiàn)電池異?？山K止充電。這兩種功能可分別實(shí)現(xiàn)，也可組合在一個(gè)物理實(shí)體中。GSM手機(jī)通常包含充電功能，與手機(jī)配套的只需適配器，而CDMA手機(jī)往往不包含充電功能，這樣減少了手機(jī)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和工作狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的熱量。理解這些概念有助于更有針對(duì)性地使用該標(biāo)準(zhǔn)。

2.1交流輸入電壓

充電器的額定輸入電壓為交流220 V，頻率為50 Hz，為了保證安全性，充電器應(yīng)能承受市電一定范圍內(nèi)的波動(dòng)，標(biāo)準(zhǔn)中要求的電壓波動(dòng)范圍是其額定值的85 ％～110 ％，頻率的波動(dòng)范圍是±2 Hz。

2.2 電源線(xiàn)組件

（1）電源線(xiàn)組件應(yīng)符合GB2099的要求；

（2）電源線(xiàn)組件的額定值應(yīng)大于充電器電源要求的額定值；

（3）電源軟線(xiàn)的導(dǎo)線(xiàn)截面積應(yīng)不小于0.75mm2；

（4）電源線(xiàn)組件中的電源軟線(xiàn)應(yīng)符合下列要求：

*如果電源軟線(xiàn)是橡皮絕緣，則應(yīng)是合成橡膠，應(yīng)符合GB5013對(duì)通用橡膠護(hù)套軟電纜的要求；

*如果電源軟線(xiàn)是聚氯乙烯絕緣的，應(yīng)符合GB5023對(duì)輕型聚氯乙烯護(hù)套軟線(xiàn)的要求。

2.3 隔離變壓器

安全隔離變壓器在構(gòu)造上應(yīng)保證在出現(xiàn)單一絕緣故障和由此引起的其他故障時(shí)，不會(huì)使安全特低電壓繞組上出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓。隔離變壓器應(yīng)按照GB4943中附錄C的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

2.4 說(shuō)明和標(biāo)牌的要求

2.4.1 一般要求

廠家應(yīng)向用戶(hù)提供足夠的資料，以確保用戶(hù)在按廠家的規(guī)定使用時(shí)，不會(huì)引起本標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的危險(xiǎn)。應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)體中文書(shū)寫(xiě)。標(biāo)記應(yīng)是耐久和醒目的，能承受標(biāo)記耐久性試驗(yàn)。首先用一塊蘸有水的棉布擦拭15s，然后再用一塊蘸有汽油的棉布擦拭15s，標(biāo)牌應(yīng)清晰，不應(yīng)輕易被揭掉，不應(yīng)出現(xiàn)卷邊。

2.4.2 說(shuō)明書(shū)

廠家應(yīng)提供必要的使用說(shuō)明書(shū)，對(duì)充電器在操作、維修、運(yùn)輸或儲(chǔ)存時(shí)有可能引起危險(xiǎn)的情況提醒用戶(hù)特別注意。

2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

2.5.1 穩(wěn)定性

直接插在墻壁插座上、靠插腳來(lái)承載其重量的充電器，不應(yīng)使墻壁插座承受過(guò)大的應(yīng)力?？赏ㄟ^(guò)插座應(yīng)力試驗(yàn)檢驗(yàn)其是否合格。充電器應(yīng)按正常使用情況，插入到一個(gè)已固定好的沒(méi)有接地接觸件的插座上，該插座可以圍繞位于插座嚙合面后面8mm的距離處，與管件接觸件中心線(xiàn)相交的水平軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。為保持嚙合面垂直而必須加到插座上的附加力矩不應(yīng)超過(guò)0.25Nm。

2.5.2 結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)

電池極性接反以及強(qiáng)制充電或放電可能導(dǎo)致危險(xiǎn)，所以在設(shè)計(jì)上應(yīng)有防止極性接反以及防止強(qiáng)制充放電的措施。將起保護(hù)作用的任何元件一次一個(gè)地短路或開(kāi)路，并強(qiáng)迫充放電各2小時(shí)，充電器應(yīng)不起火、不爆炸。

2.5.3 防觸及性（電擊及能量危險(xiǎn)）

充電器正常使用時(shí)應(yīng)具有防觸及性，防止電擊及能量危險(xiǎn)。

如果特低電壓電路的外部配線(xiàn)的絕緣是操作人員可觸及的，則該配線(xiàn)應(yīng)：

*不會(huì)受到損壞或承受應(yīng)力；

*不需要操作人員接觸。

2.5.4 連接布線(xiàn)

（1）對(duì)使用不可拆卸的電源軟線(xiàn)的充電器應(yīng)裝有緊固裝置：

*導(dǎo)線(xiàn)在連接點(diǎn)不承受應(yīng)力；

*導(dǎo)線(xiàn)的外套不受磨損；

*電源軟線(xiàn)應(yīng)能承受拉力試驗(yàn)，電源軟線(xiàn)應(yīng)承受30N的穩(wěn)定拉力25次，拉力沿最不利的方向施加，每次施加時(shí)間為1s，電源軟線(xiàn)應(yīng)不被拉斷；

*電源軟線(xiàn)緊固裝置應(yīng)由絕緣材料制成，或由具有符合附加絕緣要求的絕緣材料的襯套制成。

（2） 電源軟線(xiàn)入口開(kāi)孔處應(yīng)裝有軟線(xiàn)入口護(hù)套，或者軟線(xiàn)入口或襯套應(yīng)具有光滑圓形的喇叭口，喇叭口的曲率半徑至少等于所連接最大截面積的軟線(xiàn)外徑的1.5倍。

軟線(xiàn)入口護(hù)套應(yīng)：

*設(shè)計(jì)成防止軟線(xiàn)在進(jìn)入充電器入口處過(guò)分彎曲；

*用絕緣材料制成；

*采用可靠的方法固定；

*伸出充電器外超過(guò)入口開(kāi)孔的距離至少為該軟線(xiàn)外徑的5倍，或者對(duì)扁平軟線(xiàn)，至少為該軟線(xiàn)截面長(zhǎng)邊尺寸的5倍。

2.6 外殼表面

當(dāng)用戶(hù)碰觸到電池外殼時(shí)，其溫度不應(yīng)造成用戶(hù)的突然反應(yīng)使他受傷，人對(duì)溫度的反應(yīng)不僅是度數(shù)的高低，還取決于外殼材料的傳導(dǎo)特性和熱容量，60℃的金屬外殼比70℃的塑料外殼感覺(jué)要燙，UL和IEC的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)非金屬外殼溫升的規(guī)定不超過(guò)50℃，而手機(jī)電池的外殼絕大部分是非金屬材料，因此本標(biāo)準(zhǔn)借鑒了該規(guī)定，要求如下：充電器額定工作2小時(shí)后，測(cè)量其外殼表面溫度變化小于1℃/h即認(rèn)為溫度穩(wěn)定，此時(shí)測(cè)量其外殼表面溫升應(yīng)小于50℃。

2.7 輸出短路保護(hù)

充電器應(yīng)有短路的自動(dòng)保護(hù)功能。將充電器輸出短路，充電器應(yīng)能自動(dòng)保護(hù)，故障排除后應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)工作。

2.8 絕緣電阻

在常溫條件下，用絕緣電阻測(cè)試儀直流500 V電壓，對(duì)充電器主回路的一次電路對(duì)外殼、二次電路對(duì)外殼及一次電路對(duì)二次電路進(jìn)行測(cè)試，充電器的絕緣電阻應(yīng)不低于2 MΩ。

2.9 絕緣強(qiáng)度

用耐壓測(cè)試儀對(duì)充電器進(jìn)行絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)，且充電器必須是在進(jìn)行完絕緣電阻試驗(yàn)并符合要求后才能進(jìn)行絕緣強(qiáng)度的試驗(yàn)。

一次電路對(duì)外殼、一次電路對(duì)二次電路應(yīng)能承受50 Hz、有效值為1500 V的交流電壓（漏電流≤10 mA），二次電路對(duì)外殼應(yīng)能承受50 Hz、有效值為500 V的交流電壓（漏電流≤10 mA），應(yīng)無(wú)擊穿與無(wú)飛弧現(xiàn)象。試驗(yàn)電壓應(yīng)從小于一半規(guī)定電壓值處逐步升高，達(dá)到規(guī)定電壓值時(shí)持續(xù)1 min。

2.10 異常工作及故障條件下的要求

充電器的設(shè)計(jì)應(yīng)能盡可能限制因機(jī)械、電氣過(guò)載或故障、異常工作或使用不當(dāng)而造成起火或電擊危險(xiǎn)。變壓器過(guò)載試驗(yàn)按照GB4943中附錄C1的要求進(jìn)行。可模擬下列故障條件：

*一次電路中任何元器件的失效；

*二次電路中任何元器件的失效。

2.11 材料的可燃性要求

充電器外殼和印制板及元器件所用的材料應(yīng)能使引燃危險(xiǎn)和火焰蔓延減小到最低限度，為V－2級(jí)或更優(yōu)等級(jí)。在進(jìn)行耐熱及防火試驗(yàn)時(shí)，V-0級(jí)材料可以燃燒或灼熱，但其持續(xù)時(shí)間平均不超過(guò)5s，在燃燒時(shí)所釋放的灼熱微?；蛉紵温湮锊粫?huì)使脫脂棉引燃。V-1級(jí)材料可以燃燒或灼熱，但其持續(xù)時(shí)間平均不超過(guò)25s，在燃燒時(shí)所釋放的灼熱微粒或燃燒滴落物不會(huì)使脫脂棉引燃。V-2級(jí)材料可以燃燒或灼熱，但其持續(xù)時(shí)間平均不超過(guò)25s，在燃燒時(shí)所釋放的灼熱微?；蛉紵温湮飼?huì)使脫脂棉引燃。進(jìn)行本試驗(yàn)時(shí)可能會(huì)冒出有毒的煙霧，在適用的情況下，試驗(yàn)可以在通風(fēng)柜中進(jìn)行，或者在通風(fēng)良好的房間內(nèi)進(jìn)行，但是不能出現(xiàn)可能使試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效的氣流。

試驗(yàn)火焰應(yīng)利用本生燈獲得，本生燈燈管內(nèi)徑為9.5mm±0.5mm，燈管長(zhǎng)度從空氣主進(jìn)口處向上約為100mm。本生燈要使用熱值約為37MJ/m3的燃?xì)?。?yīng)調(diào)節(jié)本生燈的火焰，使本生燈處于垂直位置，同時(shí)空氣進(jìn)氣口關(guān)閉時(shí)，火焰的總高度約為20mm。火焰頂端應(yīng)與樣品接觸，燒30s，然后移動(dòng)火焰停燒60s，再在同一部位燒30s。

在試驗(yàn)期間，當(dāng)試驗(yàn)火焰第二次撤離后，樣品延續(xù)燃燒不應(yīng)超過(guò)1min，且樣品不應(yīng)完全燒盡。

2.12 自由跌落試驗(yàn)

充電器從1m高度處自由跌落到硬木表面3次，其表面應(yīng)無(wú)裂痕等損壞。

2.13 濕熱試驗(yàn)

試驗(yàn)方法按GB/T 2423.9 – 2001 中“試驗(yàn) Cb” 的要求進(jìn)行。產(chǎn)品無(wú)包裝，試驗(yàn)嚴(yán)酷等級(jí)為：溫度 40 ℃±2 ℃，相對(duì)濕度（93±3）％RH，試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為2 d。試驗(yàn)后應(yīng)符合4.7.2的要求。

3 小結(jié)

本標(biāo)準(zhǔn)在制訂過(guò)程中借鑒了國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如IEC62133、IEC61960、UL1642、UL2045等，參考了GB 4943 – 2001《信息技術(shù)設(shè)備的安全》等標(biāo)準(zhǔn)，力求標(biāo)準(zhǔn)條款適合我國(guó)國(guó)情，試驗(yàn)方法具有可操作性。本標(biāo)準(zhǔn)在編制過(guò)程中遵循了《ISO技術(shù)工作導(dǎo)則》中的可證實(shí)原則:即規(guī)定的技術(shù)要求能用試驗(yàn)方法加以論證,若暫時(shí)沒(méi)有科學(xué)的方法進(jìn)行試驗(yàn)或檢驗(yàn),以及不能穩(wěn)定可靠地得出確切檢驗(yàn)結(jié)果時(shí),就不將這樣的條款列進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。

部分安全試驗(yàn)分別針對(duì)鋰電池和鋰電池芯，因此該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋰電池和鋰電池芯分別進(jìn)行了定義。充電器的安全性不能僅僅通過(guò)輸出特性的檢查來(lái)確定，因?yàn)檩敵鎏匦粤己貌⒉荒鼙Ｕ铣潆娖鞯目煽啃?，所以該?biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)充電器的全面性能進(jìn)行考察，包括對(duì)變壓器、電源線(xiàn)等元器件的安全要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。充電器應(yīng)保證在故障條件下都不對(duì)人身安全構(gòu)成威脅，所以該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此做了規(guī)定。充電器除應(yīng)具有電氣防護(hù)功能外，也應(yīng)具有防火防護(hù)功能，根據(jù)同類(lèi)產(chǎn)品的要求，該標(biāo)準(zhǔn)將其防火材料等級(jí)規(guī)定為V-2級(jí)。

鋰離子電池的工作

鋰離子電池的工作機(jī)理是：電池充電時(shí)，正極材料中的鋰形成離子溶出，嵌入到負(fù)極改性石墨層中;電池放電時(shí)，鋰離子從石墨層中脫嵌，穿過(guò)隔離膜回填到正極鈷氧化鋰的層狀結(jié)構(gòu)中。隨充放電的進(jìn)行鋰離子不斷的從正極和負(fù)極中嵌入和脫出，所以也有人稱(chēng)其為“搖椅電池”鋰離子電池單體的額定電壓為 3.6V,充電限制電壓為 4.2V，放電限制電壓為 2.5V

鋰離子電池的充電過(guò)程分為兩個(gè)步驟：先是恒流充電，其電流恒定，電壓不斷升高，當(dāng)電壓充到 4.2V 的時(shí)候自動(dòng)轉(zhuǎn)換為恒壓充電，在恒壓充電時(shí)電壓恒定，電流是越來(lái)越小的直到充電電流小于預(yù)先設(shè)定值為止，所以有人用直充對(duì)手機(jī)電池進(jìn)行充電的時(shí)候明明電量顯示已經(jīng)滿(mǎn)格了，可是還是顯示正在充電，其實(shí)這個(gè)時(shí)候的電壓已經(jīng)達(dá)到了 4.2V 所以電量顯示為滿(mǎn)格，那時(shí)就是在進(jìn)行恒壓充電過(guò)程，那么有人也許會(huì)問(wèn)，為什么要進(jìn)行恒壓充電呢，直接用恒流充到 4.2V 不就行了嗎，其實(shí)很容易解釋?zhuān)驗(yàn)槊恳粋€(gè)電池都有一定的內(nèi)阻，當(dāng)用恒流進(jìn)行充電到 4.2V 的時(shí)候，這個(gè) 4.2V 其實(shí)并不是電池實(shí)際的電壓，而是電池的電壓加上電池內(nèi)阻上消耗的電壓之和，如果電流很大那么在內(nèi)阻上消耗的電壓也就很大，所以那是實(shí)際電池的電壓可能比 4.2V 小很多，所以要用恒壓充電過(guò)程，把充電的電流慢慢降下來(lái)，這樣電池的實(shí)際電壓就很接近 4.2V 。

詳細(xì)介紹了一種開(kāi)關(guān)型充電器，該充電器采用了RCC型開(kāi)關(guān)電源，即振蕩抑制型變換器，它與PWM型開(kāi)關(guān)電源有一定的區(qū)別。PWM型開(kāi)關(guān)電源由獨(dú)立的取樣誤差放大器和直流放大器組成脈寬調(diào)制系統(tǒng);而RCC型開(kāi)關(guān)電源只是由穩(wěn)壓器組成電平開(kāi)關(guān)，控制過(guò)程為振蕩狀態(tài)和抑制狀態(tài)。由于PWM型開(kāi)關(guān)電源中的開(kāi)關(guān)管總是周期性的通斷，系統(tǒng)控制只是改變每個(gè)周期的脈沖寬度，而RCC型開(kāi)關(guān)電源的控制過(guò)程并非線(xiàn)性連續(xù)變化，它只有兩個(gè)狀態(tài)：當(dāng)開(kāi)關(guān)電源輸出電壓超過(guò)額定值時(shí)，脈沖控制器輸出低電平，開(kāi)關(guān)管截止;當(dāng)開(kāi)關(guān)電源輸出電壓低于額定值時(shí)，脈沖控制器輸出高電平，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通。當(dāng)負(fù)載電流減小時(shí)，濾波電容放電時(shí)間延長(zhǎng)，輸出電壓不會(huì)很快降低，開(kāi)關(guān)管處于截止?fàn)顟B(tài)，直到輸出電壓降低到額定值以下，開(kāi)關(guān)管才會(huì)再次導(dǎo)通。開(kāi)關(guān)管的截止時(shí)間取決于負(fù)載電流的大小。開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通/截止由電平開(kāi)關(guān)從輸出電壓取樣進(jìn)行控制。因此這種電源也稱(chēng)非周期性開(kāi)關(guān)電源。

20V市電經(jīng)VD1～VD4橋式整流后在V2的集電極上形成一個(gè)300V左右的直流電壓。由V2和開(kāi)關(guān)變壓器組成間歇振蕩器。開(kāi)機(jī)后，300V直流電壓經(jīng)過(guò)變壓器初級(jí)加到V2的集電極，同時(shí)該電壓還經(jīng)啟動(dòng)電阻R2為V2的基極提供一個(gè)偏置電壓。由于正反饋?zhàn)饔茫琕2 Ic迅速上升而飽和，在V2進(jìn)入截止期間，開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓使VD7導(dǎo)通，向負(fù)載輸出一個(gè)9V左右的直流電壓。開(kāi)關(guān)變壓器的反饋繞組產(chǎn)生的感應(yīng)脈沖經(jīng)VD5整流、C1濾波后產(chǎn)生一個(gè)與振蕩脈沖個(gè)數(shù)呈正比的直流電壓。此電壓若超過(guò)穩(wěn)壓管VD17的穩(wěn)壓值，VD17便導(dǎo)通，此負(fù)極性整流電壓便加在V2的基極，使其迅速截止。V2的截止時(shí)間與其輸出電壓呈反比。VD17的導(dǎo)通/截止直接受電網(wǎng)電壓和負(fù)載的影響。電網(wǎng)電壓越低或負(fù)載電流越大，VD17的導(dǎo)通時(shí)間越短，V2的導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)，反之，電網(wǎng)電壓越高或負(fù)載電流越小，VD5的整流電壓越高，VD17的導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)，V2的導(dǎo)通時(shí)間越短。V1是過(guò)流保護(hù)管，R5是V2 Ie的取樣電阻。當(dāng)V2 Ie過(guò)大時(shí)，R5上的電壓降使V1導(dǎo)通，V2截止，可有效消除開(kāi)機(jī)瞬間的沖擊電流，同時(shí)對(duì)VD17的控制功能也是一種補(bǔ)償。VD17以電壓取樣來(lái)控制V2的振蕩時(shí)間，而V1是以電流取樣來(lái)控制V2振蕩時(shí)間的。

如果是為鎳鎘、鎳氫電池充電，由于這類(lèi)電池存在一定的記憶效應(yīng)，需不定時(shí)對(duì)其進(jìn)行放電。SW1是鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池充電轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。SW1與精密基準(zhǔn)電源SL431為運(yùn)放LM324⑨提供兩個(gè)不同的精密基準(zhǔn)源，由SW1切換。在給鎳鎘、鎳氫電池充電時(shí)，LM324⑨腳的基準(zhǔn)電壓約0。09V(空載);在給鋰離子電池充電時(shí)，LM324⑨腳的基準(zhǔn)電壓約為0。08V(空載)，這種設(shè)計(jì)是由這兩種類(lèi)型電池特有的化學(xué)特性決定的。按下SW2，V5基極瞬間得一低電平而導(dǎo)通，可充電池上的殘余電壓通過(guò)V5的ec極在R17上放電，同時(shí)放電指示燈VD14點(diǎn)亮。在按下SW2后會(huì)隨即釋放，這時(shí)可充電池上的殘余電壓通過(guò)R16、R13分壓，C9濾波后為V4的基極提供一個(gè)高電平，V4導(dǎo)通，這相當(dāng)于短接SW2。隨著放電時(shí)間的延長(zhǎng)，可充電池上的殘余電壓也越來(lái)越低，當(dāng)V4基極上的電壓不能維持其繼續(xù)導(dǎo)通時(shí)，V4截止，放電終止，充電器隨即轉(zhuǎn)入充電狀態(tài)。

由于鋰電不存在記憶效應(yīng)，當(dāng)電池低于3V時(shí)便不能開(kāi)機(jī)，其殘余電壓經(jīng)電阻R40、R41分壓后得到2。53V送入運(yùn)算放大器的同相端③、⑤、⑩腳，由于LM324⑨腳電壓在負(fù)載下始終為2。66V，因此⑧腳輸出低電平，V3導(dǎo)通，+9V電壓通過(guò)V3 ec極、VD8向可充電池充電。IC1 d在電容C6的作用下，{14}腳輸出的是脈沖信號(hào)，由于IC1⑧腳為低電平，因此VD12處于閃爍狀態(tài)，以指示電池正在充電，對(duì)應(yīng)容量為20%。隨著充電時(shí)間的延長(zhǎng)，可充電池上的電壓逐漸上升。當(dāng)R40、R41的分壓值約等于2。58V時(shí)，即IC1③腳等于2。58V時(shí)，IC1②腳經(jīng)電阻分壓后得2。57V，其①腳輸出高電平(由于在充電時(shí)，IC1⑨腳電壓始終是2。66V，V6導(dǎo)通;反之在空載時(shí)，IC1⑨腳為0。08V，V6截止)，VD10、VD11點(diǎn)亮，對(duì)應(yīng)指示容量為40%、60%。當(dāng)R40、R41的分壓值上升到2。63V時(shí)，即IC1⑤腳等于2。63V，其⑥腳經(jīng)電阻分壓后得2。63V，⑦腳輸出高電平，VD9點(diǎn)亮，對(duì)應(yīng)充電容量為80%。只有IC1⑩腳電壓≥2。66V時(shí)，⑧腳才輸出高電平，VD13點(diǎn)亮，對(duì)應(yīng)充電容量為100%。即使VD13點(diǎn)亮?xí)r，VD12仍處于閃爍狀態(tài)，這表示電池仍未達(dá)到完全飽和。只有IC1⑧腳電壓>6。5V時(shí)，VD12才逐漸熄滅，表示電池完全充至飽和。

VD16在電路中起過(guò)充、過(guò)流保護(hù)作用，VD8起反向保護(hù)作用，避免充電器斷電后，電池反向放電。

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