体积小功率大的旅行充电器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种便携式充电器，特别涉及一种体积小功率大的适宜旅行用的便携式充电器。
【背景技术】
[0002]现有技术中用于给手机充电的普通充电器的输出功率大都是10W(5V/2A)，而普通的12.5W充电器由于其内部电路中变压器采用的磁芯为EE19，Ae值为23mm2，导致其体积较大、携带不方便和温度较高，又由于其所用的整流器件多为肖特基管，因而其效率低、功耗大。因此，其满足不了当前发展较快的手机要求。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、耗能低且易于实现批量生产的体积小功率大的旅行充电器。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
[0005]本发明的体积小功率大的旅行充电器，包括机壳和置于机壳内的电源控制电路，该旅行充电器输出功率可达12.5W，所述电源控制电路中的变压器所用磁芯为EE16加宽行磁芯，该磁芯有效横截面积与其最大外围截面积的比值为1: (3.36 一 4.0)，该磁芯的Ae值达 31.9mm2— 38.5mm 2。
[0006]所述电源控制电路采用反激式同步整流电路输出。
[0007]所述同步整流电路包括初级开关管、初级脉冲调制芯片、变压器、次级开关管和同步整流芯片，其中，
[0008]初级开关管的漏极接于变压器初级线圈的同名端，其源极通过第十电阻接地，其栅极通过第八电阻接于初级脉冲调制芯片；
[0009]次级开关管的漏极接于次级线圈的异名端，其源极接于USB负电压输出端，其栅极通过第十六电阻接于所述的同步整流芯片；
[0010]所述变压器次级线圈的同名端接于USB正电压输出端，其初级线圈的异名端通过第一电感和桥堆接交流输入端。
[0011]所述同步整流芯片是型号为IW671的芯片，所述初级脉冲调制芯片是型号为IW1699的芯片。
[0012]所述初级开关管和次级开关管为英飞凌酷M0S管。
[0013]所述电源控制电路的交流输入端与该旅行充电器插头之间采用单片弹片铆接连接结构。
[0014]所述机壳的长X宽X厚不大于38_X37_X20mm。
[0015]与现有技术相比，本发明在电源控制电路所用的变压器中采用自我研发的EE16加宽行磁芯，该磁芯有效横截面积与其最大外围截面积的比值为1: (3.36 一 4.0)，该磁芯的Ae值可达38.5mm2。由此，在较小尺寸的磁芯上设计出体积小、输出功率可达 12.5ff(5V/2.5A)的充电器。本发明结构简单、耗能小、发热量低。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的外形示意图。
[0017]图2为本发明的电路原理图。
[0018]图3为现有技术与本发明的1C工作模式对照图。
[0019]图4为本发明的M0S管开通损耗示意图。
[0020]图5为本发明的磁芯侧视示意图。
[0021]图6为图5中磁芯的Y — Y向剖视图。
[0022]图7为本发明的弹片与PCB板连接示意图。
[0023]附图标记如下:
[0024]机壳1、电源控制电路2、磁芯3、初级开关管Q1、初级脉冲调制芯片U1、变压器T1、次级开关管Q2、同步整流芯片U2、第一电感L1、弹片4。
【具体实施方式】
[0025]如图1、5、6所不，本发明的体积小功率大的旅行充电器包括机壳1、置于机壳1内的电源控制电路2、连接在电源控制电路2上的交流插头和USB接口。
[0026]本发明的旅行充电器体积小(其机壳1的外形尺寸:1(长)Xw(宽)Xd(厚)不大于38mmX 37mmX 20mm)、输出功率高(输出功率可达5V/2.5A)。
[0027]本发明的特点是:所述电源控制电路2中的变压器T1所用磁芯3为自主研发的EE16加宽行磁芯3，该磁芯3有效横截面积(如图5、6所示，该有效横截面积是指DXC，该最大外围截面积是指AXC)与其最大外围截面积比为1: (3.36 - 4.0)，该磁芯3的Ae值达 31.9mm2— 38.5mm 2。
[0028]本发明有以下特点:
[0029]一.采用同步整流技术
[0030]如图2所示，所述电源控制电路2采用反激式同步整流电路。
[0031]所述同步整流电路包括初级开关管Q1、初级脉冲调制芯片U1、变压器T1、次级开关管Q2和同步整流芯片U2，其中，初级开关管Q1的漏极接于变压器T1初级线圈的同名端，其源极通过第十电阻R10接地，其栅极通过第八电阻R8接于初级脉冲调制芯片U1 ;次级开关管Q2的漏极接于次级线圈的异名端，其源极接于USB负电压输出端，其栅极通过第十六电阻R16接于所述的同步整流芯片U2 ;所述变压器T1次级线圈的同名端接于USB正电压输出端，其初级线圈的异名端通过第一电感L1和桥堆DB1接交流输入端。
[0032]同步整流芯片U2采用型号为IW671的芯片，所述初级脉冲调制芯片U1采用型号为IW1699的芯片。
[0033]1.工作原理:
[0034]当初级开关管Q1导通时，变压器T1初级绕组储能，变压器T1次级绕组“7”脚相对与“6”脚是正向电压，次级开关管Q2处于关闭状态，当初级开关管Q1关闭时后，变压器T1次级绕组“7”脚相对与“6”脚是负电压，当变压器T1次级绕组“7”脚的点位达到-15mV时候，同步整流芯片U2驱动次级开关管Q2开启，变压器T1释放能量，释放电流呈线性下降状态，次级开关管Q2开启后电流流过次级开关管Q2形成压降，因为次级开关管Q2电流是反向流通，所以次级开关管Q2上的压降也呈线性上升状态，变压器T1能量释放完后，次级开关管Q2管压降为零，为了让变压器T1能量完全释放，当变压器T1次级绕组“7”脚的点位达到15mV时候，同步整流芯片U2关断次级开关管Q2驱动，次级开关管Q2关闭，从而实现同步整流状态。
[0035]2.优点:
[0036]次级开关管Q2采用英飞凌酷M0S管，普通充电器的整流器件为肖特基，通常，M0S管的开通电阻比较小，本发明选用的次级开关管Q2导通阻抗为12πιΩ。
[0037]在流过次级开关管Q2为相同电流2.5A的情况下，M0S损耗P = 12.R = 0.075W ;普通肖特基压降为0.5V，损耗P = υ.Ι = 0.5X2.5 = 1.25W，所以同步整流线路大大减少了输出整流管的损耗，也降低了流过初级开关管Q1和变压器Τ1的电流，从而初级开关管Q1和变压器Τ1的发热量也降低了，充电器内部整体温度也跟着降低了。
[0038]二.选用品牌方案，初级脉冲调制芯片U1采用QR工作模式。
[0039]如图3所示，图中，横坐标为时间，纵坐标为M0S管两端的电压。
[0040]普通的充电器选用的是一般1C芯片，工作模式比较普通，开关管在震荡周期的随机时间内开通如图3中的上部曲线图所示，当M0S管两端电压比较高时，开关管开通时间比较长，开通损耗比较大。
[0041]本发明的初级脉冲调制芯片U1采用的是IW1699IC，初级开关管Q1的工作模式为QR模式，即当初级开关管Q1电压震荡到谷底的时候，初级开关管Q1开通，如图3中的下部曲线图所示，这样开通的时候初级开关管Q1两端的电压最低，开启时间比较短，开通损耗比较小。
[0042]三.所述初级开关管Q1和次级开关管Q2均选用英飞凌酷M0S管。
[0043]普通的充电器使用的M0S为平面普通M0S，导通阻抗比较大，开关速度比较慢，所以M0S的开关损耗和导通损耗都比较大。
[0044]本发明中的初级开关管Q1和次级开关管Q2，开通速度较快，导通阻抗比较小，所以开关损耗和导通损耗比较小，效率比较高，温升比较小，其开通损耗如图4所示。
[0045]四.选用ΑΕ值较大的磁芯3
[0046]普通12.5W充电器选用的磁芯3为ΕΕ19，Ae值为23_2。
[0047]本发明设计使用的是自己开模的EE16加宽行磁芯3，Ae值可达38.5mm2，本发明优选为35.1mm2。Ae值越大(通常，Ae值近似为图5、6中所示的DXC的面积)，输出相同功率的变压器T1绕组匝数越少，从而变压器T1的体积也就可以做的越小，本发明配合该磁芯3开发了配套骨架，从而使变压器T1体积做的最小。
[0048]变压器T1的Ae值越大，变压器T1绕组匝数越少，绕组的阻抗也就越小，所以变压器T1的铜损也就越小，变压器T1的温度也就越低，效率越高。
[0049]变压器T1的Ae值越大，变压器T1绕组匝数越少，初级和次级的耦合越好，从而变压器T1的效率也就越高，变压器T1的温度也就越低。
[0050]图5中的磁芯3各尺寸如下:
[0051]A: 16.50mm 土 0.50mm
[0052]B:5.65mm 土 0.25mm
[0053]C:7.80mm 土 0.30mm
[0054]D:4.50mm 土 0.25mm
[0055]E:11.90mm (最小值)
[0056]F:3.65mm 土 0.25mm
[0057]五.采用弹片4的组装结构
[0058]普通的充电器使用的是引线焊接的方式连接AC插头。
[0059]本发明使用单片弹片4铆接的方式连接交流插头和PCB板，如图7所示，此方式大大节省了 AC插脚占用PCB板上的空间问题，并方便组装，节省了空间并提升了生产效率。
【主权项】
1.一种体积小功率大的旅行充电器，包括机壳⑴和置于机壳⑴内的电源控制电路(2)，其特征在于:该旅行充电器输出功率可达12.5W，所述电源控制电路(2)中的变压器(T1)所用磁芯(3)为EE16加宽行磁芯，该磁芯(3)有效横截面积与其最大外围截面积的比值为 1: (3.36 — 4.0)，该磁芯(3)的 Ae 值达 31.9mm2- 38.5mm 202.根据权利要求1所述的体积小功率大的旅行充电器，其特征在于:所述电源控制电路(2)采用反激式同步整流电路输出。3.根据权利要求2所述的体积小功率大的旅行充电器，其特征在于:所述同步整流电路包括初级开关管(Q1)、初级脉冲调制芯片(U1)、变压器(T1)、次级开关管(Q2)和同步整流芯片(U2)，其中， 初级开关管(Q1)的漏极接于变压器(T1)初级线圈的同名端，其源极通过第十电阻(R10)接地，其栅极通过第八电阻(R8)接于初级脉冲调制芯片(U1); 次级开关管(Q2)的漏极接于次级线圈的异名端，其源极接于USB负电压输出端，其栅极通过第十六电阻(R16)接于所述的同步整流芯片(U2); 所述变压器(T1)次级线圈的同名端接于USB正电压输出端，其初级线圈的异名端通过第一电感(L1)和桥堆(DB1)接交流输入端。4.根据权利要求3所述的体积小功率大的旅行充电器，其特征在于:所述同步整流芯片(U2)是型号为IW671的芯片，所述初级脉冲调制芯片(U1)是型号为IW1699的芯片。5.根据权利要求3所述的体积小功率大的旅行充电器，其特征在于:所述初级开关管(Q1)和次级开关管(Q2)为英飞凌酷MOS管。6.根据权利要求3所述的体积小功率大的旅行充电器，其特征在于:所述电源控制电路(2)的交流输入端与该旅行充电器插头之间采用单片弹片(4)铆接连接结构。7.根据权利要求1所述的体积小功率大的旅行充电器，其特征在于:所述机壳(1)的长X宽X厚不大于38_X 37_X 20mm。
【专利摘要】一种结构简单、耗能低且易于实现批量生产的体积小功率大的旅行充电器。包括机壳和置于机壳内的电源控制电路，该旅行充电器输出功率可达12.5W，所述电源控制电路中的变压器所用磁芯为EE16加宽行磁芯，该磁芯有效横截面积与其最大外围截面积的比值为1：(3.36－4.0)，该磁芯的Ae值达31.9mm2－38.5mm2。由此，在较小尺寸的磁芯上设计出体积小、输出功率可达12.5W(5V/2.5A)的充电器。本发明结构简单、耗能小、发热量低。
【IPC分类】H02J7/02
【公开号】CN105406562
【申请号】CN201510822532
【发明人】刘昊, 游碧锋, 王朝辉
【申请人】东莞市奥海电源科技有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月24日