充电器设计之：控制和驱动电路

手机充电器的控制和驱动电路变换器使用的控制和驱动电路很多。从许多充电器制造商提供的全集成控制电路，到许多充电器工程师喜欢使用的分立元件设计都有应用。在前面充电器厂家玖琪实业有对合适的驱动电路的讨论。

为可靠工作，驱动和控制电路必须提供下列基本功能。

（1）软启动。它可减少浪涌电流和导通应力，导通时帮助防止输出电压超调。在推挽应用中还能防止由于双倍磁通效应引起的变压器磁心饱和。

（2）磁通居中。该电路分别控制着推挽应用中施加在上、下晶体管的脉冲以维持磁心中的平均磁通为零。可以使用各种方法。

（3）禁止交叉导通。两个功率晶体管瞬间同时导通引起交叉导通。这是因为即使每个元件的驱动脉冲不超过50%，功率元件中的储存时间可引起功率脉冲重叠，从而出现这种情况。可以使用固定的结束停止脉冲或有效的交叉导通禁止电路。

（4）限流。限流可以用于输入和输出，且必须使系统不出现短路情况。对于开关模式系统，建议使用恒流限制，因为这可防止非线性负载引起的停机。

（5）过压保护。在大电流系统中，一般是封锁变换器开关脉冲而不是使用SCR快速作用技术来提供过压保护。

（6）电压控制和隔离。对于所有工作条件都必须维持输出电压的稳定闭环控制。电路中输出与输入是隔离的，必须使用合适的隔离器件。这些隔离器件包括光耦合器、变压器和磁放大器。

注意：在输出性能要求不是非常严格的场合，为满足电压控制和附加需求可以使用变压器辅助绕组提供对原边电路的控制。

（7）原边过功率限制。对原边功率晶体管采用独立的限流可以防止许多可能的破坏这种方法可以避免交叉导通和变压器饱和。有时候有要求变压器副边短路不引起破坏性失败的特殊需求。

（8）输入欠压保护。控制电路应能识别输入电压的状态，只有当输入电压足够高时才允许工作，以得到良好的性能指标。保护电路中应提供磁滞以防止临界导通电压时的不规则振荡。

（9）辅助功能。电子闭锁（通常与TTL兼容）、同步、充电器良好标志、功率上升控制过程、输入射频干扰滤波、浪涌限流以及输出滤波器设计都已包括在各节。

双倍磁通效应

对于单端变压器和推挽平衡变压器工作方式上的差异总是不能完全被鉴别。单端正激或反激SAA电源适配器变换器只使用四分之一象限的B／H磁环，剩磁通是B，电感的保持范围通常相当小。

在推挽变压器中通常假设可以使用整个B／H磁环，每个周期，B从一Bmax增加到+Bmax，所以一个导通期间△B的全部变化是（2×B），通常使用该值计算原边匝数，结果推挽变压器所需的匝数是单端变压器所需匝数的一半。因此

可是，使用这种方法时充电器设计者应小心，因为△B并不总是2B，例如，考虑变换器刚导通的情况。磁心磁通密度是介于一B，和+B，之间的值（剩余值）。因此在头半个周期，2B的磁通变化可能使磁心进入饱和（故称之为“双倍磁通效应”）。因此在工作的最初几个周期，不能施加全电压和最大脉宽，并需采用软启动（即在工作的最初几个周期，必须缓慢增加脉冲宽度）。更进一步，如果在稳态情况下阶梯形饱和影响使磁心趋于饱和，则整个2B范围在两个方向都是无效的（这一点在暂态情况下要求脉宽快速变化是很重要）。因此在推挽变换器中确实需要对称性矫正。

由于这个原因，实际中常常降低△B的范围，使用的匝数多于上式计算所得的匝数以便为任何启动和对称性问题提供好的工作裕度。要求的裕度取决于对以上控制效果的好坏程度。