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充电器的电路保护方案

来源:安德普电源科技有限公司作者:高频智能充电机发布时间:2019-11-08 09:23

 

我们口中的大多数充电器准确的来说,应该是叫适配器。随着手机和平板电脑等智能手持设备的不断升级,娱乐和个性化应用也使设备的电池寿命成为一个死胡同。在现实生活中,我们经常会看到身边的朋友随身携带一个移动电源,没有这个电源,我们只能在任何时候找个地方给设备充电。因此,电源适配器作为一种标准产品已成为人们的必需品。
以苹果USB电源适配器为代表的小型化适配器越来越流行SMD微型化封装的电路元件越来越多,使得过去常用的充电器更加小巧精致,集美观和便携于一体。从内部电路重要的安全装置熔断器的应用角度,阐述了AEM技术引进的创新型smd250vacfuse-mf2410系列如何适应这一趋势,如何在这种小型交直流电源适配器上进行交流应用的布局以及如何满足“休息时间、休息时间、休息时间、休息时间、休息时间、休息时间、安全保障”的要求我们提倡的。
作为UMF的通用模块化保险丝,工程师在设计开始时必须考虑以下要求。
 
一、结构应满足小型设备用小型电源适配器的要求
以usbpower适配器为例,在这个层次上,结构限制了内部组件的体积。例如,硬币大小的PCB面积也使贴片元件成为工程师的首选。
图1 PCB区域的整体设计是硬币的大小,可以使外观变得迷你。
作为一种安全元件保险丝,mf2410通用模块保险丝满足了小体积和贴片工艺的要求与传统熔断器相比,MF具有明显的体积小的优点。
MF通用模块熔断器可以最大程度满足体积要求。

二适用于回流焊和波峰焊的表面贴装工艺
从生产工艺上看,AEM的MF保险丝材料和结构独特这种SMT生产工艺不仅节省了大量的人力和辅助材料成本。根据我们对客户使用smdfuse原因的调查,其中一个原因是插件的引脚弯曲导致保险丝体损坏。
其次,由于电源电路插件的元器件是必不可少的,生产厂家采用波峰焊的方法,保险丝需要承受波峰焊的高温与业内其他SMD陶瓷熔断器相比,AEM的UMF通用模块式熔断器采用环氧树脂,采用电镀通孔的连接方式,使熔断器与端部形成可靠的电气连接和机械连接由于在端部焊接过程中的热脱扣现象,不存在高温电阻。
 
三、基于电源电路设计的应用
USB电源适配器电路属于交直流电源电路,典型的开关电源如下:
开关电源电路组成图
开关电源主电路由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率转换电路、PWM控制器电路和输出整流滤波电路组成。辅助电路包括输入过电压保护电路、输出过电压保护电路、输出过电流保护电路、输出短路保护电路等。
一熔断器共用输入电路防雷试验考虑:
1.1条。交流输入防雷电路工作原理:
在雷电试验中,保护由Mov1、Mov2和mov3组成的电路:F1、F2、F3和fdg1当施加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,电阻值会降低,从而消耗压敏电阻上的高压电能如果电流过大,F1、F2和F3将烧毁保护电路当然,在实际的客户应用中,基于成本考虑,大多数制造商只在恶劣的环境中使用F2和F3典型的电路单元如下:
1.2计算差模雷击的熔断要求:
>>如果电路有阻抗(如MLV),则估计峰值约为理论值的60-70%;例如,典型的雷电电流波形和参数如下:
根据最新的IEC标准要求,至少进行10次四相角试验,计算如下:
差模500V时,i2t=0.5*(250A*70%)^2*30us=0.416a2s
据估算,差模500V时,熔断器所需i2t至少为0.46a2s,本期mf2410系列1A熔断器的i2t为0.6a2s,满足500V雷击要求。
差模1000V时,i2t=0.5*(500A*70%)^2*30us=1.83a2s
估计差模为1000V,要求大于2。mf24102a熔断器的i2t在该时间段内为3a2s,能满足该等级雷击的要求。
根据欧洲标准en55024和国家标准gb17618,电源(充电、适配器)标准为1000V差模和2000V共模因此,基于2410尺寸的mf2a保险丝满足差模1KV的雷电要求。
2上电浪涌保护
为了避免保险丝熔断异常,除了了解交直流电源的正常工作电流外,对工程师来说,计算和评估突入电流是非常重要的。电源电路中有大的储能元件。交流输入端的滤波网络主要抑制输入电源的电磁噪声和杂波信号,防止对电源的干扰和电源本身产生的高频杂波。如电路图所示,C5应在通电时充电由于瞬时充电电流大,形成保险丝熔断风险。在这种情况下,工程师需要计算和评估侵入电流,然后选择额定电流规格的保险丝例如,带有4.7uf电解电容器的10W电源适配器捕捉到的浪涌电流波形如下:
上述参数如下:涌入电流:ipeak=35.9a;持续时间:t≈30us
根据熔断器脉冲降低率计算inrushi2t=1/2*ipeak2*t=0.0019a2s,满足10万次通电浪涌的需要,熔断器i2t(热熔值)需要满足:
0.0019/20%=0.095A2S
因此,保险丝的i2t不小于0.095a2s,mf2410f0500tm及以上的保险丝从抗杂散浪涌角度满足要求三。UMF熔断器的通用性
除了满足电路的上述要求外,产品的通用性也是工程师要考虑的问题。作为一种安全装置,这样的小保险丝可以获得各国市场的安全认证,这也是客户订购的必要条件事实上,AEM的全球技术领先产品符合国际上最小尺寸的iec60127-4标准,并获得了欧洲、美国、CQC、KC、PSE、VDE等国家和地区的安全认证满足人们对保险丝熔断的要求,确保安全。

四、该方案应用于新型USB电源适配器快速充电技术。
如今,人们的手机、平板电脑等移动设备拥有更大的屏幕和更高的功耗市场要求电力厂商以较小的产品容量提供更高的充电功能目前,最新的AC/DC适配器解决方案是基于高通quickcharge 2.0协议的快速充电解决方案作为最新的USB电池充电技术,它使支持quickcharge2.0的设备充电速度比传统USB充电方法快75%。
2014年初推出的iw620+iw1760快速充电设计方案的物理图该电路的设计思想是:iw620快速充电接口芯片通过USB数据线检测支持quickcharge2.0的移动设备发送的指令,然后与iw1760pwm原控制器通信,配置电源适配器的输出电压。一次侧的Iw1760提供电流感应通过其可编程的有源快速放电专利技术,可将输出电压从9V或12V降低到5V因此,当用户拔下连接到quickcharge2.0手机的USB数据线,然后将其连接到非quickcharge2.0手机时,iw620可以快速将输出电压降低到5V,以避免对其造成损坏。示意图如下:
这种代表最新USB充电技术的AC/DC适配器,除了上述参数满足要求外,还具有以下优点:
MF保险丝支持更低的待机功耗和更高的性价比
为了应对日益严格的全球环境法规,如欧盟《外部电源能效行为准则》(COC),对充电产品的功耗和效率提出了具体的更高要求。因此,对于快速充电方案,电源方案制造商必须实现低待机功耗和高效率的运行输出充电功率。
目前市场上有一种带熔断电阻的电源适配器,其功耗远大于熔断器。例如,选择市面上常见的10Ω5%1W熔断电阻与mf2410f1.000tm(内阻约0.0084Ω)相比功耗:w=I2R,输入阻抗的增加会增加整个系统不必要的损耗。
目前,pi、dialog、NXP等主流功率IC厂商已经推出了与quickcharge2.0协议兼容的快速充电功率IC预计支持quickcharge2.0协议的AC/DC适配器将在未来几年逐步推广。
这种新型的小型低功耗USB电源适配器追求组件的SMT技术,逐步降低了生产企业的劳动成本随着市场的逐步扩大,鼓励SMD元器件制造商推出更多面向市场的价格,进一步满足小功率适配器对高性价比元器件的要求。
综上所述,从产品尺寸、工艺流程、安全规程、功耗等方面介绍了mf2410系列250Vac熔断器在小型低功耗交直流电源适配器上的应用,表明这种SMD250Vac熔断器电路保护元件将逐渐占据交直流电源市场的主要应用。

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