車載USB充電器電路剖析和安全選用

一：車載USB充電器簡介

現在人們生活水平越來越高，汽車作為運輸和代步工具早已進入尋常百姓家，為我們的生活和工作帶來了便利。現在很多充電型的電子產品都能在汽車上使用和充電，其中使用頻率很高就是車載USB充電器啦，幾乎成了每臺車的標配，可能大家都見過不少各式各樣的車載USB充電器。

車載USB充電器，顧名思義就是在車上使用的充電器，簡稱車充，可以給所有帶USB接口的電子電器產品充電，例如：機不離手的智慧型手機、平板手提電腦、充電寶、數位相機、MP3、MP4、藍牙音箱、藍牙耳機、行車記錄儀等。

下圖是車載USB充電器結構解剖：

比較形象直觀地展示了外殼、車載充電器電路板、USB插座、彈簧、接觸片等部件，車載USB充電器就是由這些部件組裝而成。

車載USB充電器結構解剖圖

二：車載USB充電器電路剖析

車載USB充電器電路圖

車載USB充電器電路是一個典型的降壓式變換電路（BUCK電路），DC-DC的降壓電路。

1：輸入電壓

車載USB充電器是插在汽車的點菸器上工作的 ，點菸器的直流電壓是由汽車上蓄電池供應的。小轎車、SUV點菸器上的電是壓是DC12V，大型車點菸器上的電是壓是DC24V。因此設計車載USB充電器輸入電壓要12-24VDC寬電壓輸入，以達到大小汽車通用。因此大家在選用時，要注意輸入電壓範圍是否與你的愛車相符。

如果電壓不符，就會存在安全隱患，也會導致車載USB充電器不工作和容易損壞。

2：輸入配保險管

當電路出現短路或電流過大時能在第一時間迅速切斷充電器電路，以避免起火等不可控意外事件發生，保證汽車和人身安全始終是最重要的，提高安全防範用車意識。因此大家在選用時，要注意車載USB充電器是否具備輸入短路保護。

3：集成電路U1

車載USB充電器電路核心是U1，SOP8-EP集成電路封裝，SOP8-EP為常規SOP8類型下帶散熱PAD，集成電路底部帶有散熱片可以線路板大面積敷銅提高散熱，因此具備2A的驅動能力。內置過流和短路保、過溫度保護功能，具備恆壓CV，恆流CC，過壓保護OVP等功能，輸出過壓保護。這些功能在設計上要考慮周到，確保電路安全和電路工作可靠。因此大家在選用時，車載USB充電器要具備過流、電壓、短路、過溫保護功能，提高安全防範用車意識！

本案例輸出DC5V（電壓範圍4.75-5.25VDC），輸出電流：1A。

輸出恆壓計算：

Vout=1.235*(1+R2/R1)=1.235*(1+24k/7.5k)=5.187V

電阻R1,電阻R2對電壓精度影響大，因此電阻精度要選用1%，大小可用貼片電阻0805，1206等。

輸出恆流計算：

Iout=0.155/（R3//R4)=0.155/（0.3R//0.3R)=1.03A

電阻R3,電阻R4對電壓精度影響大，因此電阻精度要選用1%，大小可用貼片電阻0805，1206等。

經過計算和實際測量得出，電子元件參數符合設計輸出要求。

4：儲能電感L1

是儲能續流電感，是關鍵的儲能元器件，電感在集成電路內部開關管導通時儲能，在開關管截止時給負載續流。電感的設計對於車載USB充電器是非常重要的，會影響到整個環路的穩定性。本案例工作模式設計成連續電流模式 (CCM)，設計時要注意和避免磁飽和。L1電感可選用環形電感：80uH/2A，磁環漏磁小。具體取傎要根據輸出電流和工作頻率的大小。

5：續流二極體D1

是續流二極體，可以選用肖特基二極體SR24(40V/2A)、SS24(40V/2A)。具體取傎要根據輸出電流和電壓的大小。

6：輸入輸出濾波電容

C1,C5選用鋁電解電容，作用為儲能、濾波和穩定電壓。具體取傎要根據輸出電流和電壓的大小。

7：發光二極體D2

一般選用紅色作為指示用，紅色發光二極體一般VF電壓在2V左中，工作電流一般在幾毫安就行了。

車載USB充電器線路板圖

8：線路板採用玻璃纖維環氧樹脂覆銅板：雙面板FR4，阻燃等級VO。為了加大集成電路散熱性能和輸出電流能力，在線路板大面積敷銅和露銅，其中露銅在生產過錫時會沾上錫，相當於鍍上一層錫，這樣就進一步加大散熱性能。

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