拆解沣标8.4V智能数码充电器 做个简单的电路改造

jf201006

导读：
一、拆开抄电路
二、简单分析
三、测量验证，为我所用
四、BOOST升压电路原理

单位准备搬迁了，整理仓库时，发现了一个充电器，从外壳上判断应该是佳能相机设备的，两串锂电池充电用的。输入是5V，应该是使用了升压电路。



一、拆

拆开看主板，首先看到的是一个功率电感。


测试一下


可能是我使用是这个电池不饿，输入电流只有0.46A，升压（8.28V）后给电池充电也就两百来毫安了。


等到充满转灯后，测量电池电压，只有8.19V，应该是过了转灯条件（8.4V）后，浮充电流很小或是我的电池不好了，漏电太厉害。


电路如下，主控是黑片。



二、电路原理

整个电路设计很简单，主要分为升压、电压控制、电流控制三部分


1、升压升压部分用的是典型的BOOST升压电路，由Q1（开关管），与L1（储能）、D1（防倒灌）组成。
2、电压控制Q1受U1的控制，U1的4脚产生不同的脉宽PWM，从而使输出电压可控。脉宽宽（占空比大）输出电压高。电路中R1与R2组成电压检测，通过分压，U1的7脚采集R2上的电压，控制4脚的PWM，稳定升压输出的电压。
3、电流控制电流检测是电阻R7，U1的6脚采集电流在R7上压降，通过3脚输出，控制Q2的导通量，从而控制充电电流。

U1是一个黑片，从外围电路大概猜出其各引脚功能：




三、验证和分析

1、先测量一下主控各脚电压


明显看到4脚的输出，在大电流充电时电压较高，空载和充满时最小，说明在大电流充电时PWM脉宽较宽，而在空载和充满时应该是尖脉冲。

2、测量波形用了两块大电池


先看一下U1的4脚波形


从波形中可以看出，4脚输出PWM的峰值是5V；频率大约为46kHz；占空比约为45.58%。这时，理想升压后的电压约为Vout=5/(1-45.58%)=9.188V。

大电流时




小电流时




测量3脚波形时使用了AC耦合，实际是叠加了5V电压的，也就是说Q2没有关断。从两组波形可以看到，升压是由4脚的PWM决定的。充电电流应该是与6脚有关，但从波形上看（3脚），Q2没有关断，不知内部如何控制。

充满时



电池已没有充电电流，按这个占比，升压电压约为5.12V。电池应该是通过R9放电，放电电流约为8.4V/10K=84mA，而我这个表没有反应出来。

3、更换一个采样电阻将电流采样电阻增大10倍，更换为1.8欧姆


输入电流变为0.14A，充电电流明显减小


脉冲宽度变窄了


采样电压约为0.125V


依然是AC耦合，没有关断Q2将电流采样电阻更换为0.12欧姆


由此可见，充电最大电流也是由6脚设定的，其可以改变4脚输出的PWM脉宽，从而达到设定最大充电电流。在充电过程中，7脚采样电池电压来控制充电电流。将6脚对地短路后的充电电流


4、其它保护做了几个测试


6脚电压高于0.49V时，进入保护状态，红灯绿灯交替闪烁。计算此时电流采样电阻上的电流约为2.7A，应该是电池短路保护，只有充电器重新加电才可解除。电池电压小于4.9V时，BOOST不工作，输入（5V）电压直接对电池充电。电池电压大于4.9V时，BOOST工作，进入正常充电状态。大概7脚的死区电压大约为1.22V。电池充满转灯电压约为8.4V，当电池电压回落到约8.04V时，自动进入充电模式。电池充满后，拿开重新接入可以充电。

5、改造垃圾万用表用的电池是以前做小项目剩下的小电池两并两串做的，



每次充电都要拿下来拆开分别充，正好用这个两串的充就方便了。

外壳如下


内部是是焊接，加个垫子


完成的样子


充满转灯



装到垃圾表中



四、Boost升压电路简单理解

(boost converter or step-up converter)典型电路



主要是依靠电感储存和释放能量图中，电感L和电容C都是储能元件，电容则主要完成续流工作。开关S代替开关管，方便分析。二极管D在电路中起隔离作用，防止电容上的电压倒灌。负载是RL。
复习电感的特性：
流过电感的电流不能突变；其自感应电动势将阻碍电流的变化；电能与磁能的转换时，自感应电动势会反向。
电感中电流的变化有三种情况：
1、流过电感的电流恒定不变，电感两端不产生自感应电动势；
2、流过电感的电流线性增大，电感两端产生一个阻碍电流增大的自感应电动势，极性是：电流流入端为正、电流流出端为负；
3、流过电感的电流线性减小，电感两端产生一个阻碍电流减小的自感应电动势，极性是：电流流入端为负、电流流出端为正；

初始状态：电容两电压Vc约等于（忽略D的压降）电源电压Vcc，就是输出电压Vout。L两端无电压差（忽略线损）。
当S闭合后：相当于L并联到电源上（忽略S导通电阻），L中的电流将急剧增加，开始存储能量，从而产生左正右负的感应电动势Vl，其极性在回路中与电源的极性的方向是相反的；同时，由于D的反向截止，电容C继续向负载提供电压（能量）。
当S打开后：流过L的电流将减小，开始释放能量，产生左负右正的感应电动势Vl，基极性与电源极性是正向叠加的；同时，D导通，电感上的能量同时为C补充能量和为负载提供能量，C两端的电压约为Vcc与Vl之和。
Vout与Vin的关系为：Vout=Vin/(1-D)，其中D为占空比由此可见，占空比越大，输出电压就越高。

大概就是下面这样


实际电路中，一般选用导通电阻小，工作频率高的功率MOS管来完成开关S的功能。

谢谢观赏！！

jf201006

网上查不到类似的IC，只能查到如：HU6281 是6脚的；
FLD5301 开关频率是300K；
FS4063/4067/4059 是内置MOS内置其准电压；
还有PW4202 外置MOS，但内置其准电压；
这个黑片就是黑。

junhu

路过学习一下

wfzdm

这个有点像出口转内销的产品

kasumikula

单片机我们有个产品跟这个大部分功能差不多

ilzeroo

好厉害啊想学(学不会)

lp99

高手高手

qwazxx

黑片有可能还是黑科技的产品，一般厂家不公布是有他的道理

mhtlov

这个复制，有经验会更懂技术

moontree

改装效果不错，可以充9V电池了。

laoyoutiao

高手，有工具有实力

悠咏的小鱼

功夫扎实

8139

不错不错，jf好手段，改得漂亮

lq1221

有想法，有能力，厉害

cylaoshu

电池还真不错。

gtf216

适应了历史潮流，

qrut

不错很详细，还跑了电路～

家有开心果

费了不少心呢————

kokok

佳能单反充电器，这货国产山上的就是便宜能用

hometeem

改得漂亮实用！原理解释详细透彻!谢谢分享！