移动充电器革命：实现最小尺寸和最佳功率
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移动充电器革命：实现最小尺寸和最佳功率
　　使用便携式设备时遇到的最大麻烦是什么? 市场调查表面：循环时间(即两次充电之间的时间长度)是便携式设备用户最希望改进的方面。但是，用户的烦恼似乎无法轻易减轻，因为便携式设备制造过程 所涉及的部分关键设计因素(例如更大的屏幕尺寸、更高的屏幕分辨率以及更强大的移动处理器)只会加快的耗尽速度，加重循环时间的缺陷。最近，市场上已推出屏幕尺寸为4.3英寸和4.7英寸、屏幕分辨率为720p的便携式设备，部分屏幕尺寸甚至达到5英寸。与早期尺寸较小且分辨率较低的屏幕相比，这些显示器需要更多电量才能使LCD屏幕维持令人满意的亮度级别。下表显示了近几年屏幕分辨率的发展。本文引用地址：
　　智能手机的屏幕分辨率
　　DisplaySearch公司进行的另一项调查也表明：移动设备的屏幕分辨率持续提高。图1显示了2010年像素密度在200 ppi以上的移动设备的份额仅为22%。到2015年，此份额将上升至 50%，2018年将进一步达到55%。
　　图1：市场份额（按屏幕像素密度）
　　我们可以看到移动处理器也遇到了同样的问题。在很短的时间内，处理器已从单核架构过渡到四核架构。虽然当今的CPU采用高级处理技术，但功耗仍持续 增加。当然，LCD屏幕和处理器并不是导致功耗增加的唯一因素。如果考虑所有可能因素，则在追逐&Mobile Everywhere&(移动无处不在)的趋势下，便携式设备的电池容量需求将不可避免地升高。这似乎成了最终用户减轻电池循环时间烦恼的最简单方法。
　　增加电池容量看似容易，但会导致许多问题，充电器的最佳额定功率便是有待解决的因素之一。长久以来，USB充电器标准促使制造商将5 V/1 A功率格式广泛应用于智能手机充电器。由于电池容量的趋势是从当前的1800 mAh增加到3500 mAh，未来可能更高，因此5 V/1 A充电器明显不足。使用目前的5 V/1 A格式充电器为较大的电池充电时，等待过程会使用户抓狂。另外，在拼命延长电池循环时间的同时会产生另一个问题：散热。制造商面临的巨大设计挑战是大功率 充电器的高温问题。用1 A的电流给2000 mAh以上的电池充电将产生高温，因为充电器保持全负载时间更长，长期产生的热量将使充电器外壳的温度升高。考虑到以上问题，充电器行业如何才能打破更大 电池容量的瓶颈呢?
　　要在合理的时间内将容量更大的电池充满电，制造商可采用的最简单方法就是增加充电器的额定功率。根据 USB标准的5 V输出，部分制造商选择将工作电流从1 A增加到2 A或3 A 以缩短充电时间;其他制造商则选择增加工作电压以提高效率。虽然业界看似没有统一的标准，但至少目前仍有一些适用的基本准则。为了省电，业界对便携充电器 设计始终具有一些基本的&必需&要求，例如高度紧凑的充电器尺寸(假如是设计用于移动设备)和较低的待机功耗。最为重要的是，任何新的、更强大的充电器必 须兼顾安全性和功能。如果满足了所有这些要求，我们相信最终用户乐于见到安全高效的充电器，也就是能够提供充足充电能力且额定功率超出当前USB充电器标 准的充电器。
　　充分发挥微型充电器的充电能力并不是件容易的事，但在累积了多年的充电器解决方案开发经验之后，业界已经有一些方向可以遵循。
　　要保持高度紧凑的充电器尺寸，至关重要的环节是变压器选择。如果我们要顺应充电器尺寸不断缩小的趋势，则需要具有较高开关频率的PWM控制器。工作频率相 对较高(例如 85 kHz)的PWM控制器可让您选择尺寸较小的变压器(约为控制器工作频率为50kHz时所需的变压器尺寸的三分之一)。目前，工作频率为140 kHz的PWM控制器已经上市，制造商能够进一步缩小变压器的尺寸。下面的图2显示了用于5 W/50 kHz充电器的变压器(左边)与用于5 W/85 kHz充电器的变压器(右边)的尺寸对比。
　　图2：工作频率为50 kHz的变压器（左边）与工作频率为85 kHz（右边）的变压器的尺寸差别。
　　● 下一个设计考虑因素是效率。要充分发挥微型充电器的充电能力，效率显然是个关键问题，因为这直接影响发热量。AC-DC转换导致产生一定程度的功率损耗是 相当常见的情况，如果所有损耗均符合同一个比率，则增加额定功率甚至会产生更多热损耗。这意味着如果希望保持较小的充电器尺寸，同时希望将额定功率翻倍或 提高更多倍，您需要做的第一件事就是提高效率。要提高效率，您必须了解产生功率损耗的所有因素。最为重要的是，充电器尺寸和系统效率必须保持平衡。如果只 想缩小充电器的尺寸，并且选择了具有极高开关频率的PWM IC，开关损耗将大幅度增加，并为设计人员带来难题。如果提高了工作频率，您将会发现：如果不为系统选择性能更高的元器件(例如具有较低Rds(on)的MOSFET和具有较低正向压降的整流器二极管等)， 则通常难以重获效率。简而言之，由于尺寸仍然重要，当您尝试增加额定功率时，效率便是最关键的考虑因素。对于PWM IC本身，为了提高效率，目前部分PSR PWM控制器在边界导通模式(BCM)下工作，以取代当前最常用的非连续导通模式(DCM)控制器。使用这些BCM控制器是我们应当考虑的一个途径。
　　● 如USB充电器标准所定义的，一直实施5 V的充电电压。如果您想定义的是以2 A或3 A作为工作电流并面向较高额定功率的5 V充电器，则需要考虑的下一个主题将是动态响应。目前，大多数采用5 V/1 A规格。对于5 V/1 A规格的充电器，为防止因漏电流突然从零负载切换到半负载或全负载而导致发生充电故障，USB充电器标准已明确定义压降。从根本上说，如果输出电压维持在 5 V，则输出电流越大，压降的幅度也越大。原因是绝对漏电流(无论是介于零负载到半负载之间还是介于零负载到全负载之间)将变大，进而导致输出压降。从这个观点来看，传统的PSR PWM可能难以实施，制造商可以改用SSR PWM，因为后者具有出色的性能。
　　●如果充电器从5 V/1 A转变为5 V/2 A或5 V/3 A，USB电缆上的功率损耗只会让压降变得更严重。如果希望将输出电压保持在5 V，则需要认真考虑电缆上的压降，并谨记有些电缆可能未通过USB认证。选择具有较低损耗水平的特定输出线可能是一个解决方案。另外应清楚：如果输出线连 接到与5 V/1 A版本相同的5 V/2 A或5 V/3 A充电器，输出压降会延长充电时间。这将稍微抵销增加额定功率带来的益处。
　　● 最后一个考虑因素是待机功耗。长久以来，零负载下30 mW的待机功率一直被视为约定俗成的标准，即使在需要更高额定功率的时候，制造商也必须坚持30 mW的标准。虽然输出功率已翻倍甚至增至三倍，但业内部分制造商希望待机功率下降至10 mW或甚至接近0 mW。要设计具有极低待机功率的充电器，最通用的解决方案是尝试使用外部电路或附加设备来使外部电路断路或强制IC本身进入睡眠模式，但这些方法同时也会 提高设计的复杂度，增加元器件数量和电路板尺寸。对于充电器应用，我们建议选择具备创新的绿色模式或突发模式控制功能的PWM控制器。这有助于设计具有较 小电路板尺寸和较低BOM成本的低待机功耗解决方案。
　　现在，电源行业将经历一场革命，以便满足便携式设备对更长电池循环时间和更大充电能力的需求。制造商的任务是在安全级别更高且待机功率更低的条件下充分发挥微型充电器的充电能力，而这场革命正是由这项挑战推动的。
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壁挂式充电器充电功率多少啊？ 最早拿到壁挂式充电器的，充电时显示最大充电功率1.9千瓦。可是最近看到各位车主的报告，大多都有3千瓦，怎么会差那么多？ 我是从家里总电箱接线，用2.5平方电线连接的，电箱到充电器的走线距离也就7，8米，应该属于良好条件吧，也只有1.9千瓦。有的车主拉20米线后仍然可以达到3千瓦，是不是早期的充电器充电功率就小点呢？虽说也不是大问题，也想知道真象。关于充电机的限流电阻,它的阻值与功率应如何计算?-电源网
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关于充电机的限流电阻,它的阻值与功率应如何计算?
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电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：0&nbsp|&nbsp回复帖：3
请问,要做一只充电机,在30V交流输出端接入桥式整流后,经过一个限流电阻R,然后再接入12V20A的电池,这个限流电阻的功率与阻值应如何确定?
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：0&nbsp|&nbsp回复帖：3
有人能帮帮忙呀!
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：0&nbsp|&nbsp回复帖：3
大师们,帮帮忙呀!
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：0&nbsp|&nbsp回复帖：3
我的贴子老是不见,真是见鬼了!
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：0&nbsp|&nbsp回复帖：3
没有人会吗?帮帮忙呀!
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：34&nbsp|&nbsp回复帖：3
电阻为:(30*1.414-12)/20=1.5欧姆,功率为:20*20*1.5=600W,这么大功率的电阻没有,只能用多个电阻并起来,用20个30欧姆/40W的电阻即可,如有问题竟请参考
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：27&nbsp|&nbsp回复帖：12
呵呵,老兄逗乐的吧,让他用20A的电流给12V20Ah的蓄电池充电?电池不充爆才怪.而电源变压器的功率得为:(20×20×1.5+20×12)/0.95=885(VA),要吓着他了.
小弟试着计算一下,如有谬误之处,请各位大虾斧正.
一、蓄电池的负载类型:容性负载.
二、如果桥式整流输出端未接大容量电解电容器:
1、整流输出直流电压平均值:0.9×30=27(伏);
2、落在限流电阻上的电压降:27-12=15(伏);
3、按标准充电率0.1C(注:C为电池容量,你的为20)充电,充电电流为2A,则电阻取值为:15/2=7.5(欧姆),电阻耗散功率为:2×2×7.5=30(瓦),电源变压器需要的功率容量为:(2×2×7.5+2×12)×1.56(针对容性负载的功率裕量)/0.9(变压器效率)=94(瓦).限流电阻用不小于30W的线绕电阻.
三、如果桥式整流输出端接上大容量电解电容器:
1、整流滤波后的输出直流电压:0.9×30×1.414=38(伏);
2、落在限流电阻上的电压降:38-12=26(伏);
3、按标准充电率0.1C(注:C为电池容量,你的为20)充电,充电电流同样为2A,则电阻取值为:26/2=13(欧姆),电阻耗散功率为:2×2×13=52(瓦),电源变压器需要的功率容量为:(2×2×13+2×12)×1.56(针对容性负载的功率裕量)/0.9(变压器效率)=132(瓦).限流电阻需用不小于50W的线绕电阻.
以上只是理论计算值,实际的充电电流的大小,因为电网电压波动、接滤波电容时的容量大小、变压器的实际效率和电瓶品质新旧等诸多因素,会有稍许差异,这是允许和正常的.但总体情况掌握后,再作细微调整就不难了.
另外,以上计算是基于蓄电池深度放电后的充电初期,蓄电池在线充电端电压为12V时计算的,此时是最强充电电流.随着充电过程的持续进行,电能的不断补给,蓄电池的端电压是逐步上升的,充电电流将呈递减曲线变化.
其实,如果只是给12V的蓄电池充电,变压器的次级绕组不需要这么高的.一是过高的电压在加限流电阻后的恒流特性强,导致在电池充满后期(在线端电压上升到14.5V时),未能很好地从恒流过渡到恒压充电方式,容易给电池造成损害.一般次级绕组电压取12~15V即可.二是电能利用太浪费,充电机效率过于低下.
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：44&nbsp|&nbsp回复帖：6
看到你的帖子长了见识
如果我现在是交流380V输入整流后面接上800uf的电容,在整流输出端加一个限流电阻,等电容充电完了再用继电器把电阻切掉.这个电阻的阻值和功率该怎么选择了,绕线电阻好还是水泥电阻好了.
等待你的回复,谢谢!
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：27&nbsp|&nbsp回复帖：12
我正在请高手帮你解答,他要求你提供一下应用背景(如用在什么地方,作什么用等等),还有那个继电器等待时间最小能容忍多长.最好能详细点.
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：44&nbsp|&nbsp回复帖：6
其实是变频器里的启动电阻的算法,就是一个大的电源,用了很大的电容,在上电瞬间为防止电容短路而加的一个限流电阻,启动后用继电器把电阻切掉.你说的继电器的等待时间,我不是很清楚什么意思,是不是在充电开始后多长时间后继电器开始吸合.充电后大概一秒钟这样吧,继电器会吸合.
我已经按整流桥选了阻值,按零状态响应算了功率,但是有点疑惑.
不知道有没有说清楚.谢谢!
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：27&nbsp|&nbsp回复帖：12
我正在把您的问题带到“广播论坛”进行讨论,哪里藏龙卧虎,高手如林.
请移步过去看看,如能参与讨论则更好:http://bbs.leowood.net/web/leowood/forum/forum_read.asp?id=3162784&page=1&property=0&ClassID=0
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：27&nbsp|&nbsp回复帖：12
想了解两个方面的问题:
1、您需要在多少时间(秒)内完成这一过程,有限制否?
若时间没有限定,限流电阻可取多种值,充电时间就有快慢之分,流过电阻的电流就有大小之分,则在单位时间内电阻承载的功率(发热量)就不同,电阻参数的选取就有区别.
2、对限流电阻的功率和体积有限制否?
这涉及到安装空间能否容得下.电阻取值小,充电过程完成快,但在短时间内流过电阻的电流就很大,瞬间温升就很高,根本还来不及散热,所以为使温升不超过极限而烧坏电阻,电阻需要的功率、能承载的热容量就要大,则体积就会大;反之,如果电阻取值大点,充电过程完成慢点,电阻需要的功率和体积就小一些.
以上两个方面的问题是相互影响制约的,要以哪个方面为主进行取舍.
另,您已选取的阻值和功率各是多大,大家可帮你参谋是否合适.
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：44&nbsp|&nbsp回复帖：6
等到明天我把我的计算过程传上来,让你看看,再提提意见.
谢谢你的热情啊!
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：27&nbsp|&nbsp回复帖：12
不用谢,其实就是互相学习.
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：44&nbsp|&nbsp回复帖：6
不好意思,出差了,等回来后立刻传上去.
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：27&nbsp|&nbsp回复帖：12
不客气,若您自己已弄好了也可不必上传,处理一番也怪麻烦的.
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：44&nbsp|&nbsp回复帖：6
回来就传上去了,麻烦看看.
说明一下,纯属个人看法,不对请大家给予指正.
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：7&nbsp|&nbsp回复帖：0
有人已经给你算出阻值和功率,建议你用锰铜线或漆包线自制.
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：38&nbsp|&nbsp回复帖：0
最简单的办法就是用大于25瓦输出10伏的交流变压器半波整流直接充你这12伏20A的蓄电池.
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非车载充电机GHD75016/GHD50025/GH40030/GHD100120 充电模块
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　　金宏威非车载充电机采用模块化设计，单个充电模块的输出功率为12kW规格，根据实际工程的需要可采用多个充电模块并机工作，满足直流充电整机输出功率需求。
　　非车载充电机模块产品系列全：满足100V~750V各电压等级，具有输出电压、电流调节范围宽的独特特点，满足不同类型储能电池端电压的充电要求。
　　充电模块采用业界领先的有源功率因数校正技术，效率&94%,输入功率因数高达0.99,总谐波含量&3%,无需在充电站内单独配置消谐滤波装置,绿色环保、节地节省投资。
充电机采用数字化自主均流技术，均流性能稳定，均流不平衡度&1%。
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金宏威GHD系列电动汽车充电模块输入采用有源功率因数校正电路，谐波电流可控制在3%以内，功率因数＞0.99。
GHD系列充电模块原理拓扑图
GHD75016充电模块外形图
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
主要技术指标
输入电压（Vac）
三相260~530Vac
频率（Hz）
输出电压（Vdc）
输出电流（A）
=93%（40%~100%负载）
符合CE安规指令EN60950-1
EN55022 Class A
环境温度（℃）
外形尺寸（高*宽*深）（mm）
88*515*433
88*515*433
176*515*433
重量（Kg）
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充电功率和电压可灵活定制
将相同规格的GH系列充电模块进行并联，可满足电动汽车不同规格动力电池的充电功率需求，充电机的充电电压可在100V～750V之间灵活定制。
&GH系列充电模块并机原理拓扑图
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