你天天都在充电,但是否知道小小的充电器里都装了些啥?

不论是将220V民用交流电,转换为5V左右的直流电给手机电池充电,还是转换成370V左右的直流电给新能源车的电池充电 。它们的原理都是一样的 。
从字面意义上来理解 。充电应该只要经过“整流”和“变压”两个环节 。
我们今天特意准备了两个充电器,一个是来自华强北的山寨5V1A手机充电头(主要是小编预算有限,不舍得拆手里18W的充电头),一个是纯电动车上典型的6.6kW车载充电器 。

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我们一起来看一下,充电具体是怎样实现的 。
1、充电器结构先看手机充电器,有一块迷你的PCB板、电感、电容和芯片等等 。
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手机充电器,电感和电容占据了最大的体积
再看一个车载充电器,电子元器件更加密密麻麻 。但基本还是些类似的的元器件——电容、电感、变压器、功率半导体开关等 。
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车载充电器,密密麻麻的电路看起来很复杂,其实关键元器件和手机充电器一样
2、工作原理这个典型的车载充电器电路,分为PFC功率因数调整和LLC谐振电路两部分 。
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PFC电路功能:
好比大厨在做菜前的切配,是将食材切成合适的大小和形状,为后续的蒸、煮、煎、炸做准备 。
PFC电路的任务,是将220V民用电的功率因数进行调节,并将交流电转换成直流电 。但切完的菜还只是半成品,不能直接上桌 。
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LLC电路功能:
后续LLC谐振电路,则开始对电进行真正的加工 。四个功率半导体开关通过高频而有规律的开和关,用PWM脉宽调制的方法,将直流电精确地调整为目标波形 。
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四个功率半导体开关,通过合理的开关时序控制,精确地调整输出电压的波形,随后这个电压进入变压器进行变压 。
变压器将电压从220V提高到目标电压后,再整流为直流电,即可输出给电池充电了 。
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经过变压后,再经过整流,基本就可以认为是直流电,给新能源车电池充电了 。
3、手机充电器与车载充电器区别这两者因为需求不同,而存在很多区别 。首先是对效率的追求不一样 。
相信你一定遇到过“手机充电器发烫”的情况,你可能不会为了发热浪费的电费心疼,但在新能源车上,就完全不同了 。
一个很普通,用于慢充的车载充电器,功率都有6.6kW,是iphone现阶段支持最快充电功率——18瓦 PD协议的整整360倍 。
所以无论从节能环保,还是你的钱包,或者是散热的角度来考虑,车载充电器的效率,都需要锱铢必较 。
就像应对食客对于口味的不同要求,大厨要调整火候、调味 。车载充电器中的LLC电路也必须配合电池电量与电压间的关系曲线,实时调整输出电压 。控制越精确,电能转换效率就越高 。
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我们说锂电池电压为3.7V,只是一个标称电压 。在不同电量下电压都是不同的,而且变化幅度很大 。图为简化的SOC-OCV关系曲线 。
变压器只能按照固定比例调整调节电压 。而LLC电路能通过PWM脉宽调制,对电压进行精确的实时调节 。
这些功率半导体开关,每秒钟打开和关闭成千上万次 。精确调整他们打开和关闭时长的占比,就能对输出电压进行非常精确的控制 。整体电能的转换效率,也会因此提高 。最终实现整个充电器 95%以上的转换效率 。
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通过占空比调节和频率调节,四个半导体开关元器件,实现了输出电压的精确控制 。

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可以通过PWM或PFM的控制方法,精确调整输出到变压器的电压波形 。


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