【我是工程师】一款非常简单的60W 13V原边恒流限功率充电器设计

最近在网上淘了个13V 42AH的磷酸铁锂电池组(带保护板)，一时没有找到合适的充电器，特意自己做了一个，将过程分享一下，有用的上的朋友可以直接照着做。

背景：

1. 外壳，手头上刚好有一客户给的30WLED电源外壳，就用它了；

2. 功率，根据这个外壳的大小，预计设计输入功率在50~60W之间，太大担心温度过高，过小充电时间过长；

3. 为便于制作，选用PI的LNK系列IC，电路简单，稳定性好。

技术要求：

输入电压 220V+-20%；输入功率 50~60W，输出电压10~18V，输出电流3A~4A(限制最大功率)，短路保护功率<1W，开路保护，14.2V转灯显示充满，其他按着容易制作原则从简。

先上原理图，讲解一下设计过程，后面再上实物图和测试报告。

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电源网-娜娜姐

LV.10

2015-03-30 09:31

干货！沙发~等后文！

宛东骄子

2015-03-30 12:59

充电器用PSR的方案合适吗？

新月GG

2015-03-30 18:23

支持一下。

btma

LV.8

2015-03-30 21:08

这个设计不错！是否能有效恒流，期待结果。

haibin

LV.5

2015-03-30 22:53

先讲一下设计过程，最初的设计是根据LNK IC的设计指导书来做的，做的是原边PSR恒流，高PF值的版本，基于参考设计的电路做了一点修改，主要是加了DZ1和R7，希望做到恒功率，在输出电压上升的时候，给IC的V脚灌一个电流进去，降低输出功率，原电路图如下：

haibin

LV.5

2015-03-30 23:10

@haibin

先讲一下设计过程，最初的设计是根据LNK IC的设计指导书来做的，做的是原边PSR恒流，高PF值的版本，基于参考设计的电路做了一点修改，主要是加了DZ1和R7，希望做到恒功率，在输出电压上升的时候，给IC的V脚灌一个电流进去，降低输出功率，原电路图如下：[图片]

样机做出来后，发现的第一个问题，功率出不来，只能到40多瓦，将IC换大到LNK420，功率勉强能够60W，最大功率输出，感觉可靠性不高；

第二个问题，效率不高，在220V输入，13V4A负载输出的时候，效率只有86%；

第三个问题，空载的时候，输出电压达到20V了，虽说不是很高，但感觉不可靠，本身设计是按60W输入做的，如果输出接触不良，充电时输出电压跑到18V，而电流还有4A的话，那功率就超过设计过多了，会出现过热的问题；

第一二个问题：将高PF功能去掉，在输入加大电解电容，C1由470nF换大到68U的电解电容，同时将D4防反流二极管短路，再上电，输出电流油4A上升到5A多，输入功率也涨到80多瓦，功率超出设计过多，重新比对PI的设计软件工具，调整参数，为可靠过流保护，将IC降低一档次，换到LNK419，再调整输出电流到4A，此时从10~14V，输出恒流范围都在4A+-10%范围，效率在13V输出时可以到89%了；

第三个空载问题：为降低空载电压，将DZ2由15V降低到12V，此时空载电压在16点多一点，满足要求，但此时再做输出恒流效果测试，发现输出电压在13.5V以上的时候，电流开始下降，从13.5到14.5V电流由4A降到1A多，将DZ1与D7去掉，电流在输出14V才开始降，到15V时只有1A多，基本能满足要求；

haibin

LV.5

2015-03-30 23:49

@haibin

样机做出来后，发现的第一个问题，功率出不来，只能到40多瓦，将IC换大到LNK420，功率勉强能够60W，最大功率输出，感觉可靠性不高；第二个问题，效率不高，在220V输入，13V4A负载输出的时候，效率只有86%；第三个问题，空载的时候，输出电压达到20V了，虽说不是很高，但感觉不可靠，本身设计是按60W输入做的，如果输出接触不良，充电时输出电压跑到18V，而电流还有4A的话，那功率就超过设计过多了，会出现过热的问题；第一二个问题：将高PF功能去掉，在输入加大电解电容，C1由470nF换大到68U的电解电容，同时将D4防反流二极管短路，再上电，输出电流油4A上升到5A多，输入功率也涨到80多瓦，功率超出设计过多，重新比对PI的设计软件工具，调整参数，为可靠过流保护，将IC降低一档次，换到LNK419，再调整输出电流到4A，此时从10~14V，输出恒流范围都在4A+-10%范围，效率在13V输出时可以到89%了；第三个空载问题：为降低空载电压，将DZ2由15V降低到12V，此时空载电压在16点多一点，满足要求，但此时再做输出恒流效果测试，发现输出电压在13.5V以上的时候，电流开始下降，从13.5到14.5V电流由4A降到1A多，将DZ1与D7去掉，电流在输出14V才开始降，到15V时只有1A多，基本能满足要求；

这个阶段，该样机恒流范围从10V到14V这个区间，在14V时，输出电流为3.5A左右，10V是4A，基本能满足要求，效率，老化的温升等都可以接受，室温下，60W输入功率时，外壳可以用手长时间抓握，感觉温度在50度左右；

现在只剩下一个短路保护没做了，将输出短路，一下炸鸡了，悲剧！

重新验证参数，减少变压器漏感，再次短路测试，这时输入功率在8到10W之间跳动，我的乖乖，还是很危险，随时有炸鸡的危险，用示波器抓辅助绕组电压波形，发现还有8V以上的电压，肯定是漏感引起的辅助绕组电压上升，但再降低变压器漏感不现实，后面再绕了两个变压器，短路功率还是在8W左右，下不来；

换个思路，从电路上着手，试着将FB脚电流降低，在输出短路的时候，FB脚采样电阻上串个稳压二极管是个不错的选择，哈哈，考虑到短路时8V的辅助绕组电压，减去BP脚2.3V的电压，剩下一个5.7V，选个5.6V的看看，串5.6V二极管，再短路，哈哈，输入功率降到0.3W了。任务初步完成！

haibin

LV.5

2015-04-01 19:07

@haibin

这个阶段，该样机恒流范围从10V到14V这个区间，在14V时，输出电流为3.5A左右，10V是4A，基本能满足要求，效率，老化的温升等都可以接受，室温下，60W输入功率时，外壳可以用手长时间抓握，感觉温度在50度左右；现在只剩下一个短路保护没做了，将输出短路，一下炸鸡了，悲剧！重新验证参数，减少变压器漏感，再次短路测试，这时输入功率在8到10W之间跳动，我的乖乖，还是很危险，随时有炸鸡的危险，用示波器抓辅助绕组电压波形，发现还有8V以上的电压，肯定是漏感引起的辅助绕组电压上升，但再降低变压器漏感不现实，后面再绕了两个变压器，短路功率还是在8W左右，下不来；换个思路，从电路上着手，试着将FB脚电流降低，在输出短路的时候，FB脚采样电阻上串个稳压二极管是个不错的选择，哈哈，考虑到短路时8V的辅助绕组电压，减去BP脚2.3V的电压，剩下一个5.7V，选个5.6V的看看，串5.6V二极管，再短路，哈哈，输入功率降到0.3W了。任务初步完成！

上图：