车载USB充电器电路剖析和安全选用

互推小编 2023-07-19

一：车载USB充电器简介

现在人们生活水平越来越高，汽车作为运输和代步工具早已进入寻常百姓家，为我们的生活和工作带来了便利。现在很多充电型的电子产品都能在汽车上使用和充电，其中使用频率很高就是车载USB充电器啦，几乎成了每台车的标配，可能大家都见过不少各式各样的车载USB充电器。

车载USB充电器，顾名思义就是在车上使用的充电器，简称车充，可以给所有带USB接口的电子电器产品充电，例如：机不离手的智能手机、平板手提电脑、充电宝、数码相机、MP3、MP4、蓝牙音箱、蓝牙耳机、行车记录仪等。

下图是车载USB充电器结构解剖：

比较形象直观地展示了外壳、车载充电器电路板、USB插座、弹簧、接触片等部件，车载USB充电器就是由这些部件组装而成。

车载USB充电器结构解剖图

二：车载USB充电器电路剖析

车载USB充电器电路图

车载USB充电器电路是一个典型的降压式变换电路（BUCK电路），DC-DC的降压电路。

1：输入电压

车载USB充电器是插在汽车的点烟器上工作的，点烟器的直流电压是由汽车上蓄电池供应的。小轿车、SUV点烟器上的电是压是DC12V，大型车点烟器上的电是压是DC24V。因此设计车载USB充电器输入电压要12-24VDC宽电压输入，以达到大小汽车通用。因此大家在选用时，要注意输入电压范围是否与你的爱车相符。

如果电压不符，就会存在安全隐患，也会导致车载USB充电器不工作和容易损坏。

2：输入配保险管

当电路出现短路或电流过大时能在第一时间迅速切断充电器电路，以避免起火等不可控意外事件发生，保证汽车和人身安全始终是最重要的，提高安全防范用车意识。因此大家在选用时，要注意车载USB充电器是否具备输入短路保护。

3：集成电路U1

车载USB充电器电路核心是U1，SOP8-EP集成电路封装，SOP8-EP为常规SOP8类型下带散热PAD，集成电路底部带有散热片可以线路板大面积敷铜提高散热，因此具备2A的驱动能力。内置过流和短路保、过温度保护功能，具备恒压CV，恒流CC，过压保护OVP等功能，输出过压保护。这些功能在设计上要考虑周到，确保电路安全和电路工作可靠。因此大家在选用时，车载USB充电器要具备过流、电压、短路、过温保护功能，提高安全防范用车意识！

本案例输出DC5V（电压范围4.75-5.25VDC），输出电流：1A。

输出恒压计算：

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

电阻R1,电阻R2对电压精度影响大，因此电阻精度要选用1%，大小可用贴片电阻0805，1206等。

输出恒流计算：

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

电阻R3,电阻R4对电压精度影响大，因此电阻精度要选用1%，大小可用贴片电阻0805，1206等。

经过计算和实际测量得出，电子元件参数符合设计输出要求。

4：储能电感L1

是储能续流电感，是关键的储能元器件，电感在集成电路内部开关管导通时储能，在开关管截止时给负载续流。电感的设计对于车载USB充电器是非常重要的，会影响到整个环路的稳定性。本案例工作模式设计成连续电流模式 (CCM)，设计时要注意和避免磁饱和。L1电感可选用环形电感：80uH/2A，磁环漏磁小。具体取傎要根据输出电流和工作频率的大小。

5：续流二极管D1

是续流二极管，可以选用肖特基二极管SR24(40V/2A)、SS24(40V/2A)。具体取傎要根据输出电流和电压的大小。

6：输入输出滤波电容

C1,C5选用铝电解电容，作用为储能、滤波和稳定电压。具体取傎要根据输出电流和电压的大小。

7：发光二极管D2

一般选用红色作为指示用，红色发光二极管一般VF电压在2V左中，工作电流一般在几毫安就行了。