隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，手機(jī)、MP3,、DSC等移動(dòng)多媒體設(shè)備正逐漸成為人們生活中不可缺少的工具，與這些產(chǎn)品相對(duì)應(yīng)的充電器設(shè)計(jì)也越來越受到關(guān)注,。按照充電器的使用場(chǎng)合,，可以分成家用型充電器和車載充電器，一般手機(jī)自帶的充電器多數(shù)是家用型,，即交流輸入型,；車載充電器是一種直流輸入型的充電器，它的出現(xiàn)使移動(dòng)設(shè)備的充電場(chǎng)合更加多樣化,。目前BCD公司提供的比較常用的車載充電器方案的控制芯片主要有AZ34063A/C,，AZ494B/D和AP3003。
AZ34063A/C方案的優(yōu)點(diǎn)是成本較低,，缺點(diǎn)是限流點(diǎn)不準(zhǔn)確,，過熱問題較為普遍；AZ494B/D方案的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)靈活性較強(qiáng),，缺點(diǎn)是外圍器件選擇較復(fù)雜,，需要選擇合適的功率管、驅(qū)動(dòng)電路,，同時(shí)需要進(jìn)行環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì),。AP3003方案的優(yōu)點(diǎn)是外圍器件較少，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,，控制精確,，雖然成本比AZ34063A/C方案較高，但是其性價(jià)比卻是三個(gè)方案中最高的,。
AP3003系列IC是BCD公司最新研發(fā)的DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器,。該系列IC一共有四個(gè)電壓版本：3.3V，5V,，12V輸出電壓固定版本和ADJ輸出電壓可調(diào)版本,。芯片內(nèi)部集成了功率管、驅(qū)動(dòng)電路,、控制電路和環(huán)
路補(bǔ)償,，大大簡(jiǎn)化了車載充電器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；芯片內(nèi)部高達(dá)150kHz的固定開關(guān)頻率有效的縮減了外部器件的體積（主要是濾波電感和濾波電容的體積）,，從而節(jié)約了外部空間,；最大3A的電流能力使AP3003可以滿足大多數(shù)大容量電池充電的場(chǎng)合；同時(shí)芯片內(nèi)部還設(shè)計(jì)了很多保護(hù)電路,，比如限流保護(hù)和過溫保護(hù),，這使得芯片在車載充電器系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)更加安全可靠。
（一） 車載充電器系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)框圖介紹
車載充電器的輸入電壓12V―36V,，輸出電壓5.1V±0.1V,，輸出電流750mA±50mA。充電器在給電池充電時(shí),，如果充電電流過大,，可能會(huì)導(dǎo)致電池發(fā)熱、壽命減短,、甚至損壞,，因此需要恒流（CC）功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流的精確控制,。為了保證充電器不因?yàn)槎搪窌r(shí)輸入功率過大而燒毀,，需要短路保護(hù)功能。
根據(jù)上述要求可以利用AP3003設(shè)計(jì)出車載充電器,，原理框圖如圖1所示,，包括三大部分：AP3003構(gòu)建的基本降壓電路、恒流恒壓（CC/CV）電路和短路保護(hù)電路,。
圖1 車載充電器系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖
?。ǘ?nbsp;AP3003構(gòu)建的基本降壓電路
這部分電路是整個(gè)車載充電器系統(tǒng)的核心部分，它為電池在充電過程中提供必須的電壓和電流,。利用AP3003-ADJ設(shè)計(jì)電路如圖2所示,，分壓電阻RA和RB用來設(shè)定輸出電壓，CFF電容可以增加環(huán)路的相位裕度,，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,，推薦取值范圍為10nF到33nF。
圖2 AP3003構(gòu)建的基本降壓電路
?。ㄈ?nbsp;恒流恒壓（CC/CV）電路
恒流恒壓電路是利用AS358做電壓,、電流信號(hào)的采樣和放大，電路如圖3所示,，分為兩部分,，一部分是恒流環(huán)：采樣電阻Rs采樣輸出電流Io，經(jīng)過AS358_1進(jìn)行放大,，放大倍數(shù)由R2/R1決定（R1=R3,，R2=R4）,，放大后的信號(hào)通過二極管D1送到AP3003的FB管腳；另一部分是恒壓環(huán)：電阻RA和RB采樣輸出電壓Vo,，經(jīng)過AS358_2和二極管D2送到AP3003的FB管腳 ,。根據(jù) ，可以得到恒流點(diǎn)和恒壓點(diǎn)的計(jì)算公式(E-1)和(E-2)：
(E-1)
(E-2)
其中VD1,，VD2分別是二極管D1和D2的正向?qū)妷?，VREF是AP3003內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓，根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以選擇合適的Rs,，R2,，R1，RA,，RB和二極管,，得到恒流點(diǎn)為750mA,恒壓點(diǎn)為5V的車載充電器系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如圖4所示,。
圖3 利用AS358設(shè)計(jì)的恒流恒壓（CC/CV）電路
圖4 V-I特性曲線
?。ㄋ模┒搪繁Ｗo(hù)電路
短路保護(hù)電路是利用一個(gè)晶體管來采樣輸出電壓，根據(jù)輸出電壓在短路前后的狀態(tài)變化判斷是否發(fā)生短路,，從而實(shí)現(xiàn)短路保護(hù),。電路如圖5所示。為了方便示意短路與否,，可以加入一個(gè)發(fā)光二極管做指示燈,，如圖6所示，短路發(fā)生后,，放光二極管D3亮,，消除短路后，重新啟動(dòng)電源,，電路可以恢復(fù)正常工作,。
圖5 短路保護(hù)電路
圖6 含指示燈的短路保護(hù)電路
工作原理如下：短路發(fā)生后，輸出電壓經(jīng)過RA和RB采樣得到電壓值無法維持三極管Q1導(dǎo)通,，于是Q1關(guān)斷,，電容C1被充電，連接AP3003 EN管腳的VEN隨著時(shí)間的推移電壓不斷升高,，表達(dá)式如(E-3)所示,，VEN一旦高于EN 管腳的閾值電壓，整個(gè)系統(tǒng)停止工作,，實(shí)現(xiàn)了短路保護(hù)的功能,。
（E-3）
短路保護(hù)設(shè)計(jì)需要注意兩個(gè)方面，第一要避免短路保護(hù)電路影響系統(tǒng)啟動(dòng)，R1,，C1的選擇要保證短路保護(hù)開始動(dòng)作的時(shí)間遠(yuǎn)大于系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間,；第二是要選擇合適的R3，以保證R3的加入不會(huì)影響RA和RB所設(shè)定的輸出電壓值,。
從上述介紹和分析可以看出,，利用BCD公司的AP3003和AS358設(shè)計(jì)的車載充電器系統(tǒng)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,，控制精確，功能齊全,，是一款性價(jià)比較高的車載充電器方案,，具有較大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。