車載電源適配器解決方案

本設(shè)計(jì)是將汽車點(diǎn)煙器輸出的12 V直流電源直接轉(zhuǎn)換為可供絕大多數(shù)型號(hào)筆記本使用的19 V電壓，可調(diào)整的范圍在±0。5 V。輸入電壓的范圍在10 V～15 V。即使輸入電壓有較大的波動(dòng)，輸出電壓也有較好的調(diào)節(jié)能力。

　　1 升壓轉(zhuǎn)換器的工作原理

　　汽車點(diǎn)煙器輸出的直流電壓為12 V，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)也不超過(guò)13 .8 V，低于筆記本電腦通常所需的19 V電壓。利用升壓轉(zhuǎn)換器來(lái)完成電壓的轉(zhuǎn)換，基本電路如圖1 所示，它由電源開(kāi)關(guān)T、二極管D、儲(chǔ)能電感L 和濾波電容C 組成。電感不斷充放電，感應(yīng)電壓加到電源電壓上由此產(chǎn)生的輸出電壓就高于汽車點(diǎn)煙器所提供的電壓。

　　圖1 升壓轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構(gòu)

　　升壓轉(zhuǎn)換電路可看作受兩個(gè)開(kāi)關(guān)控制，電源開(kāi)關(guān)S 和二極管D。在任何特定時(shí)間內(nèi)只允許其中一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合，電路的兩種工作狀態(tài)如圖2 所示。

　　(1)S 導(dǎo)通，D 截止時(shí):輸入直流電源UIN經(jīng)電感線圈L 和開(kāi)關(guān)S 形成IIN電流通路。直流電源向電感充電，電感L 的電流線性增加，電能以磁能形式存儲(chǔ)在線圈中。此時(shí)，二極管D 反偏，輸出負(fù)載電流IOUT由原來(lái)存儲(chǔ)在電容C 上的能量來(lái)提供，如圖2(a)所示。

　　(2)S 截止，D 導(dǎo)通時(shí):由于電感L 中的電流不能躍變，將在線圈中感應(yīng)出如圖2 (b)所示的反極性感生電壓。因此，感生電壓的極性為左負(fù)右正。此時(shí)的二極管D 進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)，原來(lái)在S 導(dǎo)通期間存儲(chǔ)在電感線圈中的能量通過(guò)二極管D 提供給電容C 和負(fù)載RL 。C 在此階段充電的能量在下一個(gè)S 截止的期間提供給負(fù)載RL 。

　　圖2 升壓轉(zhuǎn)換器的原理:接通階段(a)和關(guān)閉階段(b)

　　令電源開(kāi)關(guān)S 占空比為D1 ，二極管D 占空比為D2 。由于在任何時(shí)刻只有一個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，則:

　　輸入電壓記為UIN，輸出電壓記為UOUT。若S 導(dǎo)通，輸入電源電壓將被電感吸收，在S 上不會(huì)產(chǎn)生壓降。如果D 導(dǎo)通時(shí)間足夠長(zhǎng)，電感L 可看作短路，也不會(huì)有壓降。忽略二極管正向?qū)▔航?，UIN和UOUT的關(guān)系推導(dǎo)如下:

　　由于D1 1 ，因此，輸出電壓大于輸入電壓。另外，兩個(gè)開(kāi)關(guān)還能調(diào)節(jié)輸出電壓。若輸出電壓高于19 V，則必須迫使輸出電壓下降。S 導(dǎo)通，D 截止使得電容和負(fù)載脫離電路的其它部分。此時(shí)，電容充當(dāng)負(fù)載的電源。放電使得電容兩端的電壓降低，即降低了輸出電壓。若輸出電壓低于19 V，那么必須提高輸出電壓。使S 截止，D 導(dǎo)通，電流流經(jīng)二極管D、電容C和負(fù)載RL形成回路。由于電流向電容充電，使得電容兩端的電壓增加，使輸出電壓也增加。