一種新型手機(jī)自動(dòng)斷電充電器設(shè)計(jì)

　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，生活水平的不斷提高，工作強(qiáng)度不斷增大，手機(jī)作為一種便攜式移動(dòng)通訊設(shè)備越來(lái)越成為人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵贰ｋS著手機(jī)的大范圍推廣，與之而來(lái)的相關(guān)耗材消費(fèi)品也會(huì)隨之攀升。充電器(電源適配器)作為供給手機(jī)電池電能的必備品，其使用量不亞于手機(jī)。如何降低充電器空載狀態(tài)和充滿(mǎn)狀態(tài)下的電耗必將成為整個(gè)社會(huì)所必須面臨的問(wèn)題。

　　大部分手機(jī)用戶(hù)在給手機(jī)充完電后，為圖省事，都不拔插出插銷(xiāo)，以便下一次充電。這既耗電浪費(fèi)，又造成巨大的安全隱患。根據(jù)最近諾基亞的調(diào)查數(shù)據(jù)可知，手機(jī)在空載模式下(充電器插接在墻壁插座，但并未與手機(jī)連接)所消耗的電能占到其電能使用總量的 60% 以上，也就是說(shuō)手機(jī)耗電的 3/4 以上都是由于手機(jī)充滿(mǎn)電以后，用戶(hù)不拔充電器插銷(xiāo)造成的，目前中國(guó)有六億多手機(jī)用戶(hù)，這是一種極大地浪費(fèi)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，手機(jī)充電后不拔插銷(xiāo)，每年將額外耗電逾 20 億度，相當(dāng)于葛洲壩水電站發(fā)電量的4%.

　　為此，筆者設(shè)計(jì)了一款能夠在手機(jī)充電器空載和電池充滿(mǎn)的情況下自動(dòng)斷電以達(dá)到原線(xiàn)圈零電耗目的的充電器，實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源，從身邊做起。

　　1 方案設(shè)計(jì)及硬件組成

　　1.1 方案設(shè)計(jì)

　　較現(xiàn)有斷電充電器而言，本產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)在于不僅能夠在充滿(mǎn)電的情況下自動(dòng)斷電，而且在人為拔掉手機(jī)的時(shí)候也能自動(dòng)斷電，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電。圖 1 為內(nèi)部電路圖。

　　工作原理：將充電器與手機(jī)、插座連接后，電壓通過(guò)電阻調(diào)整，以一較小值進(jìn)入電壓比較器，輸出一個(gè)額定值，是手機(jī)正常充電。當(dāng)手機(jī)充滿(mǎn)電時(shí)，有一個(gè)大于另一端電壓進(jìn)入電壓比較器，輸出 0V,此時(shí)繼電器吸和銜鐵，使電路斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電。

　　1.2 硬件組成

　　1.2.1 繼電器

　　使用微型繼電器實(shí)現(xiàn)電路通斷控制。當(dāng)未充滿(mǎn)電時(shí)，上方銜鐵吸合，手機(jī)正常充電;當(dāng)充電器充滿(mǎn)電時(shí)，上方銜鐵斷開(kāi)，使電路瞬間斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電。

　　1.2.2 電壓比較器

　　使用比較電壓比較器實(shí)現(xiàn)所需電壓輸出。電壓比較器可以看作是放大倍數(shù)接近“無(wú)窮大”的運(yùn)算放大器。 電壓比較器的功能 :比較兩個(gè)電壓的大小 ( 用輸出電壓的高或低電平，表示兩個(gè)輸入電壓的大小關(guān)系) :

　　當(dāng)“+”輸入端電壓高于“-”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為高電平;

　　當(dāng)“+”輸入端電壓低于“-”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為低電平。

　　電壓比較器一端連接輸入電壓點(diǎn)，另一端接地。預(yù)先設(shè)定一個(gè)基準(zhǔn)電壓 0.2V,當(dāng)輸入電壓不足0.2V時(shí)，經(jīng)過(guò)電壓比較器一端電壓 u1 < 0.2V, 輸出一個(gè)合適的電壓，使電路正常工作充電。當(dāng)充電完成后，通過(guò)比較器的電壓> 0.2V,比較器輸出電壓為 0V,繼電器銜鐵斷開(kāi)，使電路瞬間斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電。

　　1.2.3 二極管

　　電路多次運(yùn)用到了二極管防止電流回流，而其各自的功能也不相同。

　　(1)采用1N4007 型號(hào)二極管。

　　作用 :1. 當(dāng)手機(jī)充滿(mǎn)電后，利用二極管單向?qū)ǖ男阅?，防止電流逆流?2)當(dāng)手機(jī)電池正負(fù)極反接時(shí)，可以保護(hù)電池，延長(zhǎng)使用壽命。

　　采用 IN4148,是一種小型高速開(kāi)關(guān)二極管，開(kāi)關(guān)比較迅速，廣泛用于信號(hào)頻率較高的電路進(jìn)行單向?qū)ǜ綦x，通訊、電腦板、電視機(jī)電路及工業(yè)控制電路中常用。

　　1.2.4電容

　　使用 22u/10V 電容控制繼電器動(dòng)作的穩(wěn)定。電容可以在給定電位差下的電荷儲(chǔ)藏量，當(dāng)手機(jī)未充滿(mǎn)時(shí)，電容貯存電荷;當(dāng)電池將要充滿(mǎn)時(shí)，電容放出電荷，是電路電流穩(wěn)定，繼電器不會(huì)因電流不穩(wěn)定而使銜鐵上下擺動(dòng)，利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電。

　　1.2.5 電阻(R9/10K)

　　此處使用 10 千歐的電阻與比較器并聯(lián)，防止繼電器因電流不穩(wěn)定而使銜鐵上下擺動(dòng)，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電。

　　1.2.6復(fù)位開(kāi)關(guān)

　　為了減少用戶(hù)的麻煩，選用復(fù)位開(kāi)關(guān)(SW-PB)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)回復(fù)。其原理如下所述：按下開(kāi)關(guān)一瞬間，使電路瞬間導(dǎo)通，當(dāng)放開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)與電路斷開(kāi)，達(dá)到電路瞬時(shí)接通，使之正常工作。

　　2 使用說(shuō)明

　　(1)請(qǐng)總是在電源適配器周?chē)舫隹臻g，不要在空氣流通不暢的地方使用電源適配器。

　　(2)連接或中斷電源適配器時(shí)，請(qǐng)總是抓住電源適配器的兩側(cè)，請(qǐng)勿讓手指碰到插頭的金屬部分。

　　(3)在將 USB 電纜連接至電源適配器之前，確保電源適配器的 USB 端口中沒(méi)有異物。

　　(4)電源適配器是高壓器件，無(wú)論什么原因都不應(yīng)該拆開(kāi)它，即使在電源已關(guān)閉時(shí)也不可以。

　　3 應(yīng)用對(duì)象

　　本設(shè)計(jì)操作方法簡(jiǎn)單，適用于各類(lèi)人群。只需要在充電前按動(dòng)一下開(kāi)關(guān)，無(wú)需其他任何瑣碎操作，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電功能。而且，由于它在空載和電量飽和的時(shí)候都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電，為廣大用戶(hù)在提供方便的同時(shí)，更節(jié)約了電能，節(jié)省了經(jīng)濟(jì)開(kāi)支。