三星USB手機充電器ETA0U71XBE（港版）測試分析

楊耿國

（中山市技師學院，廣東中山，528403）

三星USB手機充電器ETA0U71XBE（港版）測試分析

楊耿國

（中山市技師學院，廣東中山，528403）

分析了三星USB手機充電器ETA0U71XBE（港版）的穩(wěn)壓模塊、充電保護模塊、充電控制模塊工作特性,闡述了電路的工作原理,實際測試該充電器工作電流。

手機充電器；港版；測試分析

0 引言

三星USB手機充電器ETA0U71XBE（港版）,產(chǎn)品規(guī)格：輸入AC100～240V，50Hz/60Hz，0.15A（MAX）；輸出5.0V@1A。

如圖1所示是ETA0U71XBE的電路原理圖，該電路采用初級（原邊）反饋控制器1R8I。這個芯片是超小型SOT-23-6封裝，頂部有一行標記為“1R8I”。網(wǎng)上找不到IC的生產(chǎn)廠家及內(nèi)部功能框圖），筆者根據(jù)芯片外接電路及工作原理，在比較了華為與蘋果充電器所用控制IC的基礎(chǔ)上，推測1R8I各引腳的大致功能。

這個電路與華為充電器HW-050200C3W有許多相似之處，特別是次級側(cè)電路。不同之處之一是控制器與開關(guān)管的型號；不同之二是1R8I內(nèi)部沒有高壓電流源，1R8I通過控制外部高壓晶體管給IC供電啟動。

1 電路分析

初始上電時，直流高壓經(jīng)R1加到高壓晶體管Q2集電極（Q2是內(nèi)含有阻尼電阻的晶體管），經(jīng)內(nèi)部集電極與基極之間的偏置電阻給Q2提供基極電流，Q2導通，直流高壓（DC160V是AC110供電時測得）經(jīng)R1給電容C7充電。此時，IC1的3腳處于高阻狀態(tài)。當VDD（1腳）電壓上升到約10.8V時，IC1的6腳（Dr）輸出PWM脈沖控制Q1開關(guān)工作，隨后輔助繞組輸出脈沖電壓，經(jīng)D7整流給C7充電。隨后，IC1的3腳電壓跳變?yōu)榱悖琎2關(guān)斷。正常工作時R1的壓降為32V（=160V-128V），因此通過R1的電流非常微小，不可能維持IC1正常工作，這是輔助繞組接替直流高壓給IC1供電，VDD（1腳）電壓約為8.24V。

開關(guān)管Q1的型號是BTN3020（Inpower Semiconductor Co., Ltd出品，IPS公司是一家專業(yè)功率半導體產(chǎn)品設計公司,其產(chǎn)品主要應用于功率管理領(lǐng)域），其內(nèi)部為NPN與PNP管的組合結(jié)構(gòu)，直流電流放大倍數(shù)在15～35倍；集電極-基極間擊穿電壓UCEO高達800V，集電極-發(fā)射極間擊穿電壓UCEO為450V。

Q1的發(fā)射極所接電阻RS是電流檢測電阻（貼片0805封裝）。因為PWM占空比愈大，通過RS的三角波電流愈大，則IC1的4腳CS檢測的電壓愈高。1R8I通過檢測4腳的峰值電壓，確定次級輸出給負載的電流大小。

IC1的2腳VS取樣初級反饋采樣電阻是R5和R6//R7（≈R7）分壓電壓。R5是定制（非標）電阻，參數(shù)19.5k為實測值；R5與R6//R7（≈R7）比值確定輸出電壓約為5V。若減小R5，則采樣電壓變高，輸出電壓降低，反之亦反。

另外，實際測試發(fā)現(xiàn)，無論怎么調(diào)整數(shù)字示波器的同步觸發(fā)電平，均無法鎖定波形，這說明1R8I在抖頻模式工作，為了降低開關(guān)電源的電磁干擾（EMI）。充電器負載充電寶時，筆者把D5改為47kΩ電阻,開關(guān)管Q1集電極開關(guān)頻率約為66.97kHz，Q1關(guān)斷時，不計尖峰脈沖，Q1的集電極電壓約為240V。

下面通過測試1R8I的工作波形，分析它的工作特性。

（1）測量“VDD電壓究竟上升到多少伏時Dr（6腳）才輸出PWM脈沖”？

為了測量“VDD電壓究竟上升到多少伏時Dr（6腳）才輸出PWM脈沖”，筆者干脆把Q2去掉，用穩(wěn)壓電源給IC1的VDD供電。

先給充電器帶上充電寶，然后接通市電電源，從零到大調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，當電壓達到10.8V時示波器檢測到Dr（6腳）開始輸出PWM，即1R8I開啟工作電壓為10.8V。

在測試過程中發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象：當從零到大調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出時，HV（3腳）的電壓隨VDD的上升而上升，但前者一直低于后者，且隨著電壓的升高而增大，到1R8I開啟工作之前，二者差值達到0.8V。在1R8I開啟之后，HV的電壓立即跳變?yōu)榱恪?/p>

隨后，反向調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，當電壓下降到7.7V時，穩(wěn)壓電源的電壓指針不再減小，這是因為開關(guān)電源工作以后，輔助繞組的整流電壓把VDD穩(wěn)定在7.7V上，不再隨穩(wěn)壓電源輸出的降低而降低。此時關(guān)掉穩(wěn)壓源，充電器仍然正常工作，輸出電壓仍然為5.1V。

圖1 充電器ETA0U71XBE（港版）電路原理圖

（2）斷電短時間歇工作

當斷開市電時，直流母線上的高壓（160V）隨著1R8I繼續(xù)輸出PWM控制Q1開關(guān)振蕩、向次級側(cè)輸出能量而下降，輔助繞組的整流電壓也下降，當VDD電壓下降到4V時，HV（3腳）由0跳變?yōu)楦唠娖剑s3.6V），Q1導通，直流高壓（此時電壓已經(jīng)下降了）經(jīng)R1、Q1給C7充電，當VDD電壓上升到11.2V時，HV（3腳）由高電平（約10V）跳變?yōu)?，Q2關(guān)斷。此時，1R8I又會輸出PWM脈沖，但因輔助繞組不能給1R8I提供足夠的電能，VDD電壓逐漸下降，達到4V時HV（3腳）又跳變?yōu)楦唠娖剑琎1導通。

電源斷開初時直流母線電壓比較高，HV（3腳）由高電平跳變?yōu)?時（對應VDD下降周期），1R8I輸出一段占空比較小的PWM。這期間，Q1集電極脈沖的幅度較高。由于1R8I輸出“占空比較小的PWM”的過程持續(xù)時間短，“不輸出PWM”的過程持續(xù)時間長，因此Q1是間歇向負載輸送能量。隨著直流母線電壓的下降，1R8I輸出PWM的占空比逐漸加大，這期間，Q1集電極脈沖幅度較低。雖然占空比很大，但電源電壓較低，故輸出能量很小。當直流母線電壓大約在17V以上，HV（3腳）會間歇輸出高電平使Q2導通，給1R8I供電工作（據(jù)筆者觀察，這個過程大約會持續(xù)45s左右）。這種斷電后間歇工作的目的是把電容的存儲的高壓釋放，防止電擊。 當直流母線電壓（大約）在17V以下，由1R8I內(nèi)部電路把C1、C2存儲的電能消耗掉。

2 結(jié)語

可以想象：若在高壓電容兩端并聯(lián)一個幾十～幾百千歐姆的電阻，當電源切斷后，由電阻給高壓電容放電，1R8I的這種間歇放電過程會很短，可以忽略不計。之所以沒有在高壓電容兩端并聯(lián)電阻，可能是三星公司出于節(jié)能的考慮。

為了測試輸出電流，筆者把三星充電器輸出用0.1Ω電阻串聯(lián)，給充電寶充電，測得0.1Ω電阻兩端的壓降88.6mV，可知充電器的輸出電流約為886mA。

[1]付植桐.電子技術(shù)（第二版）[M].北京：高等教育出版社,2003.

[2]林鋼．常用電子元器件［M］.北京：機械工業(yè)出版社,2004.

[3]陸綺榮.電子測量技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社.2007.

[4]李良榮.EWB9電子設計技術(shù)［M］.機械工業(yè)出版社,2007.

Samsung USB mobile phone charger ETA0U71XBE (HK Version) test analysis

Yang Gengguo
(Zhongshan Technician College, Zhongshan Guangdong, 528403)

Analysis of the Samsung USB phone charger ETA0U71XBE (HK Version) of the voltage regulator module, charging protection module, charging control module work characteristics, describes the working principle of the circuit, the test of the working current of the charger.

mobile phone charge；Hong Kong version; test analysis