ภาพรวมเทคโนโลยีเครื่องชาร์จ

I. สถาปัตยกรรมและหลักการพื้นฐานของเครื่องชาร์จ

ในระบบอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องชาร์จทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบเชื่อมต่อที่สำคัญ มีหน้าที่แปลงกระแสสลับ (AC) จากโครงข่ายไฟฟ้าหลักให้เป็นกระแสตรง (DC) ที่ควบคุมและปรับให้เหมาะสมกับข้อกำหนดของอุปกรณ์ เครื่องชาร์จทั่วไปประกอบด้วยระบบย่อยหลักสี่ระบบ:

• หม้อแปลง: ลดแรงดันไฟฟ้า AC สูง (เช่น 220V) ให้เป็นแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำลง
• วงจรเรียงกระแส: แปลง AC เป็น DC แบบพัลส์
• ตัวกรอง: ทำให้เอาต์พุต DC ราบเรียบขึ้นโดยลดการกระเพื่อมของแรงดันไฟฟ้า
• ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า: รักษาแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตที่แม่นยำภายในค่าความคลาดเคลื่อนที่แคบ

หลักการแปลง AC เป็น DC:
พลังงานไฟฟ้าหลักมีลักษณะแรงดันไฟฟ้าแบบไซนูซอยด์ (เช่น 220V/50Hz) โดยมีการกลับขั้วและแอมพลิจูดเป็นระยะ ในทางตรงกันข้าม อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ (เช่น ไมโครโปรเซสเซอร์, โมดูล RF) ต้องการพลังงาน DC ที่เสถียรโดยมีการเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าน้อยที่สุด สิ่งนี้จำเป็นต้องมีกระบวนการแปลงตามลำดับที่ดำเนินการโดยเครื่องชาร์จ

II. กลไกการทำงาน

ขั้นตอนหม้อแปลง:

• ใช้การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านแกนลามิเนตและขดลวดทองแดง
• อัตราส่วนการลดแรงดันไฟฟ้ากำหนดโดยอัตราส่วนจำนวนรอบ (เช่น 220V→5V ต้องใช้อัตราส่วน 44:1)
• วัสดุฉนวน (เช่น Mylar, เคลือบ) ลดการสูญเสียกระแสไหลวน

วงจรเรียงกระแส:

• การกำหนดค่าบริดจ์แบบฟูลเวฟโดยใช้ไดโอด Schottky สำหรับแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมไปข้างหน้าต่ำ
• แปลง AC สองทิศทางเป็น DC ทิศทางเดียวแบบพัลส์
• ค่าพิกัดแรงดันไฟฟ้าผกผันสูงสุด (PIV) เลือกตามเอาต์พุตหม้อแปลง

การกรองเอาต์พุต:

• เครือข่าย RC/LC แบบพาสซีฟลดส่วนประกอบความถี่ริปเปิล
• ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลติก (100-1000μF) สำหรับการจัดเก็บพลังงานจำนวนมาก
• ตัวเก็บประจุเซรามิก (<1μF) สำหรับการลดทอนสัญญาณรบกวนความถี่สูง

การควบคุมแรงดันไฟฟ้า:

• ตัวควบคุมเชิงเส้น (เช่น LM7805) สำหรับการใช้งานที่มีสัญญาณรบกวนต่ำ
• ตัวควบคุมโหมดสวิตช์ (SMPS) สำหรับการแปลงพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูง (>85%)
• วงจรควบคุมแบบป้อนกลับรักษาความแม่นยำของแรงดันไฟฟ้า ±5%

สรุปทางเทคนิค (ตัวอย่างเครื่องชาร์จโทรศัพท์มือถือ):

1. หม้อแปลง: ลดแรงดันไฟฟ้าหลัก (เช่น 220V AC) ให้เป็นแรงดันไฟฟ้า AC ที่ต่ำกว่า (เช่น 12V AC)
2. วงจรเรียงกระแส: แปลง AC เป็น DC แบบพัลส์ผ่านบริดจ์ไดโอด
3. ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า: ทำให้เอาต์พุตมีเสถียรภาพตามข้อกำหนด DC ที่แม่นยำ (เช่น 5V/2A)
   สิ่งนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการส่งมอบพลังงานที่เป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับโปรโตคอลการชาร์จ USB-C/PD