USB充电器设计与制作课件.pptVIP

*****************课程目标掌握USB充电器设计原理了解充电器工作原理，掌握电源、充电控制、保护电路等关键部分的设计方法。提升实践制作能力学习PCB设计、元器件选型、电路板制作、装配调试等技能，完成USB充电器的实际制作。充电器基础知识1充电器工作原理USB充电器将交流电转换为直流电，为电子设备供电。2充电电压与电流不同设备需要的充电电压和电流不同，充电器需要提供相应的参数。3充电协议充电协议用于控制充电过程，确保充电安全和效率。4充电器分类充电器可以分为快充充电器和普通充电器。充电器主要构成部件电源部分将交流电转换为直流电，为充电器提供能量。充电控制部分控制充电电流、电压和充电时间。保护电路部分保护充电器和设备免受过压、过流和短路等故障的损害。USB接口部分用于连接充电器和设备，传输充电能量。电源部分设计确定电源规格首先，确定充电器的输出电压和电流。例如，5V/1A、9V/2A等，这取决于目标设备的充电需求。选择电源芯片选择合适的电源芯片，例如AC-DC转换器或DC-DC转换器，以满足电压、电流和效率要求。设计输入电路设计输入电路，包括电源线连接、保险丝、滤波器等，确保电源的安全和稳定。设计输出电路设计输出电路，包括电压调节器、滤波器、电流限制器等，以提供稳定的输出电压和电流。进行电路测试在设计完成后，进行电路测试，确保电源性能符合设计要求。充电控制部分设计1充电协议选择选择合适的充电协议，如USBPD协议、QC协议等，满足不同设备的需求。2充电电流控制根据充电协议和电池类型设置合适的充电电流，保证安全高效的充电过程。3充电状态检测实时检测充电状态，如充电电流、电压、温度等，并根据情况调整充电参数。4充电完成指示当电池充满电时，停止充电并给出相应的提示，避免过度充电损伤电池。保护电路设计保护电路对于USB充电器至关重要，它可以有效防止过压、过流、短路等故障，保护充电器和设备的安全。1过压保护防止电压超过额定值2过流保护防止电流超过额定值3短路保护防止输出端短路4过温保护防止充电器过热常用的保护电路元件包括保险丝、热敏电阻、TVS二极管、电流传感器等。USB接口设计1USB接口类型选择根据充电器功率和功能需求，选择合适的USB接口类型，如USBType-A、USBType-C等。2接口电路设计设计合适的接口电路，包括阻抗匹配、过流保护、短路保护等功能。3接口封装与连接选择合适的USB接口封装形式，并确保接口与充电器电路板的可靠连接。散热设计1散热片铝合金材质，增加散热面积2风扇增强空气流通，加速散热3热管快速传导热量，降低温度4热敏电阻监测芯片温度，控制风扇速度散热设计对于USB充电器至关重要，尤其是在高功率充电器中。选择合适的散热材料和结构，可以有效降低芯片温度，提升充电效率和稳定性。外壳设计材料选择外壳材料决定充电器的外观和性能。常用材料有：ABS、PC、铝合金等。要考虑材料的耐热性、强度、加工性能和成本。结构设计外壳结构需要保证充电器内部电路和元器件的安全，同时考虑散热、防水、防尘等因素。外观设计外壳的外观设计要符合产品定位，并考虑美观、易用、便携等因素。模具制作根据设计图纸制作外壳模具，模具的精度和质量直接影响产品的外观和性能。注塑成型使用模具将塑料材料注塑成型，得到充电器外壳。表面处理进行表面处理，如喷漆、丝印等，使外壳更美观耐用。安全认证标准UL认证美国保险商实验室认证，证明产品符合安全标准，提高市场竞争力。CE认证欧洲联盟安全认证，表明产品符合欧盟安全、健康、环境保护等要求。FCC认证美国联邦通信委员会认证，确保产品符合无线电频率和电磁兼容性标准。CCC认证中国强制性产品认证，保障产品质量和安全，符合中国市场准入要求。制作工具介绍焊接工具焊接工具包括烙铁、焊锡丝、助焊剂等。烙铁用于加热焊锡丝，使焊锡熔化并与元器件和电路板连接。万用表万用表用于测试电路板元器件的电阻、电压和电流。可以帮助识别电路板故障。钳子钳子用于剪断或弯曲金属丝，以便在电路板中进行连接。其他工具其他工具包括螺丝刀、热风枪、电烙铁、电钻等。这些工具用于固定元器件、拆卸元器件以及进行一些特殊的操作。PCB设计流程1方案设计确定电路板功能和规格2原理图绘制使用软件绘制电路图3PCB布局规划元器件位置和走线4PCB布线完成电路连接5设计验证模拟测试和仿真设计流程中需遵循电路设计规范，保证电路板的可靠性和稳定性。