摘要：針對目前電源充電器的安全和能源浪費的問題，提出一種可以應用于移動設備的安全并且節(jié)能的電源控制器的設計方法，重點設計了電流繼電器的電路。通過設計改進電流繼電器的電流取樣電路、電壓放大電路、精密整流電路、比較和觸發(fā)電路、繼電氣控制電路等部分電路，使電源在充電完成后斷開，從而達到節(jié)能安全的目的。實驗結果證明，電源控制器在電源充電結束后，電流減小到75 mA后斷開充電電源，比現(xiàn)有充電器的安全性和節(jié)能性都有較大提高。
關鍵詞：安全；節(jié)能；繼電器；電路

    隨著社會的發(fā)展進步，電子時代的到來，電器在人們的生活中的作用日漸重要，充電器也成為人們日常生活中不可缺少的工具。充電器帶來方便的同時伴隨而來的是因充電器使用不當而引起的事故：電器損壞、火災甚至爆炸。不僅如此，“低碳社會”的提出，對充電器節(jié)能的要求就更高了。目前，對于充電器安全和節(jié)能的要求，工程師們致力于研究怎樣提高電源的轉換效率、怎樣實現(xiàn)低電流充電減少發(fā)熱等方法，來達到節(jié)能的目的。但無論怎樣設計，當充電器結束充電任務時，整流電路仍在工作，電能浪費并沒有從根本上解決。對于怎樣讓充電器在結束充點任務后斷開電源的方法，國內還沒有相關的深入的研究設計。
    為了解決上面提出的問題，筆者研究了電源充電器的工作原理。充電器主要是由電流繼電器和電源兩部分構成，市場上的電源的制作已經(jīng)很成熟，所以研究的重心在于電流繼電器的設計上。本文設計出了一種用于移動設備的安全節(jié)能的電源控制器。利用這個電源控制器，實現(xiàn)了電源充電時更安全、更省電的目的。

1 電流繼電器
    此安全節(jié)能移動設備電源控制器的基本使用功能是：此設備上有一個初始化按鈕QA，每次充電時，進行初始化，之后開始充電。當移動設備電池充滿電時或者移動設備從充電器上拔下時，自動切斷主電源。
    電流繼電器有取樣回路、調整、理想整流、電壓放大、電壓放大調整、兩次電壓比較、微分電路、觸發(fā)三極管等8部分構成。
1．1 電流取樣電路
    電流取樣部分選用一種特殊的變壓器T1，使其將流過移動設備電源控制器的微弱電流信號轉換成電壓信號，然后經(jīng)穩(wěn)壓管VW1，VW2穩(wěn)壓后，再經(jīng)電位器RP1調整，得到想要的電壓值，并將其送給由運算放大器構成的電壓放大部分。電流采樣電流圖如圖1所示。

1．2 電壓放大電路
    電壓放大電路圖如圖2所示。
    電壓放大部分是由電位器RP1，電阻R11，電阻R12及運算放大器構成了典型的反向電壓放大電路，項目中選用的電阻分別為RP1=400 kΩ和R11=10 kΩ，由電壓放大電路的計算公式，經(jīng)計算知其值放大40倍，且電壓正半軸和負半軸關于X軸翻轉，由于初始的電壓信號是一個正弦信號，其本身就關于X軸對稱，因此翻轉后，信號的波形并沒有改變。2個對接的二極管VD1和VD2起到了對后面放大電路的保護作用，當流過電源控制器的電流過大時，二極管VD1和VD2交替導通，使信號電壓小于等于0．7 V，從而保護后面的電路。
1．3 精密整流部分電路
    電壓放大調整部分(也叫做精密整流)是由電阻R13、R15，二極管VD3、VD4以及運算放大器組成，因為信號經(jīng)放大后依然很小，為了使其不失真地傳給下一級，所以整流過程沒用常見的橋式整流電路。當傳輸?shù)碾妷盒盘栁挥赬軸的正半軸時2個二極管VD3和VD4導通，將信號送給下一級，當傳輸?shù)碾妷盒盘栁挥赬軸的負半軸時2二極管VD3截止，由運算放大器及R13和R15構成了一個典型的反向電壓放大電路，由于R13等于R15，所以只使信號翻轉而不改變其大小，翻轉的信號經(jīng)二極管VD3送給下一級。本部分的功能是將正弦交流信號的X軸以下部分關于X軸翻轉到正半軸，使交流信號變?yōu)橹绷餍盘?，實現(xiàn)了全波整流。精密整流電路圖如圖3所示。

1．4 比較和觸發(fā)部分電路
    比較和觸發(fā)部分主要有比較器電路、微分電路、觸發(fā)電路構成。其中兩個比較器由電阻R16、R17，R18，穩(wěn)壓管VW3和2個運算放大器組成。當電壓值大于限定值時生成一段段電壓為+Uom的信號，并送給微分電路。微分電路由電容C2，電阻R19和運放組成，使信號經(jīng)過它時生成一個個正的脈沖信號。
    觸發(fā)部分由二極管VD5，電容C3，電阻R20、R21和運算放大器組成，使經(jīng)過它的脈沖信號變?yōu)榭捎|發(fā)控制部分的脈沖信號，經(jīng)電容C9濾波后使控制端保持高電平，再經(jīng)二極管VD9和電阻R35正反饋給比較器部分，使其脈沖能夠保持。當電壓值小于限定值時生成一段段電壓為-Uom的信號，并送給微分電路，使信號經(jīng)過它時生成一個個負的脈沖信號。再經(jīng)過觸發(fā)部分使其脈沖信號經(jīng)電容C9濾波后使控制端保持低電平。觸發(fā)電路圖如圖4所示。

1．5 繼電器控制部分電路
    繼電器控制部分由二極管VD7、VD8，穩(wěn)壓管VW7，三極管V3和繼電器K組成，當其端口為高電平時，三極管V3正向導通，而是繼電器兩端電壓為高電平，繼電器吸合，同時二極管V1和電阻R34兩端為高電平，發(fā)光二極管紅燈亮。當其端口電壓為低電平時，三極管截止，繼電器兩端為低電平，繼電器斷開，同時二極管V1和電阻R34兩端為低電平，發(fā)光二極管紅燈滅。二極管VD7和VD8是為了保護三極管，以免使其反向擊穿。其中繼電器為雙開關結構，當其斷開時不但控制外面適配器電源的開關斷開了，而且連取樣電路的開關也斷開了，控制器停止取樣，這樣使后面的電路不至于一直工作，而使電路的耗電量明顯下降，從而也符合節(jié)能的理念。不僅如此，只需在控制外面適配器電源的開關兩邊并聯(lián)上一個手動開關，則又可將其設定為安全和普通兩種模式，方便一些用電器在初次使用時需要充12小時的情況?？刂齐娐穲D如圖5所示。

2 結論
    實驗結果證明，在開始端輸入大于75 mA的交流電，然后初始化QA按鈕，電路開始充電，當電池要充滿的時候，電流開始減小，當減小到75 mA的時候，QA斷開，電路停止工作。這樣，充電器就能避免電源浪費和安全隱患等問題。