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某新型手机自动断电充电器的设计方案解析
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2017-11-15
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随着社会的不断发展，生活水平的不断提高，工作强度不断增大，手机作为一种便携式移动通讯设备越来越成为人们日常生活的必需品。随着手机的大范围推广，与之而来的相关耗材消费品也会随之攀升。充电器（电源适配器）作为供给手机电池电能的必备品，其使用量不亚于手机。如何降低充电器空载状态和充满状态下的电耗必将成为整个社会所必须面临的问题。
大部分手机用户在给手机充完电后，为图省事，都不拔插出插销，以便下一次充电。这既耗电浪费，又造成巨大的安全隐患。根据最近诺基亚的调查数据可知，手机在空载模式下（充电器插接在墙壁插座，但并未与手机连接）所消耗的电能占到其电能使用总量的60%以上，也就是说手机耗电的3/4以上都是由于手机充满电以后，用户不拔充电器插销造成的，目前中国有六亿多手机用户，这是一种极大地浪费。据初步统计，手机充电后不拔插销，每年将额外耗电逾20亿度，相当于葛洲坝水电站发电量的4%.
为此，笔者设计了一款能够在手机充电器空载和电池充满的情况下自动断电以达到原线圈零电耗目的的充电器，实现节约资源，从身边做起。
1方案设计及硬件组成
1.1方案设计
较现有断电充电器而言，本产品的优点在于不仅能够在充满电的情况下自动断电，而且在人为拔掉手机的时候也能自动断电，实现自动断电。图1为内部电路图。
工作原理：将充电器与手机、插座连接后，电压通过电阻调整，以一较小值进入电压比较器，输出一个额定值，是手机正常充电。当手机充满电时，有一个大于另一端电压进入电压比较器，输出0V，此时继电器吸和衔铁，使电路断开，实现自动断电。
图1内部电路图
1.2硬件组成
1.2.1继电器
使用微型继电器实现电路通断控制。当未充满电时，上方衔铁吸合，手机正常充电；当充电器充满电时，上方衔铁断开，使电路瞬间断开，实现自动断电。
1.2.2电压比较器
使用比较电压比较器实现所需电压输出。电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。电压比较器的功能：比较两个电压的大小（用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系）：
当“+”输入端电压高于“－”输入端时，电压比较器输出为高电平；
当“+”输入端电压低于“－”输入端时，电压比较器输出为低电平。
电压比较器一端连接输入电压点，另一端接地。预先设定一个基准电压0.2V，当输入电压不足0.2V时，经过电压比较器一端电压u1＜0.2V，输出一个合适的电压，使电路正常工作充电。当充电完成后，通过比较器的电压＞0.2V，比较器输出电压为0V，继电器衔铁断开，使电路瞬间断开，实现自动断电。
大部分手机用户在给手机充完电后，为图省事，都不拔插出插销，以便下一次充电。这既耗电浪费，又造成巨大的安全隐患。根据最近诺基亚的调查数据可知，手机在空载模式下（充电器插接在墙壁插座，但并未与手机连接）所消耗的电能占到其电能使用总量的60%以上，也就是说手机耗电的3/4以上都是由于手机充满电以后，用户不拔充电器插销造成的，目前中国有六亿多手机用户，这是一种极大地浪费。据初步统计，手机充电后不拔插销，每年将额外耗电逾20亿度，相当于葛洲坝水电站发电量的4%.
为此，笔者设计了一款能够在手机充电器空载和电池充满的情况下自动断电以达到原线圈零电耗目的的充电器，实现节约资源，从身边做起。
1方案设计及硬件组成
1.1方案设计
较现有断电充电器而言，本产品的优点在于不仅能够在充满电的情况下自动断电，而且在人为拔掉手机的时候也能自动断电，实现自动断电。图1为内部电路图。
工作原理：将充电器与手机、插座连接后，电压通过电阻调整，以一较小值进入电压比较器，输出一个额定值，是手机正常充电。当手机充满电时，有一个大于另一端电压进入电压比较器，输出0V，此时继电器吸和衔铁，使电路断开，实现自动断电。
图1内部电路图
1.2硬件组成
1.2.1继电器
使用微型继电器实现电路通断控制。当未充满电时，上方衔铁吸合，手机正常充电；当充电器充满电时，上方衔铁断开，使电路瞬间断开，实现自动断电。
1.2.2电压比较器
使用比较电压比较器实现所需电压输出。电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。电压比较器的功能：比较两个电压的大小（用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系）：
当“+”输入端电压高于“－”输入端时，电压比较器输出为高电平；
当“+”输入端电压低于“－”输入端时，电压比较器输出为低电平。
电压比较器一端连接输入电压点，另一端接地。预先设定一个基准电压0.2V，当输入电压不足0.2V时，经过电压比较器一端电压u1＜0.2V，输出一个合适的电压，使电路正常工作充电。当充电完成后，通过比较器的电压＞0.2V，比较器输出电压为0V，继电器衔铁断开，使电路瞬间断开，实现自动断电。
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