مروری بر فناوری شارژر

I. معماری و اصول اولیه شارژر

در سیستم‌های الکترونیکی، شارژر به عنوان یک جزء رابط حیاتی عمل می‌کند که وظیفه تبدیل جریان متناوب (AC) از شبکه برق به جریان مستقیم (DC) تنظیم‌شده را بر عهده دارد که متناسب با مشخصات دستگاه است. یک شارژر معمولی شامل چهار زیرسیستم اصلی است:

• ترانسفورماتور: ولتاژ بالای AC (به عنوان مثال، 220 ولت) را به ولتاژهای پایین‌تر کاهش می‌دهد
• یکسو کننده: AC را به DC ضربانی تبدیل می‌کند
• فیلتر: خروجی DC را با کاهش ریپل ولتاژ هموار می‌کند
• تنظیم کننده ولتاژ: ولتاژ خروجی دقیق را در محدوده های مجاز حفظ می‌کند

اصل تبدیل AC به DC:
برق اصلی دارای ویژگی‌های ولتاژ سینوسی (به عنوان مثال، 220 ولت/50 هرتز) است که دارای تغییرات دوره‌ای دامنه و قطبیت است. در مقابل، دستگاه‌های نیمه‌رسانا (به عنوان مثال، ریزپردازنده‌ها، ماژول‌های RF) به توان DC پایدار با حداقل انحراف ولتاژ نیاز دارند. این امر فرآیندهای تبدیل متوالی را که توسط شارژر اجرا می‌شود، ضروری می‌کند.

II. مکانیسم عملیاتی

مرحله ترانسفورماتور:

• القای الکترومغناطیسی را از طریق هسته‌های لمینت شده و سیم‌پیچ‌های مسی پیاده‌سازی می‌کند
• نسبت کاهشی با نسبت دورها تعیین می‌شود (به عنوان مثال، 220 ولت→5 ولت به نسبت 44:1 نیاز دارد)
• مواد عایق (به عنوان مثال، مایلار، مینا) تلفات جریان گردابی را کاهش می‌دهند

مدار یکسوسازی:

• پیکربندی پل موج کامل با استفاده از دیودهای شاتکی برای افت ولتاژ کم رو به جلو
• AC دو جهته را به DC ضربانی یک جهته تبدیل می‌کند
• رتبه‌بندی ولتاژ معکوس پیک (PIV) بر اساس خروجی ترانسفورماتور انتخاب می‌شود

فیلتر کردن خروجی:

• شبکه‌های RC/LC غیرفعال اجزای فرکانس ریپل را کاهش می‌دهند
• خازن‌های الکترولیتی (100-1000μF) برای ذخیره انرژی انبوه
• خازن‌های سرامیکی (<1μF) برای تضعیف نویز با فرکانس بالا

تنظیم ولتاژ:

• رگولاتورهای خطی (به عنوان مثال، LM7805) برای برنامه‌های کم نویز
• رگولاتورهای حالت سوئیچینگ (SMPS) برای تبدیل توان با راندمان بالا (>85%)
• حلقه‌های کنترل بازخورد دقت ولتاژ ±5٪ را حفظ می‌کنند

خلاصه فنی (مثال شارژر موبایل):

1. ترانسفورماتور: ولتاژ برق اصلی (به عنوان مثال، 220 ولت AC) را به ولتاژ AC پایین‌تر (به عنوان مثال، 12 ولت AC) کاهش می‌دهد
2. یکسو کننده: AC را از طریق پل دیودی به DC ضربانی تبدیل می‌کند
3. تنظیم کننده ولتاژ: خروجی را به مشخصات DC دقیق (به عنوان مثال، 5V/2A) تثبیت می‌کند
   این امر تحویل برق مطابق با پروتکل‌های شارژ USB-C/PD را تضمین می‌کند.