Şarj Cihazı Teknolojisine Genel Bakış

I. Şarj Cihazı Mimarisi ve Temelleri

Elektronik sistemlerde şarj cihazı, şebeke şebekesinden gelen alternatif akımı (AC), cihaz özelliklerine göre uyarlanmış düzenlenmiş doğru akıma (DC) dönüştürmekle görevli kritik bir arayüz bileşeni olarak hizmet eder. Tipik bir şarj cihazı dört ana alt sistemden oluşur:

• Transformatör: Yüksek voltajlı AC'yi (örneğin, 220V) daha düşük voltajlara düşürür
• Doğrultucu: AC'yi titreşimli DC'ye dönüştürür
• Filtre: Voltaj dalgalanmasını azaltarak DC çıkışını düzeltir
• Voltaj Regülatörü: Hassas çıkış voltajını sıkı toleranslar içinde korur

AC-DC Dönüşüm İlkesi:
Şebeke gücü, periyodik genlik ve polarite ters çevirmeleri ile sinüzoidal voltaj özelliklerine (örneğin, 220V/50Hz) sahiptir. Buna karşılık, yarı iletken cihazlar (örneğin, mikroişlemciler, RF modülleri) minimum voltaj sapması ile kararlı DC güç gerektirir. Bu, şarj cihazı tarafından yürütülen sıralı dönüşüm süreçlerini gerektirir.

II. Çalışma Mekaniği

Transformatör Aşaması:

• Lamine çekirdekler ve bakır sargılar aracılığıyla elektromanyetik indüksiyon uygular
• Adım aşağı oranı, dönüşüm oranına göre belirlenir (örneğin, 220V→5V, 44:1 oranı gerektirir)
• Yalıtım malzemeleri (örneğin, Mylar, emaye) girdap akımı kayıplarını azaltır

Doğrultma Devresi:

• Düşük ileri voltaj düşüşü için Schottky diyotları kullanan tam dalga köprü konfigürasyonu
• Çift yönlü AC'yi tek yönlü titreşimli DC'ye dönüştürür
• Tepe ters voltaj (PIV) değerleri, transformatör çıkışına göre seçilir

Çıkış Filtreleme:

• Pasif RC/LC ağları dalgalanma frekansı bileşenlerini azaltır
• Toplu enerji depolama için elektrolitik kapasitörler (100-1000μF)
• Yüksek frekanslı gürültü zayıflatma için seramik kapasitörler (<1μF)

Voltaj Regülasyonu:

• Düşük gürültülü uygulamalar için lineer regülatörler (örneğin, LM7805)
• Yüksek verimli (%85'in üzerinde) güç dönüşümü için anahtarlamalı mod regülatörleri (SMPS)
• Geri besleme kontrol döngüleri ±%5 voltaj doğruluğunu korur

Teknik Özet (Mobil Şarj Cihazı Örneği):

1. Transformatör: Şebeke voltajını (örneğin, 220V AC) daha düşük bir AC voltajına (örneğin, 12V AC) düşürür
2. Doğrultucu: Bir diyot köprüsü aracılığıyla AC'yi titreşimli DC'ye dönüştürür
3. Voltaj Regülatörü: Çıkışı hassas DC özelliklerine (örneğin, 5V/2A) stabilize eder
   Bu, USB-C/PD şarj protokolleri için uyumlu güç dağıtımını sağlar.