Схема блока зарядки телефона

Схема блока зарядки телефона

Схемы импульсных сетевых адаптеров для зарядки телефонов

Большинство современных сетевых зарядных устройств собрано по простейшей импульсной схеме, на одном высоковольтном транзисторе (рис. 1) по схеме блокинг-генератора.

В отличие от более простых схем на понижающем 50 Гц трансформаторе, трансформатор у импульсных преобразователей той же мощности гораздо меньше по размерам, а значит, меньше размеры, вес и цена всего преобразователя. Кроме того, импульсные преобразователи более безопасны — если у обычного преобразователя при выходе из строя силовых элементов в нагрузку попадает высокое нестабилизированное (а иногда и вообще переменное) напряжение со вторичной обмотки трансформатора, то при любой неисправности «импульсника» (кроме выхода из строя оптрона обратной связи — но его обычно очень хорошо защищают) на выходе вообще не будет никакого напряжения.

Подробнейшее описание принципа действия (с картинками) и расчета элементов схемы высоковольтного импульсного преобразователя (трансформатор, конденсаторы и пр.) можно прочитать, например, в «ТЕА152х Efficient Low Power Voltage supply» по ссылке http://www. nxp.com/acrobat/applicationnotes/AN00055.pdf (на английском).

Переменное сетевое напряжение выпрямляется диодом VD1 (хотя иногда щедрые китайцы ставят целых четыре диода, по мостовой схеме), импульс тока при включении ограничивается резистором R1. Здесь желательно поставить резистор мощностью 0,25 Вт — тогда при перегрузке он сгорит, выполнив функцию предохранителя.

Преобразователь собран на транзисторе VT1 по классической обратноходовой схеме. Резистор R2 нужен для запуска генерации при подаче питания, в этой схеме он необязателен, но с ним преобразователь работает чуть стабильней. Генерации поддерживается благодаря конденсатору С1, включенному в цепь ПОС на обмотке частота генерации зависит от его емкости и параметров трансформатора. При отпирании транзистора напряжение на нижних по схеме выводах обмоток / и II отрицательное, на верхних — положительное, положительная полуволна через конденсатор С1 еще сильней открывает транзистор, амплитуда напряжения в обмотках возрастает. То есть транзистор лавинообразно открывается. Через некоторое время, по мере заряда конденсатора С1, базовый ток начинает уменьшаться, транзистор начинает закрываться, напряжение на верхнем по схеме выводе обмотки II начинает уменьшаться, через конденсатор С1 базовый ток еще сильней уменьшается, и транзистор лавинообразно закрывается. Резистор R3 необходим для ограничения базового тока при перегрузках схемы и выбросах в сети переменного тока.

В это же время амплитудой ЭДС самоиндукции через диод VD4 подзаряжается конденсатор СЗ — поэтому преобразователь и называется обратноходовым. Если поменять местами выводы обмотки III и подзаряжать конденсатор СЗ во время прямого хода, то резко возрастет нагрузка на транзистор во время прямого хода (он может даже сгореть из-за слишком большого тока), а во время обратного хода ЭДС самоиндукции окажется нерастраченной и выделится на коллекторном переходе транзистора — то есть он может сгореть от перенапряжения. Поэтому при изготовлении устройства нужно строго соблюдать фазировку всех обмоток (если перепутать выводы обмотки II — генератор просто не запустится, так как конденсатор С1 будет наоборот, срывать генерацию и стабилизировать схему).

Выходное напряжение устройства зависит от количества витков в обмотках II и III и от напряжения стабилизации стабилитрона VD3. Выходное напряжение равно напряжению стабилизации только в том случае, если количество витков в обмотках II и III одинаковое, в противном случае оно будет другое. Во время обратного хода конденсатор С2 подзаряжается через диод VD2, как только он зарядится до примерно -5 В, стабилитрон начнет пропускать ток, отрицательное напряжение на базе транзистора VT1 чуть уменьшит амплитуду импульсов на коллекторе, и выходное напряжение стабилизируется на некотором уровне. Точность стабилизации у этой схемы не очень высока — выходное напряжение гуляет в пределах 15. 25% в зависимости от тока нагрузки и качества стабилитрона VD3.
Схема более качественного (и более сложного) преобразователя показана на рис. 2

Для выпрямления входного напряжения используется диодный мостик VD1 и конденсатор , резистор должен быть мощностью не менее 0,5 Вт, иначе в момент включения, при зарядке конденсатора С1, он может сгореть. Емкость конденсатора С1 в микрофарадах должна равняться мощности устройства в ваттах.

Сам преобразователь собран по уже знакомой схеме на транзисторе VT1. В цепь эмиттера включен датчик тока на резисторе R4 — как только протекающий через транзистор ток станет столь большим, что падение напряжения на резисторе превысит 1,5 В (при указанном на схеме сопротивлении — 75 мА), через диод VD3 приоткроется транзистор VT2 и ограничит базовый ток транзистора VT1 так, чтобы его коллекторный ток не превышал указанные выше 75 мА. Несмотря на свою простоту, такая схема защиты довольно эффективна, и преобразователь получается практически вечный даже при коротких замыканиях в нагрузке.

Читайте также:  Какой выбрать увлажнитель воздуха для детской отзывы

Для защиты транзистора VT1 от выбросов ЭДС самоиндукции, в схему добавлена сглаживающая цепочка VD4-C5-R6. Диод VD4 обязательно должен быть высокочастотным — идеально BYV26C, чуть хуже — UF4004-UF4007 или 1 N4936, 1 N4937. Если нет таких диодов, цепочку вообще лучше не ставить!

Конденсатор С5 может быть любым, однако он должен выдерживать напряжение 250. 350 В. Такую цепочку можно ставить во все аналогичные схемы (если ее там нет), в том числе и в схему по рис. 1 — она заметно уменьшит нагрев корпуса ключевого транзистора и значительно «продлит жизнь» всему преобразователю.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется с помощью стабилитрона DA1, стоящего на выходе устройства, гальваническая развязка обеспечивается оптроном V01. Микросхему TL431 можно заменить любым маломощным стабилитроном, выходное напряжение равно его напряжению стабилизации плюс 1,5 В (падение напряжения на светодиоде оптрона V01)’, для защиты светодиода от перегрузок добавлен резистор R8 небольшого сопротивления. Как только выходное напряжение станет чуть выше положенного, через стабилитрон потечет ток, светодиод оптрона начнет светиться, его фототранзистор приоткроется, положительное напряжение с конденсатора С4 приоткроет транзистор VT2, который уменьшит амплитуду коллекторного тока транзистора VT1. Нестабильность выходного напряжения у этой схемы меньше, чем у предыдущей, и не превышает 10. 20%, также, благодаря конденсатору С1, на выходе преобразователя практически отсутствует фон 50 Гц.

Трансформатор в этих схемах лучше использовать промышленный, от любого аналогичного устройства. Но его можно намотать и самому — для выходной мощности 5 Вт (1 А, 5 В) первичная обмотка должна содержать примерно 300 витков проводом диаметром 0,15 мм, обмотка II — 30 витков тем же проводом, обмотка III — 20 витков проводом диаметром 0,65 мм. Обмотку III нужно очень хорошо изолировать от двух первых, желательно намотать ее в отдельной секции (если есть). Сердечник — стандартный для таких трансформаторов, с диэлектрическим зазором 0,1 мм. В крайнем случае, можно использовать кольцо внешним диаметром примерно 20 мм.

Домашний мастер.

Напряжение на выходе примерно 7.8V. Под нагрузкой 0.5А напряжение падает примерно до 4-5V.

Возможно, трансформатор имеет дополнительно 2-е обмотки (если это не просто проволочки, идущие к экранирующей фольге). Обмотки подседины к "минусу" одним концом. Второй конец никуда не подцеплен. Обмотки играют роль экранов и применяются также для динамического подавления ЭМИ помех, возникающих во время работы трансформатора (может быть именно поэтому, отсутствует конденсатор между + 300V и коллектором транзистора Т2).

*некоторые значения конденсаторов неточные!

Доработка ЗУ сотового телефона

Сотовые телефоны комплектуют зарядными устройствами (ЗУ), построенными на основе обратноходового преобразователя напряжения, часто такие ЗУ собраны по упрощенной схеме и имеют невысокую надежность.

На рисунке показана схема одного из вариантов ЗУ.

Напряжение сети через резистор R1, который выполняет функции предохранителя, поступает на мостовой выпрямитель на диодах VD1 —VD4 и сглаживается конденсатором С1. Производители ЗУ сетевые фильтры для подавления помех используют редко, кроме того, часто применяют не мостовой, а однополупериодный выпрямитель.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется косвенным методом. Для этого напряжение обмотки III трансформатора выпрямляется диодом VD6, сглаживается конденсатором СЗ и через стабилитрон VD5 поступает на базу транзистора. В момент подключения ЗУ к сети, а также при резких колебаниях напряжения в сети ток через транзистор VT1 превышает допустимое значение, что приводит к выходу его из строя. В большинстве случаев выходят из строя также резисторы R1, R6 и стабилитрон VD5.

Для повышения надежности ЗУ предлагается его доработка, заключающаяся во введении дополнительных элементов VT2, R8, обведенных на схеме штрихпунктирной линией.

При увеличении тока через транзистор VT1 более 60. 70 мА транзистор VT2 открывается и шунтирует базовую цепь транзистора VT1, ограничивая протекающий через него ток. Можно применить транзисторы серий КТ315, КТ3102 с любыми буквенными индексами, резистор — МЛТ, Р1-4, С2-23. ЗУ, доработанные таким способом, показали более высокую надежность работы.

Принципиальная схема устройства представляет собой классический импульсный преобразователь обратного хода (рис. 1). Подобные простые схемы широко применяются в импульсных блоках питания и зарядных устройствах мощностью до 25 Вт с соответствующим использованием более мощных деталей. Заявленные характеристики устройства — выходное напряжение 5,7 V , ток 800 мА.

Читайте также:  Экран ноутбука как второй монитор

Коротко рассмотрим описание работы схемы

Напряжение сети подается через токоограничивающий резистор R 1 на вход выпрямителя, выполненного на диодах D 1- D 4. На транзисторе Q 1 собран автогенератор, частота которого в основном определяется характеристиками применяемого здесь импульсного трансформатора TF 1. Резистор R 3 задает режим работы транзистора Q 1. Стабилизация выходного напряжения происходит за счет использования обмотки обратной связи импульсного трансформатора TF 1 и цепочки D 7, С4, ZD 1. Транзистор Q 2 и резистор R 2 служат для ограничения тока транзистора Q 1 в момент запуска автогенератора, а также в случае перегрузки или короткого замыкания на выходе устройства. Схема содержит простейший выпрямитель выходного напряжения на диоде D 8 и конденсаторе С5. Резистор R 6 служит для разрядки конденсатора С5 после выключения устройства.

Схема еще одного варианта зарядного устройства мобильного телефона показана на рис.1.

Автор предлагает варианты переделки зарядного устройства для сотового телефона в стабилизированный блок питания с регулируемым выходным напряжением или в источник стабильного тока, например, для зарядки аккумуляторов.

Одни из самых многочисленных электронных приборов, которые широко используются в быту, — несомненно, зарядные устройства (ЗУ) для сотовых телефонов. Некоторые из них можно доработать, улучшив параметры или расширив функциональные возможности. Например, превратить ЗУ в стабилизированный блок питания (БП) с регулируемым выходным напряжением или ЗУ со стабильным выходным током.

Это позволит питать от сети различную радиоаппаратуру или заряжать Li-Ion, Ni-Cd, Ni-MH аккумуляторы и батареи.

Значительная часть ЗУ для сотовых телефонов собрана на основе однотранзисторного ав-тогенераторного преобразователя напряжения. Один из вариантов схемы такого ЗУ на примере модели ACH-4E приведён на рис. 1. Там же показано, как превратить его в БП с регулируемым выходным напряжением. Обозначения штатных элементов приведены в соответствии с маркировкой на печатной плате.

Рис. 1. Один из вариантов схемы ЗУ на примере модели ACH-4E

Вновь введённые элементы и доработки выделены цветом.

В простых ЗУ, к которым относится дорабатываемое, зачастую применён однополупериодный выпрямитель сетевого напряжения, хотя на плате, в большинстве случаев, есть место для размещения диодного моста. Поэтому на первом этапе доработки установлены недостающие диоды, а резистор R1 с платы удалён (он установлен на месте диода D4) и припаян непосредственно к одному из штырей вилки XP1. Следует отметить, что встречаются ЗУ, в которых отсутствует и сглаживающий конденсатор С1. Если это так, необходимо установить конденсатор ёмкостью 2,2. 4,7 мкФ на номинальное напряжение не менее 400 В. Затем конденсатор С5 заменяют другим с большей ёмкостью. В таком варианте доработки ЗУ показаны на рис. 2.

Рис. 2. Доработанное ЗУ

В оригинальном ЗУ в выходном выпрямителе применён диод 1N4937, который заменён диодом Шотки 1N5818, что позволило увеличить выходное напряжение. После такой доработки сняты зависимости выходного напряжения от тока нагрузки, которые показаны синим цветом на рис. 3. Амплитуда пульсаций выходного напряжения с ростом тока нагрузки увеличивается с 50 до 300 мВ. При токе нагрузки более 300 мА появляются пульсации частотой 100 Гц.

Рис. 3. Зависимости выходного напряжения от тока нагрузки

Зависимости показывают, что стабильность выходного напряжения в ЗУ невысока. Обусловлено это тем, что его стабилизация осуществляется косвенно контролем напряжения на обмотке II, а именно, за счёт выпрямления импульсов на обмотке II и подачи закрывающего напряжения через стабилитрон ZD (напряжение стабилизации 5,6. 6,2 В) на базу транзистора Q1.

Для повышения стабильности выходного напряжения и возможности его регулировки на втором этапе доработки введена микросхема DA1 (параллельный стабилизатор напряжения). Управление преобразователем и обеспечение гальванической развязки реализованы с помощью транзисторной оптопары U1. Для подавления импульсных помех с частотой автогенератора дополнительно установлен фильтр L1C6C8. Резистор R9 удалён.

Выходное напряжение устанавливают переменным резистором R12. Когда напряжение на управляющем входе микросхемы DA1 (вывод1) превысит 2,5 В, ток через микросхему и, соответственно, через излучающий диод оптопары U1 резко возрастёт. Фототранзистор оптопары откроется, и на затвор базы транзистора Q1 поступит закрывающее напряжение с конденсатора С4. Это приведёт к тому, что скважность импульсов автогенератора уменьшится (или произойдёт срыв генерации). Выходное напряжение перестанет расти и начнёт плавно уменьшаться вследствие разрядки конденсаторов С5 и С8.

Читайте также:  Как устроить крышу дома

Когда напряжение на управляющем входе микросхемы станет менее 2,5 В ток через неё уменьшится и фототранзистор закроется. Скважность импульсов автогенератора возрастёт (или он начнёт работу), и выходное напряжение станет расти. Интервал выходного напряжения, который можно установить резистором R12, — 3,3. 6 В. Напряжения менее 3,3 В с учётом падения на излучающем диоде оптопары оказывается недостаточно для нормальной работы микросхемы. Зависимости выходного напряжения (для разных значений) от тока нагрузки доработанного устройства показаны красным цветом на рис. 3. Амплитуда пульсаций выходного напряжения — 20. 40 мВ.

Элементы (кроме переменного резистора) второго этапа доработки размещены на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 0,5. 1 мм, её чертёж показан на рис. 4. Монтаж — со стороны печатных проводников. Можно при-менить постоянные резисторы МЛТ, С2-23, Р1-4, конденсаторы С6, С7 — керамические, С5 — оксидный импортный, он снят с материнской платы персонального компьютера, С8 — оксидный низкопрофильный импортный. Поскольку выходное напряжение приходится устанавливать нечасто, применён не переменный резистор, а подстроечный PVC6A (POC6AP). Это позволило установить его на задней стенке корпуса ЗУ. Дроссель L1 намотан в один слой проводом ПЭВ-2 0,4 на цилиндрическом ферритовом магнитопроводе диаметром 5 мм и длиной 20 мм (от дросселя ИИП компьютера). Можно применить оптопары серии РС817 и аналогичные. Плату с деталями (рис. 5) вставляют в свободное место ЗУ (частично над конденсатором С1), соединения проводят отрезками изолированного провода. Для подстроечного резистора в задней стенке ЗУ делают отверстие соответствующих размеров, в которое его вклеивают. После проверки устройства резистор R12 снабжают шкалой (рис. 6).

Рис. 4. Печатная плата и элеменеты на ней

Рис. 5. Плата с деталями

Рис. 6. Шкала на ЗУ

Второй вариант доработки ЗУ — введение в него стабилизатора(или ограничителя) тока. Это позволит заряжать Li-Ion или Ni-Cd, Ni-MH аккумуляторы и батареи, содержащие до четырёх аккумуляторов. Схема такой доработки показана на рис. 7. С помощью переключателя можно выбрать режимы работы: блок питания или один из двух режимов "ЗУ" с ограничением тока. Конденсатор 220 мкФ (С5) заменён конденсатором ёмкостью 470 мкФ, но на большее напряжение, поскольку в режимах "ЗУ" без нагрузки выходное напряжение может увеличиться до 6. 8 В.

Рис. 7. Схема второго варианта доработки ЗУ

В режиме "БП" устройство работает в штатном режиме. При переходе в один из режимов "ЗУ" выходной ток протекает через резистор R10 (или R11). Когда напряжение на нём достигнет 1 В, часть тока начнёт ответвляться в излучающий диод оптопары U1, что приведёт к открыванию фототранзистора. Это приведёт к уменьшению выходного напряжения и стабилизации (ограничению) выходного тока Iвых. Его значение можно определить по приближённым формулам: Iвых = 1 /R10 или Iвых = 1/R11. Подборкой этих резисторов устанавливают желаемое значение тока. Полевой транзистор VT1 ограничивает ток через излучающий диод оптопары и тем самым защищает его от выхода из строя.

Большинство деталей размещают на односторонней печатной плате (рис. 8 и рис. 9) из фольгированного стеклотекстолита толщиной 0,5. 1 мм. Полевой транзистор должен быть с начальным током стока не менее 25 мА. Переключатель — любой малогабаритный движковый на одно или два направления и три положения, например SK23D29G, его размещают на задней стенке ЗУ и снабжают шкалой. Если применить переключатель на большее число положений, можно увеличить число номинальных значений тока и расширить тем самым номенклатуру заряжаемых аккумуляторов.

Рис. 8. Печатн ая плата и элеменеты на ней

Рис. 9. Плата с деталями

Поскольку зарядка осуществляется стабильным током, её следует проводить определённое время, которое зависит от типа и ёмкости заряжаемого аккумулятора или батареи.

Автор: И. Ннчаев, г. Москва

Мнения читателей
  • Alius / 22.07.2019 — 07:06
    1.Возможно ли поднять выходное напряжение до 12-15вольт простой доработкой(установкой стабилитрона на 12-15В, или TL431. )? 2.Стабилитрон удалять надо из схемы(рис.1, рис.7) при описанной доработке. ?(на схеме просто это не ясно. ) 3. Благодарю, за ответ заранее; и автора!
  • анатолий / 23.12.2017 — 19:22
    очень полезная информация.дано подробное описание проводимой доработки,понятное любому "чайнику".Спасибо.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector