Схема зарядного для телефона. Схема автоматического зарядного устройства для сотовых телефонов: особенности и принцип работы

alexxlabСхем
Как работает схема автоматического зарядного устройства для сотовых телефонов. Какие преимущества у импульсных схем перед классическими. Какие основные компоненты входят в состав такого зарядного устройства. На что обратить внимание при его сборке.

Содержание

Особенности зарядных устройств для сотовых телефонов

Зарядные устройства для сотовых телефонов имеют ряд важных особенностей:

  • Они не являются универсальными — каждая модель телефона требует своего зарядного устройства
  • Напряжение питания аккумуляторов различных телефонов отличается
  • Современные телефоны имеют встроенную защиту от перезаряда
  • Потребляемый ток от сети 220В очень мал — не более 8-10 мА при полном заряде

Эти особенности необходимо учитывать при разработке и использовании зарядных устройств для мобильных телефонов.

Классическая схема зарядного устройства

Классическая схема зарядного устройства для сотового телефона включает следующие основные компоненты:


  • Понижающий трансформатор
  • Выпрямитель
  • Стабилизатор напряжения
  • Регулирующий транзистор

Преимущества такой схемы — простота и безопасность при настройке. Недостатки — большие габариты трансформатора, сильный нагрев регулирующего транзистора, чувствительность к колебаниям напряжения сети.

Импульсная схема зарядного устройства

Более современным решением является импульсная схема зарядного устройства. Ее основные особенности:

  • Работа на высокой частоте (десятки кГц)
  • Очень компактный трансформатор
  • Меньший нагрев транзистора за счет ключевого режима
  • Нечувствительность к колебаниям сетевого напряжения в широких пределах

Импульсная схема позволяет создать очень компактное и эффективное зарядное устройство для сотового телефона.

Принцип работы импульсного зарядного устройства

Принцип работы импульсного зарядного устройства для сотового телефона основан на следующих этапах:

  1. Выпрямление сетевого напряжения
  2. Стабилизация выпрямленного напряжения
  3. Преобразование стабилизированного напряжения в высокочастотное переменное
  4. Трансформация высокочастотного напряжения
  5. Выпрямление пониженного высокочастотного напряжения
  6. Стабилизация выходного напряжения

Такая схема обеспечивает высокий КПД и компактность устройства при широком диапазоне входных напряжений.


Основные компоненты импульсного зарядного устройства

В состав импульсного зарядного устройства для сотового телефона входят следующие ключевые компоненты:

  • Входной выпрямитель и фильтр
  • ШИМ-контроллер
  • Силовой ключ (MOSFET-транзистор)
  • Импульсный трансформатор
  • Выходной выпрямитель
  • Цепь обратной связи

Правильный выбор этих компонентов обеспечивает эффективную и надежную работу зарядного устройства.

Преимущества самодельного зарядного устройства

Самостоятельная сборка зарядного устройства для сотового телефона имеет ряд преимуществ:

  • Возможность зарядки телефона при отсутствии штатного ЗУ
  • Универсальность — поддержка разных моделей телефонов
  • Низкая стоимость по сравнению с фирменными ЗУ
  • Возможность ремонта и модернизации
  • Получение практических навыков в электронике

При этом важно соблюдать меры безопасности и тщательно проверять работу устройства перед использованием.

Меры безопасности при сборке зарядного устройства

При самостоятельной сборке зарядного устройства для сотового телефона необходимо соблюдать следующие меры безопасности:


  • Использовать качественные компоненты с соответствующими номиналами
  • Обеспечить надежную изоляцию высоковольтной части схемы
  • Проверить отсутствие коротких замыканий перед включением
  • Использовать ограничитель тока при первом включении
  • Контролировать температуру компонентов при работе
  • Не превышать максимально допустимые параметры компонентов

Соблюдение этих мер позволит безопасно собрать и использовать самодельное зарядное устройство для сотового телефона.

Настройка и тестирование зарядного устройства

После сборки зарядного устройства для сотового телефона необходимо выполнить его настройку и тестирование:

  1. Проверить выходное напряжение без нагрузки
  2. Настроить ограничение выходного тока
  3. Проверить стабильность напряжения при изменении нагрузки
  4. Измерить пульсации выходного напряжения
  5. Проконтролировать нагрев компонентов при длительной работе
  6. Протестировать работу защиты от короткого замыкания

Только после успешного прохождения всех тестов устройство можно использовать для зарядки реального телефона.



схемы импульсных сетевых адаптеров для зарядки телефонов Diy Kit

Схемы импульсных сетевых адаптеров для зарядки телефонов

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.

схемы импульсных сетевых адаптеров

Рис. 1
Простая импульсная схема блокинг-генератора


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

Схема сетевого адаптера

Рис. 2
Электрическая схема более сложного
преобразователя


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.

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.

banner-turbobit-unlock