Схемы мобильных зарядных устройств. Схемы зарядных устройств для мобильных телефонов: принципы работы и создания

Как работают зарядные устройства для мобильных телефонов. Какие схемы используются в китайских зарядниках. Как создать собственное зарядное устройство для телефона. Основные принципы разработки схем зарядных устройств.

Содержание

Принципы работы зарядных устройств для мобильных телефонов

Зарядные устройства для мобильных телефонов обеспечивают стабильное напряжение и ток для зарядки аккумулятора. Основные принципы их работы:

Понижение сетевого напряжения с помощью трансформатора или импульсного преобразователя
Выпрямление переменного тока в постоянный
Стабилизация напряжения и ограничение тока
Отключение при достижении полного заряда аккумулятора

Существует два основных типа схем зарядных устройств:

Линейные — используют трансформатор и линейный стабилизатор напряжения
Импульсные — работают на высокой частоте, более компактные и эффективные

Схемы китайских зарядных устройств для мобильных телефонов

Китайские производители часто используют простые и недорогие схемы зарядных устройств:

На основе блокинг-генератора — простая схема с одним транзистором
С ШИМ-контроллером — обеспечивает лучшую стабилизацию
С микросхемами специализированных контроллеров заряда

Недостатки дешевых китайских зарядок:

Отсутствие качественной фильтрации помех
Низкая стабильность выходного напряжения
Отсутствие защиты от перезаряда

Принципы создания схем зарядных устройств

При разработке зарядного устройства для мобильного телефона нужно учитывать следующие моменты:

Выходное напряжение и ток должны соответствовать параметрам аккумулятора телефона
Необходима стабилизация выходного напряжения
Важно обеспечить защиту от короткого замыкания и перегрузки
Желательно реализовать отключение при полном заряде
Нужно минимизировать пульсации выходного напряжения

Схема автоматического зарядного устройства для мобильных телефонов

Рассмотрим пример простой схемы автоматического зарядного устройства для мобильных телефонов:

«`text Компоненты: T1 — понижающий трансформатор 220В/10В VD1 — диодный мост КЦ405А C1 — электролитический конденсатор 1000 мкФ, 16В VT1, VT2 — транзисторы КТ815А VT3 — транзистор КТ361А VD2 — стабилитрон КС168А (6,8В) R1 — 510 Ом R2 — 1 кОм R3 — 510 Ом R4 — 100 Ом R5 — 1 кОм Принцип работы: 1. Трансформатор T1 понижает сетевое напряжение до 10В 2. Диодный мост VD1 выпрямляет переменное напряжение 3. Конденсатор C1 сглаживает пульсации 4. Транзисторы VT1 и VT2 образуют составной эмиттерный повторитель 5. Стабилитрон VD2 задает опорное напряжение 6. При достижении напряжения стабилизации VD2 открывается транзистор VT3 7. VT3 шунтирует базу VT1, прекращая зарядку 8. Резистор R4 ограничивает зарядный ток «`

Данная схема обеспечивает автоматическое отключение при достижении напряжения полного заряда аккумулятора. Выходное напряжение определяется напряжением стабилизации стабилитрона VD2.

Создание зарядного устройства для мобильного телефона своими руками

Для самостоятельного изготовления зарядного устройства потребуется:

Выбрать подходящую схему с учетом параметров аккумулятора телефона
Приобрести необходимые радиодетали
Изготовить печатную плату
Выполнить монтаж компонентов
Настроить выходное напряжение и ток
Поместить устройство в корпус

При создании зарядного устройства важно соблюдать меры электробезопасности и использовать качественные компоненты. Самодельное зарядное устройство должно обеспечивать стабильные параметры и не представлять опасности для телефона.

Особенности схем зарядных устройств для разных типов аккумуляторов

Схемы зарядных устройств различаются в зависимости от типа заряжаемого аккумулятора:

Li-Ion — требуется ограничение напряжения и тока, отключение при полном заряде
Ni-MH, Ni-Cd — используется метод dV/dt для определения окончания заряда

Свинцово-кислотные — применяется буферный режим заряда

При разработке универсального зарядного устройства нужно предусмотреть возможность выбора режима заряда в зависимости от типа аккумулятора.

Повышение эффективности зарядных устройств

Для создания эффективного зарядного устройства рекомендуется:

Использовать импульсные преобразователи вместо линейных стабилизаторов
Применять микроконтроллеры для управления процессом заряда
Реализовать режим быстрого заряда с последующим переходом на поддерживающий
Добавить индикацию процесса и степени заряда
Обеспечить защиту от переполюсовки и короткого замыкания

Современные зарядные устройства должны быть не только эффективными, но и безопасными для пользователя и заряжаемого устройства.

Схема автоматического зарядного устройства для сотовых телефонов

Сотовые телефоны комплектуются собственными зарядными устройствами. Эти зарядные устройства нельзя назвать универсальными. Поскольку разновидностей сотовых телефонов много, напряжение питания их аккумуляторов также различно. Так сотовый телефон фирмы Motorola нельзя заряжать с помощью зарядного устройства для сотового телефона фирмы Samsung Или Sony Ericsson не только потому, что телефоны имеют разные разъемы для подключения внешнего питания, но, главное, потому, что у этих телефонов различное номинальное напряжение аккумуляторных батарей.

Большинство современных моделей сотовых телефонов имеют встроенное «умное» устройство, автоматически прекращающее зарядку аккумулятора при достижении им полной емкости. Поэтому оставлять такие сотовые телефоны на постоянной подпитке от зарядного устройства практически безопасно для самого телефона и его аккумулятора. То же касается и зарядного устройства, включенного в осветительную сеть 220 В. Потребляемый ток (от сети 220 В) зарядным устройством очень мал, и не превышает 8— 10 мА (при полностью заряженном аккумуляторе). Внешне можно лишь зафиксировать незначительный (до +30 °С) нагрев корпуса зарядного устройства при зарядке телефона и охлаждение этого корпуса в режиме насыщенного аккумулятора.

Такое устройство можно собрать как по «классической» схеме, понизив сетевое напряжение обычным трансформатором и регулируя пониженное напряжение, так и по более современной импульсной схеме, поставив стабилизатор и высокочастотный преобразователь в высоковольтную часть схемы.

Преимущество «стандартной» компоновки схемы — простота схемы стабилизатора и большая безопасность при настройке схемы. Но есть и недостатки, отсутствующие в импульсной схеме— нужен трансформатор довольно больших размеров, сильный нагрев регулирующего транзистора, чувствительность схемы к колебаниям сетевого напряжения…

Импульсные источники питания работают на высокой частоте — десятки килогерц, поэтому трансформатор может быть буквально «микроскопическим» (трансформатор в виде куба со стороной 20 мм выдает в нагрузку до 3—5 Вт полезной мощности, т. е. до 1 А тока; ток в высоковольтной части схемы в коэффициент трансформации раз (30— 40) меньше тока в низковольтной части). Поэтому нагрев транзистора также значительно меньше, тем более что он работает в ключевом режиме; ну а благодаря ШИМ (широтно-импульсной модуляции) устройство будет нечувствительно к колебаниям сетевого напряжения в пределах 150— 250 В и более.

Для тех же, у кого нет штатного зарядного устройства (кто приобрел б/у сотовый телефон на распродаже), будет полезным самодельное зарядное устройство с индикацией состояния и автоматической регулировкой зарядного тока. Электрическая схема этого простого в повторении и налаживании устройства представлена ниже:

Рис. 1. Электрическая схема зарядного устройства для сотовых телефонов с индикацией состояния и автоматической регулировкой выходного тока

На схеме показано «классическое» зарядное устройство для заряда никель-металлогидридных (Ni-MH) и литиевых (Li-ion) аккумуляторов для сотовых телефонов с номинальным напряжением 3,6— 3,8 В.

Такое номинальное напряжение имеют аккумуляторные батареи сотовых телефонов Nokia различных модификаций (например, Nokia 3310, Nokia 1610 и др.). Однако спектр применения этого зарядного устройства можно сущест-

венно расширить таким образом, чтобы оно стало универсальным и помогало заряжать сотовые телефоны других фирм (с иным номинальном напряжением аккумулятора). Для переделки зарядного устройства (изменения значения выходного напряжения и тока) достаточно изменить в принципиальной схеме значения только некоторых элементов (VD2, R5, R6)— об этом написано чуть дальше.

Чтобы понять, какое номинальное напряжение аккумулятора у вашего сотового телефона, достаточно снять верхнюю крышку аппарата и рассмотреть запись на аккумуляторе.

Как правило, аккумуляторные батареи телефонов Nokia, Motorola, Sony Ericsson и некоторых моделей Samsung имеют номинальное напряжение 3,6— 3,8 В. Это наиболее популярное напряжение среди современных моделей сотовых телефонов.

Первоначальный ток зарядного устройства 100 мА. Это значение определяется выходным напряжением вторичной обмотки трансформатора Т1 и величиной сопротивления резистора R2. Оба эти параметра можно корректировать, подбирая другой понижающий трансформатор или иное сопротивление ограничивающего резистора.

Переменное напряжение осветительной сети 220 В понижается силовым трансформатором Т1 до 10 В на вторичной обмотке, затем выпрямляется диодным выпрямителем (собранном по мостовой схеме) VD1 и сглаживается оксидным конденсатором С1.

Выпрямленное напряжение через токоограничивающий резистор R2 и усилитель тока на транзисторах VT2, ѴТЗ (включенные по схеме Дарлингтона) поступает через разъем XI на аккумулятор и заряжает его минимальным током. При этом свечение светодиода HL1 свидетельствует о наличии зарядного тока в цепи. Если данный светодиод не светится, то значит аккумулятор заряжен полностью, или в цепи зарядки нет контакта с нагрузкой (аккумулятором).

Свечение второго индикаторного светодиода HL2 в самом начале процесса зарядки не заметно, т. к. напряжения на выходе зарядного устройства недостаточно для открывания транзисторного ключа VT1. В это же самое время составной транзистор ѴТ2, ѴТЗ находится в режиме насыщения и зарядный ток присутствует в цепи (протекает через аккумулятор).

Как только напряжение на контактах аккумулятора достигнет значения 3,8 В (что говорит о полностью заряженном аккумуляторе), стабилитрон VD2 открывается, транзистор VT1 также открывается и загорается светодиод HL2, а транзисторы ѴТ2, ѴТЗ соответственно закрываются и зарядной ток в цепи питания аккумулятора (X1) уменьшается почти до нуля.

Для полноценного и эффективного налаживания устройства потребуются два однотипных аккумулятора для сотового телефона с номинальным напряжением 3,6—3,8 В. Один аккумулятор полностью разряженный, а другой соответственно полностью заряженный штатным зарядным устройством, идущим в комплекте вместе с сотовым телефоном.

Налаживание сводится к установке максимального зарядного тока и напряжения на выходе устройства, при котором светится светодиод HL2. Этот максимальный ток устанавливается опытным путем так.

К выходу зарядного устройства (точки А и Б, разъема X1, см. рис. 1.7) через (последовательно соединенный) миллиамперметр постоянного тока подключают заведомо разряженный сотовый телефон, например, фирмы Nokia 3310 (который после длительной эксплуатации выключился сам из-за разряженной аккумуляторной батареи), и подбором сопротивления резистора R2 выставляют ток 100 мА. Для этой цели удобно использовать стрелочный миллиамперметр М260М с током полного отклонения 100 мА. Однако можно использовать и иной аналогичный прибор, в том числе стрелочный ампервольтметр (тестер) Ц20, Ц4237 (и подобные им), включенный в режиме измерения тока на пределе 150—250 мА. В этой связи применять цифровой тестер не желательно из-за инерции считывания и индикации показаний.

После этого (предварительно отключив зарядное устройство от сети переменного тока) эмиттер транзистора ѴТЗ отпаивают от других элементов схемы и вместо сотового телефона с «севшим» аккумулятором к точкам А и Б на схеме подключают сотовый телефон с нормально заряженным аккумулятором (для этого переставляют аккумуляторы в одном и том же телефоне). Теперь подбором сопротивления резисторов R5 и R6 добиваются зажигания светодиода HL2. После этого эмиттер транзистора ѴТЗ подключают к другим элементам согласно схеме.

Трансформатор Т1 любой, рассчитанный на питание от осветительной сети 220 В 50 Гц с вторичными (вторичной) обмотками, выдающими напряжение 10— 12 В переменного тока, например, ТПП 277-127/220-50, ТН1-220-50 и аналогичный.

Транзисторы VT1, VT2 типа КТ315Б—КТ315Е, КТ3102А—КТ3102Б, КТ503А— КТ503В, КТ3117А или аналогичные по электрическим характеристикам. Транзистор ѴТЗ — из серий КТ801, КТ815, КТ817, КТ819 с любым буквенным индексом. Необходимости в установке этого транзистора на теплоотвод нет.

К точкам А и Б (на схеме) припаивают штатный провод от зарядного устройства сотового телефона соответствующей модели с тем, чтобы оконечный разъем на другом конце этого провода подходил к разъему сотового телефона.

Все постоянные резисторы (кроме R2) типа МЛТ-0,25, MF-25 или аналогичные. R2 — с мощностью рассеяния 1 Вт.

Оксидный конденсатор С1 типа К50-24, К50-29 на рабочее напряжение не ниже 25 В или аналогичный. Светодиоды HL1, HL2 типа АЛ307БМ. Светодиоды можно применить и другие (для индикации состояния различными цветами), рассчитанные на ток 5— 12 мА.

Диодный мост VD1 — любой из серии КЦ402, КЦ405, КЦ407. Стабилитрон VD2 определяет напряжение, при котором зарядной ток устройства уменьшится почти до нуля. В данном исполнении необходим стабилитрон с напряжением стабилизации (открывания) 4,5—4,8 В. Указанный на схеме стабилитрон можно заменить КС447А или составить из двух стабилитронов на меньшее напряжение, включив их последовательно. Кроме того, как было отмечено ранее, порог автоматического отключения режима зарядки устройства можно корректировать изменением сопротивления делителя напряжения, состоящего из резисторов R5 и R6.

Элементы устройства монтируют на плате из фольгированного стеклотекстолита в пластмассовый (диэлектрический) корпус, в котором просверливают два отверстия для индикаторных светодиодов. Хорошим вариантом (использованным автором) является оформление платы устройства в корпус от использованной батареи типа А3336 (без понижающего трансформатора).

Альтернативный вариант зарядного устройства можно собрать с помощью импульсного стабилизатора напряжения, который рассмотрим далее.

Литература: Андрей Кашкаров — Электронные самоделки

Китайское зарядное устройство для мобильного телефона

В одной из своих предыдущих статей я указывал, что для питания портативных микроконтроллерных устройств удобно использовать зарядные устройства от мобилок. Их продают, особенно битые, по гривне за ведро на блошиных рынках и не только. В этой статье я расскажу об модернизации одного из таких зарядных устройств. Предназначалось оно для телефонов «Siemens», по крайнем мере так гласила надпись на его корпусе и зарядная розетка была «сименсовской» конфигурации. Ну, да это не важно — можно было бы с таким же успехом наклеить «Motorolla» или «Nokia», прилепить соответствующий разъём и вперёд. Отдал мне её знакомый, причём заявил, что зарядка рабочая, просто он телефон обновил, а зарядка осталась неудел. Ну да речь не об том, и вам уже порядком поди надоела прелюдия. Прошу меня великодушно простить, милый читатель, хочется, чтобы вы представили начальные условия…
Так вот, решил я использовать описываемую вещь в качестве источника питания для бытового квартирного измерителя потребляемой мощности/входного напряжения, устанавливаемого на DIN-рейку. Т.е. понятно, что геометрические размеры сей железяки весьма скромные, а плата зарядки имеет 4,5 см х 2 см, что очень подходит для задуманной конструкции. Перво-наперво измерил мультиметром, что же эта зарядка выдаёт. Выдала она на ХХ около 7 в, но напруга как-то нереально «гуляла». Не вопрос, подключаю осциллограф и наблюдаю очень страшное кино. Смотрим вместе.
Это какие-то всплески генерации:
А это «всплеск» растянутый во времени.
Засинронизировать его не вышло — постоянный срыв 🙁
Ужо-о-о-с!!! А ведь (я неспроста упомянул в начале статьи) бывший хозяин заряжал этой «зарядкой» аккумулятор своего Сименса. Бедный аккумулятор… Для правильного определения дальнейшей судьбы препарируемого устройства я совершил подвиг — восстановил принципиальную схему по плате. Сие действо я ОЧЕНЬ не люблю, хотя приходится упражняться часто… В итоге моему взору предстала распространённая схема построения зарядного устройства на основе блокинг-генератора, НО !!! с двумя недостатками.
Первый — отсутствие фильтрующего конденсатора в однополупериодном сетевом выпрямителе, т.е. зарядка питается полуволнами . Второй — нет демпфера в коллекторной цепи ключевого транзистора 13001-серии, что очень плохо. Стало понятно страшное кино: в моменты положительного полупериода сети, когда напряжение половинки синусоиды достигает значения достаточное для запуска блокинг-процесса, оный и пытается установится. Но обратные выбросы первички W1 импульсного трансформатора давят этот процесс, в итоге имеем вышеуказанную осциллограмму маслом.
С помощью паяльника и матюков я запихал недостающие элементы (обозначены вверху схемы, точки подключения обозначены римскими цифрами, R4 — убрать) на плату зарядного устройства.

Первое же включение в сеть ознаменовалось стабильным запуском и устойчивой генерацией импульсов.

Далее решил исследовать нагрузочные характеристики моего подопытного. В качестве нагрузки повесил попавшуюся под руку лампочку и 20-ти омный проволочный переменник включенный реостатом.

Сразу скажу, что надпись на лейбле 3,7 В 650 мА, говорит о хорошем чувстве юмора у производителя этой балалайки. Больше 300 мА нагружать не стОит. Напруга при этом падает до 6,2 В. Хотя предполагаю, что из последних сил зарядка вытащит полампера, но напряжение упадёт до двух-трёх вольт и это будут её последние вольты. Пять минут под нагрузкой 350 мА нагрели бедный трансформатор до температуры больше 65 градусов , т.к. палец удержать на нём было невозможно, и температура продолжала расти, что чётко фиксировалось обонянием. Напряжение упало до 5 В, и это при том, что 1N4007 выпрямителя вторичной цепи я заменил на Шоттки SR108. Штатный электролит 100 мкФ также явно слабоват, о чём свидетельствуют дикие пульсации.

Это при 200 мА:
300 мА:
Это при «закрытом» входе осциллографа, чтобы лучше рассмотреть:

Пришлось заменить на 2200 мкФ — дело улучшилось значительно.
300 мА:

«Закрытый» вход:
Как видите, пульсации уменьшились.

Общий вывод таков: использовать описанное зарядное устройство для питания микроконтроллерных конструкций можно после всех вышеописанных доработок. Ещё желательно поставить дросселя по первичке и вторичке — это должно ослабить игольчатые выбросы. И лучше вместо однополупериодного выпрямителя, как на входе так и на выходе, поставить «мостик».

Запись опубликована в рубрике Ремонт с метками питание. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Автоматическое зарядное устройство для аккумуляторов 12 В, 9 В, 6 В

5 месяцев назад 9 месяцев назад Фариха Захид 12 721 просмотр

В этом уроке мы делаем простой проект автоматических зарядных устройств на 12 В, 9 В и 6 В. Эта схема может заряжать батареи трех разных напряжений. Это напряжение может быть установлено двумя разными уставками в цепи, т. е. VR1 и VR2. Это простая и недорогая схема автоматического зарядного устройства, оно автоматически запускает и прекращает зарядку аккумулятора при заданных напряжениях.

Также предохраняет аккумулятор от глубокого или полного разряда. Аккумуляторы дорогие, и они имеют тенденцию разряжаться, когда их заряд не заряжается, когда уровень их заряда падает ниже 50%. Это приводит к короткому сроку службы батареи. Но эта схема обязательно убережет ваши батареи от этих проблем.

Купить на Amazon

Аппаратные компоненты

Следующие компоненты необходимы для изготовления схемы автоматического зарядного устройства

S.no	Component	Value	Quantity
1	Transformer	230V/12V 1A	1
2	Diode	1N4007, 1N4148	4, 2
3	Electrolyte Capacitor	1000µF/50V	1
4	Battery	12V	1
5	Resistor	1KΩ, 480Ω	8, 2
6	Transistor	2N4401	4
7	LED	1N4148	2
8	Zener diode	9. 1 V, 6.2V	1, 1
9	Relay	12V	1
10	Switch	–	1

2N4401 Pinout

Подробное описание цоколевки, габаритных размеров и технических характеристик загрузите в техпаспорте 2N4401

Схема автоматического зарядного устройства

Принцип работы

Первая часть схемы работает как зарядное устройство, другая часть отвечает за запуск и остановка зарядки аккумулятора при желаемом напряжении. Мы используем два переменных резистора по 10 кОм для регулировки и установки напряжения в соответствии с напряжением заряжаемой батареи.

Мы используем трансформатор на 1 А, поэтому эта схема может заряжать аккумуляторы SLA 12 В от 10 до 12 Ач. Используйте трансформатор от 5А до 10А, если вам нужно заряжать аккумуляторы с более высоким AH.

Регулировка цепи

Отрегулируйте цепь, следуя шагам

Когда батарея 12 В разряжается, на цифровом мультиметре отображается 11,9 В, поэтому установите напряжение в регулируемом источнике питания на 11,9 В, точка начала зарядки батареи должна быть установлена на этом Напряжение.
Подключите этот блок питания вместо аккумулятора и регулируйте VR1 до срабатывания реле и выключения зеленого светодиода.
Когда батарея 12 В становится полностью заряженной, на цифровом мультиметре отображается 14,4 В, поэтому теперь установите это напряжение на источнике питания и соедините с НЗ реле.
Регулируйте VR2 до тех пор, пока не погаснет красный светодиод.
Теперь ваша схема готова к использованию, эти настройки были сделаны для 12-вольтовой батареи SLA. Цепь батареи SLA 6 или 9 В можно настроить с помощью той же процедуры, вам просто нужно установить соответствующие уровни напряжения и заменить стабилитроны.

NiCd Battery Charger Circuit LM317

4 месяцев назад by Farwah Nawazi

1785 просмотров

Введение

Предположим, вы работаете со своим ноутбуком и вдруг получаете всплывающее окно о том, что ваша батарея разряжается. Что бы ты сделал? Или предположим, что вы играете в игру, когда понимаете, что осталось только 15% зарядки. Что бы ты сделал? Вы быстро бежите, чтобы схватить зарядное устройство. Так что можно сказать, что ваши гаджеты — ничто без зарядных устройств. Другими словами, вы также можете сказать, что батареи бесполезны, если у нас нет с ними зарядного устройства. Таким образом, схемы зарядного устройства зависят от типа батареи. Различные электронные устройства используют разные батареи для своих цепей. Например, для никель-кадмиевой батареи используемая схема зарядного устройства может быть неприемлема для некоторых других. Итак, мы решили, что в этом уроке мы собираемся сделать «Схему зарядного устройства NiCd аккумулятора» 9. 0007

Обзор никель-кадмиевой батареи

Никель-кадмиевая (NiCd) батарея содержит оксид никеля внутри в качестве активного материала для положительного электрода и металлический кадмий и оксид кадмия на отрицательной стороне. Эта батарея является перезаряжаемой, и ниже мы подробно описали схему ее зарядки. Мы обычно используем аккумулятор в портативных устройствах, таких как мобильные телефоны, ноутбуки и другие компактные гаджеты.

Требуемое оборудование

Sr	Компоненты	Qty
1	Step Down Transformer (0-12V AC)	1
2	Diode (1N4007)	4
3	Regulator IC (LM317)	2
4	Светодиод	1
5	Конденсатор (47 мВ/16 В)	1,1
7	1,1
7	3333334
4	33333. 100 Ор.	1, 1, 1, 1
7	2-контактный разъем	1

Принципиальная схема

Пояснение к работе

В этом преобразователе напряжения переменного тока 1,3 В для зарядного устройства NiCd сначала используется трансформатор 1,3 В переменного тока. После этого ему нужна схема мостового выпрямителя для преобразования этого напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. После схемы выпрямителя в ней могут быть пульсации, конденсатор в цепи устранит их. Затем есть микросхема LM317, которая обеспечивает стабилизацию постоянного тока. Если вы посмотрите на принципиальную схему, вы увидите, что вторая микросхема такая же, и берете входной сигнал от адъютантного вывода первой микросхемы. Эта вторая ИС обеспечивает регулируемое выходное напряжение, которое зависит от номиналов резисторов R3 и R4. Изменяя значения этого сопротивления, вы можете изменить выходное напряжение.