Тема этого обзора - зарядные устройства для мобильных телефонов с питанием от бортовой сети автомобиля. Не секрет, что автомобильный аккумулятор имеет напряжение 12 вольт, и напрямую заряжать мобильный телефон от такого напряжения конечно же не возможно. Для зарядки телефона нужно иметь пониженное напряжение 5-6 вольт. Именно для этой цели в последнее время выпускаются специальные зарядные устройства, которые предназначены для зарядки мобильного телефона от источника 12 вольт.
Существует множество конструкций и схем подобных зарядных устройств. Давайте на некоторых из них остановимся и разберем их более подробно.
Автомобильное зарядное устройство для мобильного телефона от прикуривателя.
Эта схема срисована с печатной платы готового зарядного устройства. На Наклейке содержится следующая информация: "Compatible With SAM 411/611/2000/3500/8500 Made In China" на выходе напряжение 5,4 - 5,7 вольт, выходной ток до 700 миллиампер; как позже выяснилось предназначен он для зарядки мобильного телефона Samsung стандарта CDMA. Уверен, что данная схема подойдет и для других аппаратов других стандартов.
Рассмотрим схему зарядного устройства от бортовой сети автомобиля.
Краткая характеристика деталей:
2SA733
– 60 В; 0,1 А; 0,25 Вт; 180 МГц (отеч. аналог КТ3107)
SS8550
– 40 В; 1,5 А; 1 Вт; 100 МГц (отеч. аналог KT6115 и КТ6127)
2SC945
– 60 В; 0,1А; 0,2 Вт; 250 МГц (отеч. аналог КТ3102)
1N5819
– 40 В; 1 A; Uf 1N4148
– 100 В; 0,2 A; L
- дроссель, намотан на ферритовом стержне, 10 витков ПЭВ-2 , Ø 0,3 мм
При ремонте в данном устройстве был неисправен SS8550. В качестве аналога Yandex предложил КТ6115 и КТ6127; таковых у меня не было. Из того что было в наличии – поставил КТ626А. Дополнительные отверстия в разводке платы позволили установить этот транзистор без проблем, не смотря на на то, что КТ626А имеет другую цоколевку.
Характеристика у КТ626А такая – 250 В; 10 Вт; 75 МГц. Не совсем то, что нужно, но он все-же работает. При напряжении на входе 12 В (от глеевого герметичного аккумулятора) замеряемое напряжение на выходе без нагрузки (без телефона) составило 4,08 В.
Необходимо отметить, что на плате не распаян электролитический конденсатор, который плюсом идет к общей точке сопротивлений 2 кОм и 1,6 кОм, а минусом соответственно на минус. Также на выходе перед точкой "+ к тлф." должен быть установлен диод, но его нет. Китай – он и есть Китай. Одним словом – Made In China .
Автомобильная «зарядка» для сотового телефона.
Схема зарядного устройства показана на рисунке 2, это DC-DC преобразователь, дающий стабильное напряжение +5V при токе до 0,5А, и входном напряжении в пределах 7..18V. Посмотрев на схему, может возникнуть вопрос, - зачем такие сложности, когда, казалось бы, можно обойтись одной «крен-кой»? Вопрос справедливый. Действительно, аналогичное зарядное устройство можно сделать, например, по схеме на рисунке 1.
И такая схема будет работать. Но, обратите внимание на то, что КР142ЕН5А это обычный линейный стабилизатор, и при входном напряжении 12V и токе нагрузки 0.5А мощность, которая будет рассеиваться на регулировочном транзисторе микросхемы КР142 ЕН5А может быть более 6W. Микросхема будет нагреваться, потребуется достаточно объемный и тяжелый радиатор. Не говоря уже о низком КПД такой схемы.
Схема, показанная на рисунке 2 работает как импульсный источник, и при нормальном режиме работы рассеивает очень незначительную мощность. Здесь совершенно нет ничего, чему требуется отвод тепла. Кроме того, что она имеет очень высокий КПД, такая схема позволяет собрать адаптер в виде очень легкой и компактной конструкции.
Конечно, есть и минус, - схема значительно сложнее, содержит много деталей, суммарная стоимость которых существенно больше цены КР142ЕН5А и пары конденсаторов.
Подключается «зарядка» к прикуривателю автомобиля. Диод VD1 на всякий случай защищает схему от неправильной полярности входного напряжения (вдруг прикуриватель меняли, и подключили неправильно).
Стабилитрон VD2 - защита от коротких импульсов высокого напряжения, которые могут быть в сети не очень нового автомобиля.
На микросхеме А1 собраны основные узлы преобразователя, - генератор импульсов, регулятор их ширины и измерительный компаратор, сравнивающий выходное напряжение с опорным, вырабатываемым внутренним стабилизатором микросхемы. Вход компаратора. - вывод 5.
На него подается напряжение с выхода схемы через делитель на резисторах R4 - R6. Коэффициент деления зависит от положения движка подстроенного резистора R5. Этим резистором при настройке преобразователя устанавливают требуемое выходное напряжение (в данном случае это 5V).
Детали.
Диод VD1 - любой выпрямительный кремниевый диод с допустимым прямым током не ниже 0,7A. VD2 - стабилитрон средней мощности, с напряжением стабилизации 20-30V. VD3 - диод с барьером Шоттки с до-лутимым прямым током не ниже 2А. VD4 -стабилитрон средней мощности с напряжением стабилизации 5.0-5.6V. HL1 - любой индикаторный светодиод.
Обратите внимание, - у всех диодов и стабилитронов, типы которых указаны на схеме, пояском на корпусе отмечен КАТОД.
Конденсаторы С1 и С4 любые электролитические малогабаритные, например, К50-35 или JAMICON, с допустимым напряжением С1 - не ниже 20V, C4 - не ниже 6.3V.
Резисторы - обычные. Резисторы R1, R2, R3 можно заменить одним резистором мощностью 1W и сопротивлением 0,3 От Резистор должен быть непроволочным.
Катушка L1 намотана на ферритовом кольце диаметром 16 мм, для намотки используется провод ПЭВ - 0.47. Число витков - 80. Намотка равномерно распределена по всей окружности кольца.
Все детали помещены на печатную плату, монтаж и разводка которой показаны на рисунке 3.
Плата помещена в пластмассовый корпус размерами примерно 120x30x20 мм. Со сторон торцов выходят два кабеля, один из которых окончен стандартным разъемом для подключения переносной лампы к автомобильному прикуривателю, а второй -таким штекером, как у зарядного устройства вашего мобильного телефона.
Если все детали исправны и нет ошибок в монтаже, налаживание - это только регулировка выходного напряжения резистором R5.
Такую же схему можно использовать и для зарядки батареи МР-3 плейера, например, сделав выходной кабель с USB-разъемом можно заряжать аккумулятор МР-3 плейера iPOD или другого аналогичного В принципе, на корпусе зарядного устройства можно установить какой-то разъем в качестве Х2. например, USB (+5V на контакт 1, -5V на контакт 4), и сделать несколько сменных кабелей (для телефона, радиостанции, МР-3 плейера и др.). Если нужно другое напряжение, соответственно, перенастройте делитель R4-R5-R6 и замените стабилитрон VD4.
Зарядное устройство для мобильного телефона от бортовой сети автомобиля 12 вольт.
Самая распространенная схема зарядных устройств для мобильного телефона от прикуривателя автомобиля изготавливаются на специализированной микросхеме SP34063 (или ее аналоге). Эта микросхема с минимумом навесных деталей позволяет изготовить малогабаритное зарядное устройство для мобильного телефона. Существуют схемы зарядных устройств на дискретных элементах, одно из которых оказалось у меня, якобы не работающее. Фотография печатной платы представлена на рисунке 1.
По печатным проводникам и обозначениям элементов на плате была восстановлена схема зарядного устройства (см. Рис. 2).
По схемотехнике устройство представляет собой импульсный (релейный) стабилизатор напряжения. Проанализировав схему, было решено собрать макетную плату зарядного устройства из более доступных деталей российского производства. В результате был собран работающий макет, представленный на рисунке 3.
Схема такого устройства на отечественных аналогах изображена на рисунке 4.
О деталях:
Транзисторы КТ626, КТ502Б, КТ3102Б, вместо диода с барьером Шотки типа 1N5819 был установлен диод КД212 (КД213). В качестве ВЧ дросселя L1 был применен кольцевой сердечник диаметром 10 мм, выпаянный из нерабочей материнской платы компьютера IBM PC. Катушка L1 на кольце намотана монтажным проводом МГТФ - до заполнения.
Настройка устройства:
Резистором R3 устанавливается напряжение на выходе ±5 вольт. Резистор R5 устанавливает ток защиты устройства, который отключает нагрузку, срывая работу импульсного стабилизатора. Сопротивление R5 подбирают за счет параллельного соединения нескольких резисторов, или изготавливают из проволоки высокого сопротивления (нихром, манганин или др.).
Для упрощения схемы резистор R5 и диод VD2 можно исключить.
Автомобильное зарядное устройство сотового телефона.
Схема автомобильного зарядного устройства сотового телефона от прикуривателя автомобиля приведена на рисунке ниже.
Схема данного устройства типовая и может незначительно отличатся у отдельных производителей.
При включении зарядного устройства в гнездо прикуривателя без телефона, горит зеленый светодиод (G). После подключения телефона, загорается красный светодиод (R), а зеленый гаснет. По окончании заряда загорается зеленый светодиод, а красный соответственно гаснет.
А733 - можно заменить на КТ3107;
VD1 - 1N5819 – диод Шоттки (40В, 1А/25А) DO-41 - аналог SD1004 - выглядит вот так:
Для того, чтобы зарядить от 12-вольтной бортовой сети автомобиля любое портативное устройство, например, телефон или планшет, придется воспользоваться DC-DC преобразователем. Но покупать инвертор необязательно, когда можно самостоятельно собрать, например, совсем несложную конструкцию на основе микросхемы 34063api.
Микросхема специально разработана для этой цели, и многие производители зарядных устройств используют ее как основной драйвер в автомобильных ЗУ. Именно эта микросхема стала базовой для большинства «зарядок», работающих от прикуривателя.
В микросхеме предусмотрен встроенный выходной каскад, отдающий в нагрузку ток до 3А. Благодаря этому ее можно считать универсальной – она способна зарядить практически любое мобильное устройство, в том числе устройства с емкими аккумуляторами, вроде планшетных компьютеров.
Микросхема дает стабильное выходное напряжение в 5 Вольт. Оно оптимально для подзарядки аккумуляторов самых разных портативных устройств. Дроссель состоит из 20 витков намотанного на «гантельку» провода толщиной 0,6 мм. Перепады и броски бортового напряжения для микросхемы не страшны, так как диапазон входных напряжений от 7 до 40 Вольт.
Микросхема стабильно работает даже при резких перепадах температуры и смене погоды, не перегреваясь в процессе. Подключать 34063api можно по нескольким схемам. Здесь представлен самый надежный вариант, который к тому же прост и легок в воспроизведении.
Особенно ценным качеством этой микросхемы является то, что возможно одновременное подключение к выходу нескольких мобильных телефонов. При этом качество зарядки, даже если все модели разные, будет не хуже, чем через штатное устройство. Также можно исключить из схемы входные и выходные конденсаторы, которые нужны только чтобы фильтровать помехи.
В наш технологический век, трудно представить себе жизнь без телефона. И каково же бывает расстройство, когда он садится. Если это случилось дома или в офисе это конечно не проблема, включил зарядное устройство в розетку и все. Но при путешествии в автомобиле или при работе связанной с вечными разъездами это сделать, не получиться.
Для этого необходимо зарядное устройство в автомобиле. Конечно, его можно приобрести в магазине, но мы легких путей не ищем, тем более что собрать его особых проблем не составляет.
За основу будет взята микросхема MC34063, она обычно применяется в DC/DC преобразователях напряжения, т.е. из постоянного в постоянное.
Что как раз нам и нужно. Как известно питание бортовой сети составляет 12 В, а для зарядного устройства необходимо 5 В. Поэтому на базе этой микросхемы соберем преобразователь напряжения из 12 В в 5В. Принципиальная схема будущего устройства приведена ниже.
Номинал выходного напряжения выставляется значениями резисторов R2 и R3. Для требуемого значения в 5 В, необходимо установить R2=1 кОм, R3=3 кОм. Формула для определения выходного значения напряжения приведена ниже, поэтому если вам нужно установить на выходе другое напряжение, с помощью нее вы можете произвести расчет.
В принципе можно сделать и универсальный адаптер, если на место R3 поставить переменник и выкручивать необходимое значение. Единственное что перед этим следует сделать расчет, чтобы понимать в каком диапазоне должны быть его значения.
Резистор R1 играет роль ограничителя тока, при установке R1 номиналом 0,3 Ом, превышение выходного тока более 500 мА отключает устройство, уменьшение значения сопротивления повысит границу тока отключения.
Конденсатор C3 задает частоту работы преобразователя, остальные конденсаторы фильтрующие. Дроссель также выполняет роль фильтра, рассчитывается на ток в 1 А. В качестве диода выбран 1N5819, но вполне подойдет и отечественный аналог.
Адаптер собран на основе корпуса Z-43, по размерам его вполне достаточно, чтобы компактно разместить всю элементную базу. На входе ставим вилку в прикуриватель на выходе USB разъем – готово!
Предлагаю вашему вниманию простое USB зарядное устройство для телефонов. Схема собрана на широко распространенной микросхеме MC34063, похожих аналогов у нее много. Я выбрал именно ее потому что: во-первых, она стоит не дорого (рублей 10), во вторых, эта микросхема уже давно валяется у меня дома. Схема обеспечивает напряжением 5 вольт при токе ~300мА.
Схема взята из даташита микросхемы, резисторы R2 и R3 образуют делитель, с которого снимается напряжение и поступает на вход обратной связи микросхемы. Изменяя номинал резистора R3 можно менять напряжение на выходе преобразователя. R1 необходим для защиты микросхемы от КЗ и задает максимальный отдаваемый ток, исключать его из схемы не рекомендуется, иначе при КЗ тот может сгореть. Его сопротивление должно быть от 0.3 до 0.15 Ом. Диод Шоттки можно использовать любой, дроссель в моем случае намотан на ферритовом стержне, содержит 30-40 витков провода ПЭВ ~0.3мм, чем больше витков и чем тоньше провод – тем меньше будет выходной ток.
Теперь самое интересное, вы наверное не поняли, для чего стоят в схеме резисторы R4-R7? Apple разработала хитрую систему зарядки своих гаджетов, некоторые пользователи (в том числе и я) заметили, что эти устройства почему то не заряжаются от встроенных USB портов некоторых устройств, таких как: DVD плееры, музыкальные центры с USB и др. Данные резисторы как раз необходимы для того, чтобы устройства Apple могли заряжаться. Одинаково уменьшая сопротивления резисторов R4 и R5 можно увеличивать ток зарядки для этих устройств (снижать меньше 300 кОм не стоит.)
Вся схема собрана на односторонней печатной плате, детали в моем варианте "низкопрофильные" – для экономии места, иначе плата не разместилась бы в корпусе от 2х АА батареек. Схему я решил питать от 2х параллельно соединенных алкалиновых батареек типа MN27 12В, которые используются в автомобильных брелках от сигнализаций, в плате сделал контактные площадки для них.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DC/DC импульсный конвертер | MC34063A | 1 | В блокнот | |||
| VD1 | Диод Шоттки | 1N5819 | 1 | В блокнот | ||
| С1 | 10 мкФ 16 В | 1 | В блокнот | |||
| С2 | Конденсатор | 470 пФ | 1 | В блокнот | ||
| С3 | Электролитический конденсатор | 470 мкФ 10 В | 1 | В блокнот | ||
| R1 | Резистор | 0.3 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R2 | Резистор | 1 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R3 | Резистор | 3 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R4, R5 | Резистор | 520 кОм | 2 | В блокнот | ||
| R6, R7 | Резистор | 150 кОм | 2 |
Схема зарядного устройства показана на рисунке 2, это DC-DC преобразователь, дающий стабильное напряжение +5V при токе до 0,5А, и входном напряжении в пределах 7..18V. Посмотрев на схему, может возникнуть вопрос, - зачем такие сложности, когда, казалось бы, можно обойтись одной «кренкой»? Вопрос справедливый. Действительно, аналогичное зарядное устройство можно сделать, например, по схеме на рисунке 1.
Рис. 1
И такая схема будет работать. Но, обратите внимание на то, что КР142ЕН5А это обычный линейный стабилизатор, и при входном напряжении 12V и токе нагрузки 0.5А мощность, которая будет рассеиваться на регулировочном транзисторе микросхемы КР142 ЕН5А может быть более 6W. Микросхема будет нагреваться, потребуется достаточно объемный и тяжелый радиатор. Не говоря уже о низком КПД такой схемы.
Рис. 2
Схема, показанная на рисунке 2 работает как импульсный источник, и при нормальном режиме работы рассеивает очень незначительную мощность. Здесь совершенно нет ничего, чему требуется отвод тепла. Кроме того, что она имеет очень высокий КПД, такая схема позволяет собрать адаптер в виде очень легкой и компактной конструкции.
Конечно, есть и минус, - схема значительно сложнее, содержит много деталей, суммарная стоимость которых существенно больше цены КР142ЕН5А и пары конденсаторов.
Подключается «зарядка» к прикуривателю автомобиля. Диод VD1 на всякий случай защищает схему от неправильной полярности входного напряжения (вдруг прикуриватель меняли, и подключили неправильно). Стабилитрон VD2 - защита от коротких импульсов высокого напряжения, которые могут быть в сети не очень нового автомобиля.
На микросхеме А1 собраны основные узлы преобразователя, - генератор импульсов, регулятор их ширины и измерительный компаратор, сравнивающий выходное напряжение с опорным, вырабатываемым внутренним стабилизатором микросхемы. Вход компаратора, - вывод 5. На него подается напряжение с выхода схемы через делитель на резисторах R4-R6. Коэффициент деления зависит от положения движка подстроенного резистора R5. Этим резистором при настройке преобразователя устанавливают требуемое выходное напряжение (в данном случае это 5V).
Детали. Диод VD1 - любой выпрямительный кремниевый диод с допустимым прямым током не ниже 0,7А. VD2 - стабилитрон средней мощности, с напряжением стабилизации 20-30V. VD3 - диод с барьером Шоттки с до-лутимым прямым током не ниже 2A. VD4 -стабилитрон средней мощности с напряжением стабилизации 5,0-5,6V. HL1 - любой индикаторный светодиод.
Обратите внимание, - у всех диодов и стабилитронов, типы которых указаны на схеме, пояском на корпусе отмечен КАТОД.
Конденсаторы С1 и С4 любые электролитические малогабаритные, например, К50-35 или JAMICON, с допустимым напряжением С1 - не ниже 20V, С4 - не ниже 6,3V.
Резисторы - обычные. Резисторы R1, R2, R3 можно заменить одним резистором мощностью 1W и сопротивлением 0,3 От. Резистор должен быть непроволочным.
Катушка L1 намотана на ферритовом кольце диаметром 16 мм, для намотки используется провод ПЭВ - 0,47. Число витков - 80. Намотка равномерно распределена по всей окружности кольца.
Если все детали исправны и нет ошибок в монтаже, налаживание - это только регулировка выходного напряжения резистором R5.
Такую же схему можно использовать и для зарядки батареи МР-3 плейера, например, сделав выходной кабель с USB-разъемом можно заряжать аккумулятор МР-3 плейера iPOD или другого аналогичного. В принципе, на корпусе зарядного устройства можно установить какой-то разъем в качестве Х2, например, USB (+5V на контакт 1, -5V на контакт 4), и сделать несколько сменных кабелей (для телефона, радиостанции, МР-3 плейера и др.). Если нужно другое напряжение, соответственно, перенастройте делитель R4-R5-R6 и замените стабилитрон VD4.