Высокое напряжение и не только. Основные схемы импульсных сетевых адаптеров для зарядки телефонов Схемы инверторов для зарядки телефонов

После cтатьи у многих может возникнуть вопрос — зачем так извращаться, если есть зарядники для мобильных устройств от сети 12 Вольт? Наше устройство отличается от промышленных зарядников тем, что промышленные являются понижающими, т.е. — понижают напряжение 12 Вольт до 5, а в нашем случае напряжение 12 Вольт повышается до 220, мощность такого инвертора 10 ватт, что позволяет подключить к аппарату обычные (сетевые) зарядники для мобильных телефонов.

Таким образом, конструкция из себя представляет преобразователь напряжения 12-220 Вольт с выходной мощностью в 10 ватт, выходное напряжение — постоянное, но ничего страшного — любой импульсный блок питания (в том числе и сетевое зарядное устройство от мобильного телефона) будет работать от такого преобразователя.

Схема до боли проста и содержит всего несколько компонентов. Небольшая схема блокинг-генератора на основе мощного биполярного транзистора КТ819, который при желании можно заменить на другой, к примеру — кт805 или из ряда импортных MJE13005-13009.

Параметры намотки показаны на фото. В качестве трансформатора можно использовать любой удобный по размерам ферритовый сердечник (чашка или Ш-образ) марки 1500-3000НМ. Можно применить также и импортные сердечники, к примеру — от компьютерного блока питания.

От такого преобразователя можно питать также и небольшие лампы дневного освящения и маломощные пассивные сетевые устройства или же устройства с импульсными блоками питания.

Мы не раз рассмотривали схемы повышающих DC-DC преобразователей напряжения, которые используются для зарядки мобильных телефонов всего от одной батарейки.
Всем хорошо знакомы китайские электро зажигалки для газа. Такие зажигалки в основном предназначены для питания от одной или двух пальчиковых батареек. Схема состоит из двух основных частей - плата с преобразователем и высоковольтная катушка. На выходе катушки образуется напряжение высокого потенциала.

Сама схема преобразователя состоит из блокинг-генератора и тиристора, который работает в ключевом режиме и обеспечивает подачу кратковременных импульсов на первичную обмотку высоковольтной катушки.

Недавно обнаружил, что я когда-то работал над схемами таких зажигалок и на полках завалялись несколько плат от указанных зажигалок. Платы оказались полностью рабочими. Было решено изготовить несколько полевых зарядных устройств для мобильника, поскольку в ближайшие дни собирался в поход. Аналогичные ЗУ можно приобрести в любой прилавке, но они не устраивают тем, что не способны заряжать телефон и предназначены лишь для подзарядки. Наша зарядка способна обеспечить на выходе напряжение порядка 5-6 вольт (зависит от стабилитрона) при токе до 350мА, но в основном, выходной ток не превышает 250-270мА. Такая зарядка способна полностью зарядить аккумулятор телефона в среднем за 2,5-3часа. За такое время заряжает и стандартное сетевое ЗУ.

Переделка платы проста до безобразия. Нам нужно убрать из платы все лишнее (тиристор, два резистора и один конденсатор), оставив только задающую часть с трансформатором.

Заводской трансформатор обеспечивает повышенное напряжение (в районах 50 вольт) если схема питается от одной батарейки, нам же нужно всего 8-9 вольт (остальное сделает стабилитрон). Можно не использовать переделать трансформатор, просто понизив выходное напряжение при помощи стабилитрона, но делать этого крайне не советую, поскольку повышающая обмотка трансформатора намотана проводом 0,05мм, выходной ток будет ничтожным. Для начала снимаем термоусадку с трансформатора.

Далее снимаем повышающую обмотку (на фото вывод 1-2). Вместо этой обмотки мотаем новую. Обмотка состоит из 15 витков провода 0,6-0,8мм. Дальше трансформатор запаиваем на плату. Сглаживающий конденсатор может иметь емкость 100-1000мкФ (в моем случае 470 мкФ). Напряжение конденсатора подбираем на 10 или 16 Вольт. Стабилитрон желательно подобрать с мощностью 1ватт, напряжение стабилизации в районе 5-6 Вольт. Стабилитроны 1N4733A (5.1 Вольт 1 Ватт) или 1N4734 (5.6 Вольт 1 Ватт) или аналогичные.

Диод для выпрямления желательно использовать шоттки, но в моем случае использован импульсный FR107, точнее диод уже имелся на плате зажигалки.
Вот таким простым образом зажигалка превратилась достаточно хорошее зарядное устройство.

Список радиоэлементов

После cтатьи у многих может возникнуть вопрос - зачем так извращаться, если есть зарядники для мобильных устройств от сети 12 Вольт? Наше устройство отличается от промышленных зарядников тем, что промышленные являются понижающими, т.е. - понижают напряжение 12 Вольт до 5, а в нашем случае напряжение 12 Вольт повышается до 220, мощность такого инвертора 10 ватт, что позволяет подключить к аппарату обычные (сетевые) зарядники для мобильных телефонов.

Таким образом, конструкция из себя представляет преобразователь напряжения 12-220 Вольт с выходной мощностью в 10 ватт, выходное напряжение - постоянное, но ничего страшного - любой импульсный блок питания (в том числе и сетевое зарядное устройство от мобильного телефона) будет работать от такого преобразователя.

Схема до боли проста и содержит всего несколько компонентов. Небольшая схема блокинг-генератора на основе мощного биполярного транзистора КТ819, который при желании можно заменить на другой, к примеру - кт805 или из ряда импортных MJE13005-13009.

Преобразователь напряжения, для зарядки сотовых телефонов от обычной батарейки позволит выручить в ситуации, когда нет возможности произвести заряд мобильного от сети 220В.

Конструкция устройства отличается простотой и минимумом необходимых деталей.

Для реализации зарядного устройства вам понадобится:
1. Преобразователь напряжения L78M05CV
2. USB разъем (розетка)
3. Провода и термоусадочная трубка
4. Канифоль и припой
5. Паяльник, пинцет и бокорезы
6. Батарея типа «Крона» (а еще лучше перезаряжаемый аккумулятор на напряжение 9В) и ответная часть для подключения батареи, которую можно получить из использованной батарейки
7. Выключатель, любой малогабаритный

Схема устройства показана ниже.

Произведя монтажные работы в соответствии со схемой у вас должно получиться устройство, внешний вид которого показан ниже.

С помощью данного преобразователя напряжения можно заряжать практически любые мобильные телефоны и смартфоны, за исключением IOS устройств. Также оно подойдет для зарядки плееров и планшетных компьютеров, которые требуют для подзарядки напряжение 5В.

В принципе, устройство можно запитать не только от батареи 9В, но и от любого источника постоянного тока напряжением от 7В до 35В.

От себя добавим, что в конструкцию зарядного необходимо внести радиатор, который будет рассеивать лишнее тепло, выделяемое на микросхеме преобразователя напряжения. Радиатор можно выполнить из винта и гайки, но лучше всего использовать готовый алюминиевый, например, радиаторы из старых блоков питания или материнских плат. Их можно опилить, чтобы получить минимальные габариты зарядного устройства.

Еще один вариант этого устройства представлен ниже. Здесь используется разъем microUSB, что позволило еще дополнительно уменьшить габариты зарядного устройства.

Для того, чтобы не повредить монтаж элементов, зарядное устройство лучше всего разместить в каком-нибудь корпусе подходящих размеров. От переключателя можно отказаться. Это даст дополнительную экономию по размерам и массе, но тогда, если устройство не используется для подзарядки сотового телефона, батарею необходимо отсоединять от преобразователя напряжения.

Большинство современных сетевых зарядных устройств собрано по простейшей импульсной схеме, на одном высоковольтном транзисторе (рис. 1.18) по схеме блокинг-генератора.

В отличие от более простых схем на понижающем 50-герцевом 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.

Рис. 1.18. Простая импульсная схема блокинг-генератора

Описание принципа действия и расчета элементов схемы высоковольтного импульсного преобразователя (трансформатор, конденсаторы и прочее) можно прочитать по ссылке http://www.nxp.com/ acrobat/applicationnotes/AN00055.pdf (1 Мб).

Принцип работы устройства

Переменное сетевое напряжение выпрямляется диодом VD1 (хотя иногда щедрые китайцы ставят целых 4 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 стабильнее. Генерация поддерживается благодаря конденсатору С1, включенному в цепь ПОС на обмотке И, частота генерации зависит от его емкости и параметров трансформатора. При отпирании транзистора напряжение на нижних по схеме выводах обмоток I и II отрицательное, на верхних – положительное, положительная полуволна через конденсатор С1 еще сильнее открывает транзистор, амплитуда напряжения в обмотках возрастает.

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 сильнее 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 VT1 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.

Альтернативный вариант устройства

Схема более качественного (и более сложного) преобразователя показана на рис. 1.19.

Для выпрямления входного напряжения используются диодный мостик VD1 и конденсатор С1, резистор R1 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 –

Рис. 1.19. Электрическая схема более сложного преобразователя

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 1N4936, 1N4937. 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. 1.18 – 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 VOl. Микросхему TL431 можно заменить любым маломощным стабилитроном, выходное напряжение равно его напряжению стабилизации плюс 1,5 В (падение напряжения на светодиоде оптрона VOl); для защиты светодиода от перегрузок добавлен резистор R8 небольшого сопротивления. Как только выходное напряжение станет чуть выше положенного, через стабилитрон потечет ток, светодиод оптрона VOl 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.