Распиновка USB разъемов для зарядки телефонов. Китайские импульсные адаптеры - блоки питания Принципиальная схема блока питания к телефонам

Зарядное устройство (ЗУ) типа BML 162089 R1A южно азиатского производства предназначено для зарядки аккумуляторов мобильных телефонов LG и имеет следующие характеристики: Uвход ~100…250 B, Iвход~160 мA, Uвых=8,5 В, Iвых=750 мA. Его внешний вид показан на рис.1.

Все радиоэлементы смонтированы на стекло пластиковом шасси НТ608 размерами 64×33 мм методом навесного монтажа без применения чип-элементов. Шасси размещено внутри пластмассового корпуса. По монтажной схеме шасси автором составлена принципиальная схема, показанная на рис.2.

Основой ЗУ является импульсный преобразователь. Принцип работы подобных импульсных источников питания прост: вначале переменное напряжение сети выпрямляется до постоянного напряжения 300 В, а далее с помощью генератора с мощным электронным ключом преобразуется в импульсы, которые через обмотки импульсного трансформатора наводятся во вторичной цепи, где выпрямляются до заданной величины (в зависимости от количества витков вторичной обмотки).

Импульсный преобразователь данного ЗУ состоит из однотактного преобразователя авто генераторного типа (транзистор VТ1),
подключенного к первичной сети. Переменное напряжение сети выпрямляется диодом VD4 (рис.2), сглаживается электролитическим конденсатором С1 и через обмотку 1-2трансформатора Т1 прикладывается к коллектору транзистора VТ1. Это же напряжение через резистор R2 подается на базу транзистора VT1, создавая положительное смещение.
Транзистор открывается, через первичную обмотку Т1 протекает ток, который наводит ЭДС в двух других обмотках трансформатора. Через обмотку положительной обратной связи 3-4 заряжается конденсатор С2, этот ток запирает транзистор VТ1. В его закрытом состоянии накопленная в трансформаторе энергия передается во вторичную цепь. В момент запирания транзистора VТ1 приложенное к нему напряжение может превышать напряжение сети в 3–4раза. Для уменьшения этого перенапряжения параллельно обмотке 1-2 включен резистор R1, выполняющий функцию демпфирующего элемента.
Более эффективно эту функцию могла бы выполнять цепочка, состоящая из последовательно соединенных резистора, конденсатора и диода, что сделало бы ЗУ более надежным. Цепь демпфирования в цепи базы транзистора выполнена на элементах VТ2, VD7, ZD5, R3, C2.
Вторичную цепь трансформатора образуют: обмотка 5-6, элементы VD8, C4, R8, R9 и транзистор VT3 с элементами обвязки (рис.2). Звено на транзисторе VТ3 с двухцветным светодиодом LED1 является особенностью этого ЗУ. Зеленое свечение светодиода
сигнализирует о том, что идет процесс зарядки аккумулятора, красное свечение обозначает конец зарядки.

Принцип работы этого звена следующий.

Светодиод LЕD1 включен в одну из диагоналей моста, плечи которого составляют резисторы R5, R6, R7 (все по 410 Ом) и сопротивление участка коллектор0эмиттер транзистора VT3 (рис.2). Последнее плечо является регулирующим элементом моста. Ко второй диагонали этого моста приложено напряжение вторичной цепи ЗУ. При равенстве сопротивлений всех четырех плеч (в данном случае 410 Ом) потенциалы точек «а” и «б” равны. Если же сопротивления плеч различаются, потенциалы точек «а” и «б” неодинаковы, и через светодиод протекает ток, вызывающий его свечение, цвет которого зависит от полярности приложенного напряжения.
В начале заряда разряженного аккумулятора ток заряда наибольший, падение напряжения на резисторе R8 максимально, pnp транзистор VТ3 открыт, в результате чего плюсовой потенциал точки «б” диагонали моста выше потенциала точки «а” (рис.2). При такой полярности напряжения светодиод светится красным цветом.
По мере заряда аккумулятора его напряжение постепенно повышается, ток через резистор R8 уменьшается, и сопротивление коллектор0эмиттер VТ3 увеличивается, что приводит к уменьшению разности потенциалов точек «а” и «б” и, следовательно, к уменьшению яркости свечения светодиода. Когда сопротивления VТ3 сравняется с сопротивлением резистора R6 (410 Ом), мост станет уравновешенным, потенциалы точек «а” и «б” станут одинаковыми, и светодиод перестанет
светиться.
При дальнейшей зарядке аккумулятора сопротивление участка коллектор-эмиттер VТ3 превысит 410 Ом, полярность напряжений в точках «а” и «б” диагонали моста поменяется, и светодиод станет светиться зеленым цветом, сигнализируя о том, что аккумулятор зарядился.
Если после включения в сеть на «холостом ходу” (при отсутствии аккумуляторов) светодиод вообще не светится (а должен светиться зеленым цветом), значит, ЗУ неисправно и требует ремонта. Для ремонта этого ЗУ Вам необходимо добраться до его шасси, «упрятанного” в пластмассовый корпус (рис.1). Обе (нижняя и верхняя) части этого корпуса «намертво” склеены между собой. Разъединить их можно, только разрезав ножовочным полотном пластмассовый корпус по линии склеивания (рис.1). Из разрезанного корпуса извлекают плату с навесными радиоэлементами.
Далее после осмотра обычным тестером проверяют исправность всех радиоэлементов
без их выпаивания. Один из транзисторов, VТ1 или VТ2, придется все0таки выпаять, поскольку при проверке тестером их проводимости они «мешают” друг другу. Выявленные неисправные элементы заменяют. Далее ЗУ включают в сеть и, если светодиод не светится зеленым цветом, замеряют напряжение +300 В на конденсаторе С1. При его отсутствии проверяют исправность резистора R сопротивлением 2,7 Ом. При этом необходимо строго соблюдать технику электробезопасности, так как высоковольтная часть ЗУ находится под фазным напряжением, которое опасно для жизни человека.
Транзистор VТ1 (6821) можно заменить транзисторами типов 2SC3457, 2SC4020, 2SC5027, а транзистор VТ2 (2SC9013) заменим 2SC1815. Недостатком этого ЗУ является разряд аккумулятора мобильного телефона через резистор R9 при пропадании сети во время зарядки (рис.2).
Данное зарядное устройство можно приспособить также для зарядки аналогичных аккумуляторов мобильных телефонов других фирм, для этого необходимо подобрать и запаять новый разъем, обеспечив правильную полярность.

Литература
Радiоаматор 2005_4

Представляю очередное устройство из серии «Не Брать!»
В комплект прилагается простенький кабель microUSB, который буду тестировать отдельно с кучей других шнурков.
Заказал эту зарядку ради любопытства, зная, что в таком компактном корпусе крайне сложно сделать надёжное и безопасное устройство сетевого питания 5В 1А. Реальность оказалась суровой…

Пришло в стандартном пакетике с пупыркой.
Корпус глянцевый, обёрнут защитной плёнкой.
Габаритные размеры с вилкой 65х34х14мм








Зарядка сразу оказалась нерабочей - хорошее начало…
Пришлось в начале устройство разбирать и ремонтировать, чтобы иметь возможность тестировать.
Разбирается очень просто - на защёлках самой вилки.
Дефект обнаружился сразу - отвалился один из проводков к вилке, пайка оказалась некачественной.


Вторая пайка не лучше


Сам монтаж платы выполнен нормально (для китайцев), пайка хорошая, плата отмыта.






Реальная схема устройства


Какие проблемы были обнаружены:
- Довольно слабое крепление вилки с корпусом. Не исключена возможность остаться ей оторванной в розетке.
- Отсутствие предохранителя по входу. Видимо те самые проводочки к вилке и являются защитой.
- Однополупериодный входной выпрямитель - неоправданная экономия на диодах.
- Малая ёмкость входного конденсатора (2,2мкФ/400В). Для работы однополупериодного выпрямителя ёмкость явно недостаточна, что приведёт к повышенным пульсациям напряжения на нём на частоте 50Гц и к уменьшению срока его службы.
- Отсутствие фильтров по входу и выходу. Невелика потеря для такого маленького и маломощного устройства.
- Простейшая схема преобразователя на одном слабеньком транзисторе MJE13001.
- Простой керамический конденсатор 1нФ/1кВ в помехоподавляющей цепи (показал отдельно на фото). Это грубое нарушение безопасности устройства. Конденсатор должен быть класса не менее Y2.
- Отсутствует демпферная цепь гашения выбросов обратного хода первичной обмотки трансформатора. Этот импульс частенько пробивает силовой ключевой элемент при его нагреве.
- Отсутствие защит от перегрева, от перегрузки, от короткого замыкания, от повышения выходного напряжения.
- Габаритная мощность трансформатора явно не тянет на 5Вт, а его очень миниатюрный размер ставит под сомнение наличие нормальной изоляции между обмотками.

Теперь тестирование.
Т.к. устройство изначально не является безопасным, подключение производил через дополнительный сетевой предохранитель. Если уж что случится - хотя-бы не обожжёт и не оставит без света.
Проверял без корпуса, чтобы можно было контролировать температуру элементов.
Выходное нгапряжение без нагрузки 5,25В
Потребляемая мощность без нагркзки менее 0,1Вт
Под нагрузкой 0,3А и менее зарядка работает вполне адекватно, напряжение держит нормально 5,25В, пульсации на выходе незначительные, ключевой транзистор греется в пределах нормы.
Под нагрузкой 0.4А напряжение начинает немного гулять в диапазоне 5,18В - 5,29В, пульсации на выходе 50Гц 75мВ, ключевой транзистор греется в пределах нормы.
Под нагрузкой 0,45А напряжение начинает заметно гулять в диапазоне 5,08В - 5,29В, пульсации на выходе 50Гц 85мВ, ключевой транзистор начинает потихоньку перегреваться (обжигает палец), трансформатор тёпленький.
Под нагрузкой 0,50А напряжение начинает сильно гулять в диапазоне 4,65В - 5,25В, пульсации на выходе 50Гц 200мВ, ключевой транзистор перегрет, трансформатор также довольно сильно нагрет.
Под нагрузкой 0,55А напряжение дико прыгает в диапазоне 4,20В - 5,20В, пульсации на выходе 50Гц 420мВ, ключевой транзистор перегрет, трансформатор также довольно сильно нагрет.
При ещё большем увеличении нагрузки, напряжение резко проседает до неприличных величин.

Выходит, данная зарядка реально может выдавать максимум 0,45А вместо заявленных 1А.

Далее, зарядка была собрана в корпус (вместе с предохранителем) и оставлена в работе на пару часов.
Как ни странно, зарядка не вышла из строя. Но это вовсе не означает, что она является надёжной - имея такую схемотехнику долго ей не протянуть…
В режиме короткого замыкания зарядка тихо умерла через 20 секунд после включения - произошёл обрыв ключевого транзистора Q1, резистора R2 и оптрона U1. Даже дополнительно установленный предохранитель не успел сгореть.

Для сравнения, покажу как выглядит внутри простейшая китайская зарядка 5В 2А от планшета, изготовленная с соблюдением минимально-допустимых норм безопасности.

Пользуясь случаем, сообщаю, что драйвер светильника из предыдущего обзора был успешно доработан, статья дополнена.

Сосед обратился с просьбой отремонтировать зарядное устройство для литиевого аккумулятора. После переполюсовки зарядное полностью перестало реагировать на сеть и аккумулятор. Так как тема использования для меня имеет в последнее время прикладной характер, решил соседу помочь.

Зарядное для аккумуляторов 18650

Со слов соседа, алгоритм работы устройства таков: при подключенном аккумуляторе и поданном сетевом напряжении загорается красный светодиод и горит до тех пор, пока аккумулятор не зарядится, после чего загорается зеленый светодиод. Без установленного аккумулятора и поданном сетевом напряжении, светится зеленый светодиод.

Судя по этикетке, заряд током 450 mA осуществляется в щадящем режиме, но как оказалось после вскрытия это вариант эконом)). Схема зарядки состоит из двух узлов: преобразователя сетевого напряжения на одном транзисторе MJE 13001 и контроллера уровня заряда.

Разборка зарядного от Li-Ion 18650

Схема зарядного для АКБ

Преобразователь на одном MJE 13001 часто встречается в дешевых зарядках для телефонов, а так же в зарядках типа «лягушка ». Рисовать ее не стал - просто посмотрел в интернете похожую схему. Плюс, минус один резистор/конденсатор большой роли не играют. Схема типовая.

Тестером прозвонил диоды, стабилитрон и транзистор, убедился в их целостности. Решил проверить резисторы и попал в точку! Оказался оборванным резистор R1 - 510 кОм (на вышеприведенной схеме это резистор R3), подтягивающий напряжение питания к базе транзистора. В наличии такого не нашлось, взамен его был установлен резистор на 560 кОм.

После замены резистора зарядка завелась.

Всем известно, что существует такая операция как предпродажная подготовка товара. Простое, но очень необходимое действие. По аналогии с ней уже давно применяю предэксплуатационную подготовку всех покупаемых товаров китайского производства. Всегда в этих изделиях имеется возможность доработки, причём замечу реально необходимой, которая является следствием экономии производителя на качественном материале отдельных его элементов или не установки их вообще. Позволю себе быть мнительным и выскажу предположение, что всё это не случайно, а является составляющим элементом политики производителя направленной в конечном итоге на уменьшение срока службы производимого товара, следствием чего является увеличение продаж. Приняв решение об активном использовании миниатюрного электромассажёра (конечно же, китайского производства) сразу же обратил внимание на его блок питания внешне похожий на зарядное устройство мобильного телефона да ещё и с надписью COURIER CHARGER - мобильное зарядное устройство. Имеющее OUTPUT в 5 вольт и 500 мА. Даже не убеждаясь в его исправности, разобрал и посмотрел содержимое.

Установленные на плате электронные компоненты и особенно стабилитрон на выходе свидетельствовали, что это действительно блок питания. К слову, отсутствие диодного моста позитивным моментом не считаю.

Подключённая нагрузка, в виде двух лампочек по 2,5 В последовательно, с токопотреблением в 150 мА, обнаружила на выходе 5,76 В. Прибор рассчитан на питание тремя батарейками АА - 4,5 В, полагаю допустимым и 5 В от адаптера, но прочее, в данном конкретном случае, явно ни к чему.

Поискам схемы в интернете предпочёл отрисовать в , по сделанному предварительно фото, печатную плату с расположенными на ней электронными компонентами.

Схема адаптера и переделка

Изображение печатной платы дало возможность начертить существующую схему БП. Транзисторная оптопара CHY 1711, транзисторы С945, S13001 и другие компоненты не позволяли назвать схему примитивной, но с существующими номиналами одних компонентов и отсутствием других она меня не устраивала.

В новую схему был введён плавкий предохранитель на 160 мА, а вместо имеющегося выпрямителя диодный мост, состоящий из 4-х диодов 1N4007. Номинал стабилитрона VD3 управляющего оптроном изменён с 4V6 на 3V6, что должно снизить выходное напряжение до желаемого.

На плате имелось достаточное количество свободного места так, что осуществить планируемые изменения труда не составило. Вновь собранный блок питания имел на выходе напряжение практически 4,5 вольта.

И токоотдачу до 300 мА включительно.

В результате некоторое количество дополнительных электронных компонентов и время, отданное интересной работе, дали мне возможность иметь приличный блок питания, который надеюсь, прослужит верой и правдой длительное время. Отладкой БП занимался Babay.

Схема импульсного стабилизатора ненамного сложнее трансформаторного, но она более сложная в настройке. Поэтому недостаточно опытным радиолюбителям, не знающим правил работы с высоким напряжением (в частности, никогда не работать в одиночку и никогда не настраивать включенное устройство двумя руками — только одной!), не рекомендую повторять эту схему.

Принципиальная схема

На рис. 1. представлена электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения для зарядки сотовых телефонов (зарядное йстройство для телефона).

Рис. 1. Электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения для зарядки сотовых телефонов.

Схема представляет собой блокинг-генератор, реализованный на транзисторе VT1 и трансформаторе Т1. Диодный мост VD1 выпрямляет переменное сетевое напряжение, резистор R1 ограничивает импульс тока при включении, а также выполняет функцию предохранителя. Конденсатор С1 необязателен, но благодаря ему блокинг-генератор работает более стабильно, а нагрев транзистора VT1 чуть меньше (чем без С1).

При включении питания транзистор VT1 слегка приоткрывается через резистор R2, и через обмотку I трансформатора Т1 начинает течь небольшой ток. Благодаря индуктивной связи, через остальные обмотки также начинает протекать ток.

На верхнем (по схеме) выводе обмотки II положительное напряжение небольшой величины, оно через разряженный конденсатор С2 приоткрывает транзистор еще сильней, ток в обмотках трансформатора нарастает, и в итоге транзистор открывается полностью, до состояния насыщения.

Через некоторое время ток в обмотках перестает нарастать и начинает снижаться (транзистор VT1 все это время полностью открыт). Уменьшается напряжение на обмотке II, и через конденсатор С2 уменьшается напряжение на базе транзистора VT1.

Он начинает закрываться, амплитуда напряжения в обмотках уменьшается еще сильней и меняет полярность на отрицательную. Затем транзистор полностью закрывается. Напряжение на его коллекторе увеличивается и становится в несколько раз больше напряжения питания (индуктивный выброс), однако благодаря цепочке R5, С5, VD4 оно ограничивается на безопасном уровне 400...450 В.

Благодаря элементам R5, С5 генерация нейтрализуется не полностью, и через некоторое время полярность напряжения в обмотках снова меняется (по принципу действия типичного колебательного контура). Транзистор снова начинает открываться. Так продолжается до бесконечности в цикличном режиме.

На остальных элементах высоковольтной части схемы собраны регулятор напряжения и узел защиты транзистора VT1 от перегрузок по току. Резистор R4 в рассматриваемой схеме выполняет роль датчика тока. Как только падение напряжения на нем превысит 1...1,5 В, транзистор ѴТ2 откроется и замкнет на общий провод базу транзистора VT1 (принудительно закроет его). Конденсатор СЗ ускоряет реакцию ѴТ2. Диод VD3 необходим для нормальной работы стабилизатора напряжения.

Стабилизатор напряжения собран на одной микросхеме— регулируемом стабилитроне DA1.

Для гальванической развязки выходного напряжения от сетевого используется оптрон ѴО1. Рабочее напряжение для транзисторной части оптрона берется от обмотки II трансформатора Т1 и сглаживается конденсатором С4.

Как только напряжение на выходе устройства станет больше номинального, через стабилитрон DA1 начнет течь ток, светодиод оптрона загорится, сопротивление коллектор-эмиттер фототранзистора ѴО1.2 уменьшится, транзистор ѴТ2 приоткроется и уменьшит амплитуду напряжения на базе VT1.

Он будет слабее открываться, и напряжение на обмотках трансформатора уменьшится. Если же выходное напряжение, наоборот, станет меньше номинального, то фототранзистор будет полностью закрыт и транзистор VT1 будет "раскачиваться" в полную силу. Для защиты стабилитрона и светодиода от перегрузок по току, последовательно с ними желательно включить резистор сопротивлением 100...330 Ом.

Налаживание

Первый этап, первый раз включать устройство в сеть рекомендуется через лампу 25 Вт, 220 В, и без конденсатора С1. Движок резистора R6 устанавливают в нижнее (по схеме) положение. Устройство включают и сразу отключают, после чего как можно быстрей измеряют напряжения на конденсаторах С4 и С6.

Если на них есть небольшое напряжение (согласно полярности!), значит, генератор запустился, если нет— генератор не работает, требуется поиск ошибки на плате и монтаже. Кроме того, желательно проверить транзистор VT1 и резисторы R1, R4.

Если все правильно и ошибок нет, но генератор не запускается, меняют местами выводы обмотки II (или I, только не обоих сразу!) и снова проверяют работоспособность.

Второй этап: включают устройство и контролируют пальцем (только не за металлическую площадку для теплоотвода) нагрев транзистора VT1, он не должен нагреваться, лампочка 25 Вт не должна светиться (падение напряжения на ней не должно превышать пары Вольт).

Подключают к выходу устройства какую-нибудь маленькую низковольтную лампу, например, рассчитанную на напряжение 13,5 В. Если она не светится, меняют местами выводы обмотки III.

И в самом конце, если все нормально работает, проверяют работоспособность регулятора напряжения, вращая движок подстроечного резистора R6. После этого можно впаивать конденсатор С1 и включать устройство без лампы-токоограничителя.

Минимальное выходное напряжение составляет около 3 В (минимальное падение напряжения на выводах DA1 превышает 1,25 В, на выводах светодиода— 1,5 В).

Если нужно меньшее напряжение, заменяют стабилитрон DA1 резистором сопротивлением 100...680 0м. Следующим шагом настройки требуется установка на выходе устройства напряжения 3,9...4,0 В (для литиевого аккумулятора). Данное устройство заряжает аккумулятор экспоненциально уменьшающимся током (от примерно 0,5 А в начале заряда до нуля в конце (для литиевого аккумулятора емкостью около 1 А/ч это допустимо)). За пару часов режима зарядки аккумулятор набирает до 80 % своей емкости.

Детали и конструкция

Особый элемент конструкции — трансформатор.

Трансформатор в этой схеме можно использовать только с разрезным ферритовым сердечником. Рабочая частота преобразователя довольно велика, поэтому для трансформаторного железа нужен только феррит. А сам преобразователь — однотактный, с постоянным подмагничиванием, поэтому сердечник должен быть разрезным, с диэлектрическим зазором (между его половинками прокладывают один-два слоя тонкой трансформаторной бумаги).

Лучше всего взять трансформатор от ненужного или неисправного аналогичного устройства. В крайнем случае его можно намотать самому: сечение сердечника 3...5 мм2, обмотка I— 450 витков проводом диаметром 0,1 мм, обмотка II— 20 витков тем же проводом, обмотка III— 15 витков проводом диаметром 0,6...0, 8 мм (для выходного напряжения 4...5 В). При намотке требуется строгое соблюдение направления намотки, иначе устройство будет плохо работать, или не заработает совсем (придется прикладывать усилия при налаживании — см. выше). Начало каждой обмотки (на схеме) вверху.

Транзистор VT1 — любой мощностью 1 Вт и больше, током коллектора не менее 0,1 А, напряжением не менее 400 В. Коэффициент усиления по току h21э должен быть больше 30. Идеально подходят транзисторы MJE13003, KSE13003 и все остальные типа 13003 любой фирмы. В крайнем случае, применяют отечественные транзисторы КТ940, КТ969.

К сожалению, эти транзисторы рассчитаны на предельное напряжение 300 В, и при малейшем повышении сетевого напряжения выше 220 В они будут пробиваться. Кроме того, они боятся перегрева, т. е. требуется их установка на теплоотвод. Для транзисторов KSE13003 и MJE13003 теплоотвод не нужен (в большинстве случаев цоколевка — как у отечественных транзисторов КТ817).

Транзистор ѴТ2 может быть любым маломощным кремниевым, напряжение на нем не должно превышать 3 В; это же относится и к диодам VD2, VD3. Конденсатор С5 и диод VD4 должны быть рассчитаны на напряжение 400...600 В, диод VD5 должен быть рассчитан на максимальный ток нагрузки.

Диодный мост VD1 должен быть рассчитан на ток 1 А, хотя потребляемый схемой ток не превышает сотни миллиампер — потому что при включении происходит довольно мощный бросок тока, а увеличивать сопротивление резистора R1 для ограничения амплитуды этого броска нельзя — он будет сильно нагреваться.

Вместо моста VD1 можно поставить 4 диода типа 1N4004...4007 или КД221 с любым буквенным индексом. Стабилизатор DA1 и резистор R6 можно заменить на стабилитрон, напряжение на выходе схемы будет на 1,5 В больше напряжения стабилизации стабилитрона.

"Общий" провод показан на схеме только для упрощения графики, его нельзя заземлять и (или) соединять с корпусом устройства. Высоковольтная часть устройства должна быть хорошо изолирована.

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).

Литература: Андрей Кашкаров - Электронные самоделки.