Из чего состоит зарядное устройство для телефона

Как выбрать зарядное устройство для телефона и сделать его своими руками

В наше время у каждой семьи в пользовании находится большое количество электронных устройств. Телефоны, смартфоны, фонарики, планшеты, игрушки для детей всех возрастов и многие другие бытовые приборы нуждаются в питании от переносных источников тока: батареек или аккумуляторов.

Источники питания создаются для длительной эксплуатации, но могут быстро выйти из строя по неосторожности. Чтобы максимально использовать заложенный в них ресурс производителя рекомендуем ознакомиться с особенностями работы аккумуляторов различных конструкций, правилами их зарядки и безопасного обращения.

Самым нетерпеливым читателям можно сразу перейти к правилам зарядки, рекомендуемым заводом. Они приведены в конце. Однако, последовательное прочтение материала позволит лучше понять их особенности и правильно применять на практике.

• Формы токов, создаваемые зарядными устройствами
• Принципиальные схемы зарядных устройств

• Свинцово кислотные АКБ
• Щелочные АКБ
• Никель-кадмиевые модели аккумуляторов
• Никель-металл-гидридные модели аккумуляторов
• Никель-цинковые модели аккумуляторов
• Литий-ионные модели аккумуляторов
• Литий-полимерные модели аккумуляторов

Как устроен и работает аккумулятор

Весь широкий ассортимент аккумуляторной продукции работает по единому принципу преобразования энергии химических процессов в электрическую. Для ее протекания создана специальная конструкция.

Принципы устройства аккумулятора

Герметичный сосуд, который называют банкой, заполняют электролитом. В него помещают две отделенные друг от друга пластины из разных металлов, именуемых электродами. На них образуется разность электрических потенциалов, которая способна совершать полезную работу.

Для повышения мощности энергии банки с пластинами делают увеличенных размеров или подключают параллельными цепочками. Чтобы поднять выходное напряжение их соединяют последовательно. Такие конструкции называют аккумуляторными батареями.

Классификация

По видам электролита аккумуляторы делят на:

• жидкостные;
• гелевые.

По конструктивным особенностям жидкостные аккумуляторы разделяют на:

• кислотные;
• щелочные;
• солевые.

Конструкции кислотных аккумуляторов используются относительно редко. Они могут встретиться в бюджетных моделях фонариков, где работают совместно с зарядным устройством.

Аккумуляторы щелочного типа, как правило, имеют повышенные габариты. Раньше их применяли для освещения в переносных фонарях, но сейчас подобные конструкции не удобны для работы и перестали применяться.

В мобильных устройствах для домашнего применения популярны модели аккумуляторов:

• свинцово-кислотных (Pb+H2SO4);
• никель-кадмиевых (Ni-Cd);
• никель-цинковых (Ni-Zn);
• никель-металл-гидридных (Ni-Mh);
• литий-ионных (Li-ion);
• литий-полимерных (Li-Pol)

Конструктивные особенности различных моделей

Типовое устройство батареи аккумуляторов, состоящей из отдельных банок с набором вставленных в них положительных и отрицательных пластин, последовательность их расположения можно наблюдать на примере кислотной аккумуляторной батареи.

Конструкции цилиндрических или «пальчиковых» моделей представлены разрезанным видом для литий-ионного аккумулятора с поясняющими надписями для каждого слоя.

Внешний вид аккумуляторов

Габариты и форма источников тока создаются для удобного их расположения в гнездах мобильных устройств, надежного питания потребителей, возможности быстрой зарядки.

Аккумуляторы могут иметь форму цилиндра или таблетки, как показано на фотографии для распространенных никель-кадмиевых устройств, которые собираются в блоки специальными перемычками.

Когда по условиям эксплуатации предпочтительнее получать питание от единого блока, то создают общий корпус. В него встраивают отдельные пальчиковые элементы, которыми за счет их параллельного и последовательного подключения, обеспечивают выходные характеристики по току и напряжению.

Такой принцип заложен в создание батареи аккумуляторов для ноутбука.

Для малогабаритных мобильных устройств создаются аккумуляторы в форме небольшого параллепипеда с закругленными краями. На одной из торцевых сторон у него смонтированы латунные площадки, обеспечивающие создание электрического контакта для источника и потребителей тока.

Общие сведения

Аккумулятор играет очень важную роль в функционировании устройств, агрегатов и механизмов, для работы которых необходимо электричество. Так, в транспортных средствах он помогает запустить двигатель машины. А в мобильных телефонах батареи позволяют нам совершать звонки.
Зарядка аккумулятора, схема и принципы работы данного устройства рассматриваются даже в школьном курсе физики. Но, увы, уже к выпуску многие эти знания успевают позабыть. Поэтому спешим напомнить, что в основу работы аккумулятора положен принцип возникновения разности напряжения (потенциалов) между двумя пластинами, которые специально погружаются в раствор электролита.

Первые батареи были медно-цинковыми. Но с того времени они существенно улучшились и модернизировались.

Как работает аккумулятор

Принцип преобразования химической энергии в интересующую нас электрическую поясняет картинка.

Между двумя рядом расположенными веществами с подобранными свойствами протекает окислительно-восстановительная химическая реакция. Она сопровождается выделением электронов и ионов, которые при движении, как известно, образуют электрический ток.

Чтобы движущиеся заряды создавали электрические потенциалы, а не просто выделяли тепло в окружающую среду при смешивании окислителя с восстановителем, необходимо создать для этого условия.

Этим целям служат:

• анод (положительный заряд), осуществляющий окислительную реакцию;
• катод, восстанавливающий вещество;
• электролит, проводящий ток во время диссоциации рабочей среды на катионы и анионы.

Анод с катодом размещают в отдалённых сосудах, которые соединяются солевым мостиком. По нему движутся анионы и катионы, создавая внутреннюю цепь аккумулятора. Внешняя же цепочка образуется подключением потребителя ко входу, например, вольтметра или другой нагрузки.

На аноде и катоде постоянно происходит переход электронов и ионов в электролит и обратно. Во внутренней цепочке идет движение зарядов через солевой мостик, а во внешней протекает ток с анода к катоду.

Этот принцип является базовым для заряда и разряда всех моделей химических источников тока.

Как работает никель кадмиевый аккумулятор

Существует всего два вида работы:

1. разряд;
2. заряд.

Можно выделить еще режим хранения, но правильнее его отнести к разряду, который стараются максимально ограничить, хотя полностью избежать его не получается.

Цикл разряда

Накопленная на электродах энергия при подключении к ним нагрузки создает электрический ток во внешней цепи.

Анодом в никель-кадмиевом аккумуляторе работают окислы никеля с включениями частичек графита, снижающими общее электрическое сопротивление. В качестве катода используют губчатый кадмий.

Во время разряда происходит выделение молекул активного кислорода из состава окислов никеля, которые поступают в электролит и дальше на кадмий, окисляя его.

Цикл заряда

Его принято проводить при снятой нагрузке. Тогда можно использовать меньшую мощность зарядного устройства.

Полярность клемм у зарядного и аккумулятора должно совпадать, а внешняя мощность превосходить внутреннюю. Тогда под действием постороннего источника внутри аккумуляторной банки формируется ток с направлением, обратным разряду.

Он переориентирует ход химических процессов в емкости банки, обогащает анод кислородом и восстанавливает кадмий на катоде.

Как работает литий-ионный аккумулятор

Углеродный анод и катод из оксидов металла, содержащих литий, например, состава LiMn2O4, погружены в органический электролит.

В нем движутся положительно заряженные ионы Li+. Сам литий при этом не переходит в металлическое состояние, а создается обмен его ионов между электродными пластинами. По этой причине аккумуляторы называют литий-ионными.

Цикл заряда

Ионы лития изымаются (процесс деинтеркаляции) из содержащего литий катода и внедряются в анод (интеркаляция).

Цикл разряда

Перемещение ионов идет в обратном заряду направлении, а электроны от анода движутся к катоду и образуют электрический ток.

Если сравнить принципы работы аккумулятора любой конструкции, то можно наблюдать общую закономерность перемещения ионов между электродами по внутренней цепи и электронов по внешней при создании схем заряда и разряда.

Эксплуатационные характеристики аккумулятора

Рабочее напряжение

Его величину определяют на разомкнутых клеммах вольтметром при оптимальном заряде. В процессе работы оно постепенно снижается.

Емкость АКБ

Характеристика, показывающая количество тока в миллиамперах или амперах, которое способен выдать аккумулятор за промежуток времени, выраженный в часах.

Мощность

Параметр, учитывающий способность АКБ совершить работу в единицу времени.

Как работает зарядное устройство аккумуляторов мобильных устройств

Сейчас все дорогие электронные устройства снабжаются собственными приборами питания и зарядки.

Для восстановления рабочих характеристик аккумуляторов, используемых индивидуально, выпускаются отдельные зарядные устройства. К ним прилагаются инструкции и таблицы с указанием рекомендованной продолжительности технологического цикла.

Такие модели обычно выдают стабилизированное напряжение на клеммы аккумулятора, у которого при зарядке постепенно меняется электрическое сопротивление, влияющее на величину протекающего тока. Поэтому подобные рекомендации носят усредненный характер.

Формы токов, создаваемые зарядными устройствами

Для зарядки аккумуляторов могут использоваться не только постоянные токи, но и многих других видов, которые решают специфические задачи.

Чтобы обеспечить их протекание создают различные электронные схемы, которые выдают на клеммы аккумулятора напряжение соответствующего вида.

Принципиальные схемы зарядных устройств

Ввиду их разнообразия приведем для примера некоторые типовые решения.

Схема создания постоянных токов

За счет трансформатора понижается напряжение. Его гармоника выпрямляется диодным мостом и пульсации сглаживаются конденсатором высокой емкости.

На выход в аккумулятор поступают токи постоянной величины.

Схема создания пульсирующих токов

Удалив из предыдущей цепочки конденсатор получаем пульсации напряжения на клеммах аккумулятора, которые формируют токи аналогичной формы.

Схема создания пульсирующих токов с промежутком

Заменив диодный мост единичным диодом получаем пульсации токов повышенной частоты в два раза.

Сервисные зарядные устройства

За счет усложнения внутренней электрической схемы создаются различные дополнительные функции для зарядных устройств.

Процесс восстановления

Допустим, у вас есть схема зарядки аккумулятора от генератора, по которой было собрано устройство. Батарея подключается и сразу же начинается процесс восстановления. По мере его протекания будет расти внутреннее сопротивление устройства. Вместе с ним будет падать зарядный ток.

Когда напряжение приблизится к максимально возможному значению, то этот процесс вообще практически не протекает. А это свидетельствует о том, что устройство успешно зарядилось и его можно отключать.

Рекомендации производителей по зарядке аккумуляторов

Во всех расчетах величины зарядного тока Iз в амперах за базовое значение принимается эмпирическое соотношение, отсчитываемое в процентах от значения емкости С, выраженной ампер-часами.

Однако для определенных моделей производитель может указать ток зарядки сразу в числовом выражении амперами, которое не соответствует этому правилу. Понятно, что у него есть для этого серьёзные основания.

Свинцово кислотные АКБ

Принято для зарядки использовать токи, составляющие 10% или 0,1 от емкости С. Их записывают 1С.

Для этих аккумуляторов напряжение на единичной банки не должно превышать 2,3 V, что следует учитывать при зарядке батареи, чтобы не превышать критическую величину.

Набор емкости кислотных аккумуляторов после достижения 90% номинальной величины идет по экспоненте. Поэтому дальнейшую зарядку выполняют уменьшенными токами с контролем напряжения на банках, что увеличивает продолжительность процесса.

Свинцово кислотные АКБ нуждаются в периодическом проведении контрольного тренировочного цикла с полным разрядом и зарядом.

Щелочные АКБ

Для них принято ток заряда поддерживать на уровне 25% от емкости или 0,25С.

Никель-кадмиевые модели аккумуляторов

Оптимальная температура для зарядки, как и для работы, в пределах +10÷30ОС. При ней лучше происходит поглощение кислорода на катоде.

Аккумуляторы цилиндрической формы смонтированы плотной намоткой электродов в рулон. Это позволяет эффективно заряжать их токами в широких пределах 0,1÷1С. Стандартный режим предусматривает токи 0,1С и время 16 часов. На каждом элементе напряжение поднимается с одного до 1,35 V.

Если в зарядное устройство вмонтирована система контроля перезаряда, то применяют повышенные токи постоянной формы величиной 0,2÷0,3С. Это позволяет снижать время зарядки до 6 или 3-х часов. Даже допустим перезаряд в пределах 120÷140%.

Характерный недостаток никель-кадмиевых АКБ — эффект «памяти» или обратимая утеря емкости, которая проявляется при нарушениях технологии заряда, а точнее после начала подзарядки аккумулятора с не полностью израсходованной емкостью.

Аккумулятор «запоминает» границу оставшегося резерва и при последующем разряде на нагрузку сокращает свой ресурс при ее достижении. Эту особенность учитывают при эксплуатации, а для хранения Ni-Cd АКБ их переводят в режим полного разряда.

Никель-металл-гидридные модели аккумуляторов

Они создавались для замены никель-кадмиевых АКБ, лишены эффекта памяти, обладают повышенной емкостью. Но, при подготовке к работе после месячного или более срока хранения, требуется проведения цикла полного разряда с последующей зарядкой. Выполнив 3÷5 таких циклов можно увеличить рабочую емкость.

Для хранения этих аккумуляторов осуществляют перевод их емкости в 40% от номинальной величины.

Зарядка производится по технологии 0,1С для никель-кадмиевых АКБ, но с контролем температуры. Ее превышение более 50ОС недопустимо. Сильный нагрев возникает в конце цикла, когда протекание химических реакций замедляется.

По этим причинам для никель-металл-гидридных аккумуляторов создаются специализированные устройства зарядки с встроенными датчиками температуры.

Никель-цинковые модели аккумуляторов

Напряжение одной банки равно 1,6 V. Сила зарядного тока 0,25С. Время заряда 12 часов. Эффект памяти отсутствует. Рекомендуемый предел достижения емкости при заряде — 90% от номинальной.

Нельзя нагревать более 40ОС. Ограниченный ресурс — в три раза короче, чем у никель-кадмиевых АКБ.

Литий-ионные модели аккумуляторов

Оптимальная зарядка выполняется постоянным током в два этапа с величиной:

1. 0,2÷1С с напряжением 4÷4,2 V в первые 40 минут;
2. поддержанием постоянного напряжения на банке 4,2 V до окончания цикла.

Допустима зарядка током 1С за время 2÷3 часа.

Ресурс литий-ионных аккумуляторов снижают:

• зарядное напряжение, большее 4,2 V;
• перезаряд, сопровождающий скопление лития на катоде и выделение кислорода на аноде.

В результате происходит бурный выброс тепловой энергии, повышение давления в корпусе, разгерметизация.

В целях повышения безопасности при эксплуатации производители этих АКБ применяют одно или несколько мер защиты при заряде:

• схему отключения зарядного тока при достижении температуры в корпусе 90ОС;
• датчик превышения давления;
• систему контроля напряжения при заряде.

Поскольку литий-ионный аккумулятор работает и заряжается внутри дорогих электронных устройств, то к его зарядке следует относиться аккуратно, применять только специализированные зарядные устройства.

Особенности зарядки по глубине разряда

Влияние глубины разряда емкости Li-ion аккумуляторов на ресурс работы
Степень разряда аккумулятора от заводской емкости	Ориентировочное число циклов работы
0,1С	4700
0,25С	2500
0,5С	1500
1С	500

Ремонт устройства для телефона, смартфона или планшета

Ниже, в этой статье будет описан простой и не требующий специального оборудования способ ремонта, который даст вашей зарядке вторую жизнь. Не всегда обрыв видно невооруженным глазом. Он может скрываться под толщей основной (верхней) изоляции и остается практически незаметен. Но, как показывает практика, перелом происходит чаще всего возле входа в блок или у основания штекера. Чтобы обнаружить место обрыва, достаточно подсоединить включенную зарядку к телефону и пошевелить шнур в подозрительном месте.

Как только вы увидите, что зарядка на мгновение «пошла», значит в том месте, где вы в этот момент шевелили, и есть обрыв. В этом случае, внимательно присмотревшись, излом и обрыв были видны и без шевеления. Он как раз получился на входе в блок питания. Основная проблема в ремонте таких блоков состоит в том, что он не разборной. Поэтому, чтобы добраться до электронной платы, нужно проявить аккуратность и некоторые усилия. Используя отвертку и нож, необходимо поддеть основание задней крышки и снять ее.

Поддевать следует в месте входа шнура в устройство. Если вход слишком плотный, можно слегка обрезать резиновый хомут. Делать это нужно аккуратно, чтобы совсем не обрезать провод. Подковырнув отверткой, пытаемся поднять крышку вверх. Может случиться так, что она треснет напополам, но чаще, как и в этом случае, крышка снялась целиком, без повреждений. Даже было видно, что у нее есть защелки, а в корпусе зарядного устройства выемки под них. Это значит, что есть возможность после ремонта поставить крышку на свое место без использования клея.

Когда крышка снята, нужно вытащить из корпуса печатную плату. Так как она «сидит» плотно, достать ее поможет отвертка. Уперев лезвие отвертки о корпус и зацепив ее окончанием одно из мест пайки, вытягиваем плату наружу. Устройство корпуса такое, что при вставленной внутрь плате ее входные контакты соединяются с зажимами штырей вилки питания. Поэтому, устанавливая плату обратно в корпус, нужно учесть этот момент.

Из чего состоит зарядное устройство для телефона

Название "зарядное устройство для сотового телефона" не вполне точно выражает выполняемые устройством функции. На самом деле, это обычный блок питания небольшой мощности (обычно рассчитан на ток нагрузки до 0.5. 1 А, номинальное напряжение на выходе 5 В), который используется как источник напряжения для схемы, встроенной в телефон и контролирующей процесс заряда аккумулятора. Наиболее распространены работающие от сети устройства, которые в целях обеспечения минимальных размеров, веса и цены, выполняется по импульсной схеме. Разумеется, возможны и другие варианты, например, зарядное устройство, работающее от бортовой сети автомобиля, автономное зарядное устройство со встроенным аккумулятором большой ёмкости или что-то ещё более экзотическое, вроде зарядного устройства на солнечных батареях.

Смотрите также
Блокинг-генератор в импульсных источниках питания />
Блоки питания />

Типовая схема

Несмотря на то, что существует множество превосходных контроллеров для импульсных блоков питания, недорогих и с хорошими характеристиками, до сих пор встречаются зарядные устройства для сотовых телефонов, выполненные по простейшей схеме на одном транзисторе! По сути — это обычный блокинг-генератор плюс несколько дополнительных элементов. Вот так, казалось уже забытый, блокинг-генератор нашёл новую сферу применения.

Рассмотрим схему одного из зарядных устройств (HF 2774-1; вход: AC 100-250 В, 50

60 Гц, 100 мА; выход: DC 4.7-11 В, ≤700 мА; произведено в Китае для WAX Mobile). Прочие подобные устройства, в основном, устроены аналогично, поэтому рассматриваемую схему можно считать типовой. Нумерация элементов (как и в устройствах других моделей) может быть непоследовательной, так как для некоторых элементов место на плате зарезервировано, но они не установлены.

Рис. 1

Сетевое напряжение выпрямляется с помощью однополупериодного выпрямителя на диоде D4, конечно же, типа 1N4007. Конденсатор C1 сглаживает пульсации напряжения. Резистор R1 выполняет скорее функции предохранителя, чем ограничения зарядного тока конденсатора C1 при включении устройства в сеть — для этого номинал резистора слишком мал. Поэтому при включении зарядного устройства в розетку можно наблюдать искру, тем более мощную, чем больше мощность зарядного устройства, а значит и ёмкость конденсатора. Хотя здесь на плате зарезервировано место для монтажа выпрямителя по мостовой схеме, используется однополупериодная схема. Что конечно плохо: возрастает уровень пульсаций выпрямленного сетевого напряжения (это не так страшно, пульсации компенсируются за счёт стабилизирующих свойств импульсного преобразователя), а что ещё хуже — появляется постоянная составляющая потребляемого от сети тока, что совершенно недопустимо для качественного блока питания.

На транзисторе Q1 собран блокинг-генератор. Резистор R6 создаёт начальное смещение на базе транзистора для запуска генератора после включения. Цепь положительной обратной связи образована обмоткой L2 трансформатора T1 и элементами R8, R7, C3, R5. В эмиттерную цепь транзистора включён резистор R4, но его влияние невелико в связи с малым сопротивлением. Отрицательные импульсы напряжения на обмотке L2 (которые возникают, когда транзистор Q1 закрыт) через диод D7 заряжают конденсатор C4. В эти же моменты времени происходит заряд конденсатора C5 через диод D8 от обмотки L3 в цепи питания нагрузки. Амплитуды импульсов напряжения на обмотках L2 и L3 будут пропорциональны количествам витков в обмотках, а значит и сами амплитуды импульсов на обмотках будут пропорциональны, т.е. по выпрямленному напряжению на конденсаторе C4 можно судить о напряжении на выходе — на конденсаторе C5.

Когда выходное напряжение, а значит и напряжение на C4 становится достаточно большим, во время положительных (открывающих) импульсов на базе Q1, появляются импульсы тока стабилизации через D6, которые уменьшают амплитуду импульсов базового тока. Соответственно, уменьшается и максимальное значение, достигаемое коллекторным током при открытом транзисторе. Это приводит к укорачиванию импульсов блокинг-генератора, так при линейном росте тока в индуктивности L1, который происходит при открытом транзисторе, меньшее значение тока достигается за меньшее время. Соответственно, частота импульсов растёт. Но энергия, передаваемая трансформатором в нагрузку за один такт, которая пропорциональна квадрату тока в L1, уменьшается в большей степени, чем возрастает частота. Поэтому средняя мощность, поступающая в нагрузку, снижается, конденсатор C5 постепенно разражается, напряжение на нём (т.е., напряжение на нагрузке) уменьшается.

Со снижением напряжения на C5, снижается напряжение и на C4, стабилитрон в меньшей степени ограничивает импульсы базового тока транзистора Q1, возрастает и амплитуда импульсов коллекторного тока этого транзистора. При этом длительность импульсов возрастает (а частота падает), но передаваемая за один такт энергия, пропорциональная квадрату тока, увеличивается в большей степени, чем снижается частота импульсов. В целом, средняя мощность, передаваемая в нагрузку, увеличивается, напряжение на конденсаторе C5 растёт.

Так осуществляется стабилизация выходного напряжения. Причём использование разных обмоток для питания нагрузки и для измерения напряжения, обеспечивает гальваническую развязку между нагрузкой и сетью.

Элементы D5, R3, C2 образуют демпферную цепь, ограничивающую амплитуду импульса на L1 (обусловленного наличием индуктивности рассеяния обмотки трансформатора) и, тем самым, ограничивающую пиковое напряжение на коллекторе транзистора в момент его закрытия.

Между прочим, T1 на самом деле не трансформатор, а многообмоточный дроссель. Разница между ними существенная и заключается в самом принципе работы. В трансформаторе происходит передача энергии от одной обмотки к другой, не требуется её накопления в магнитопроводе (для трансформатора такое накопление — побочный процесс). В дросселе сначала происходит накопление энергии в магнитопроводе (прямой ход: транзистор открыт, ток через L1 нарастает; во время прямого хода ток через L3 практически равен нулю — подключённый к ней диод D8 заперт), а затем накопленная энергия отдаётся через обмотки дросселя (обратный ход: транзистор закрыт). Преимущественно энергия на обратном ходе отдаётся через обмотку L3 конденсатору C5 и далее в нагрузку; частично через L2, обеспечивая небольшой ток цепи стабилизации. С другой стороны, T1 всё же немного трансформатор, он используется как трансформатор на прямом ходе для осуществления положительной обратной связи (через L2).

Варианты схемы

Разные модели зарядных устройств, построенных на основе блокинг-генератора, обычно очень сходны между собой (вплоть до совпадения номиналов элементов), но могут иметь и небольшие отличия.

Допустим, на входе может быть установлен мостовой выпрямитель и могут иметься какие-либо элементы фильтрации электромагнитных помех.

Так как стабилизационные свойства схемы далеки от совершенства, иногда схему дополняют линейным стабилизатором на выходе. Заодно это снижает уровень пульсаций выходного напряжения. Использоваться может стабилизатор в виде микросхемы или стабилизатор в виде эмиттерного повторителя, на базу которого подаётся напряжение с параметрического стабилизатора на стабилитроне, как это сделано в зарядном устройстве AMT SONER K750i.

Рис. 2

Лучше результат будет при использовании специализированного линейного стабилизатора — как в количественном отношении (высокая точность, ещё более высокая стабильность и меньший уровень пульсаций), так и в качественном (обычно такие стабилизаторы имеют дополнительные функции вроде защиты от перегрузок по току, защиты от перегрева и прочие).

Иногда бывают довольно странные конструктивные изменения, смысл которых неочевиден. Вот, например, полная схема устройства AMT SONER K750i, которое упоминалось выше.

Рис. 3

Схема на рис. 3 похожа на изображённую на рис. 1 вплоть до номиналов элементов, но способ подключения обмотки L2 здесь изменён (на рис. 1 имеем контур: L2 — RC-цепь — Q1_бэ — R_э=R4; здесь имеем контур: L2 — RC-цепь — Q1_бэ) — резистор R2 оказался исключён из локальной обратной связи в цепи эмиттера и его присутствие становится необоснованным.

Недостатки схемы

Крайне простые и очень дешёвые источники питания на основе блокинг-генератора, к сожалению, имеют массу недостатков. Некоторые из которых связаны с принципом работы используемой схемы и неизбежны для устройств подобного типа, а некоторые обусловлены стремлением разработчиков сэкономить на всём, на чём только можно и на чём нельзя.

Если рассматривать приведённые в этой статье примеры, то из наиболее очевидных, можно назвать следующие недостатки. В схемах нет элементов для ограничения зарядного тока сглаживающего конденсатора в момент включения устройства в сеть. Часто нет даже предохранителя на входе. Отсутствует фильтр на входе, так что высокочастотные помехи, создаваемые блокинг-генератором, с лёгкостью попадают в сеть (электролитический конденсатор в выпрямителе сетевого напряжения не решает всех проблем — как известно, для высокочастотных составляющих эквивалентная ёмкость электролитических конденсаторов падает, зато последовательное сопротивление и паразитная индуктивность проявляются в полной мере). Устройство не только "загрязняет" сеть, но и само беззащитно от помех и импульсных выбросов, не являющихся редкостью в реальных условиях. Устройство является сильно нелинейным потребителем для сети (мгновенный потребляемый ток не пропорционален мгновенному напряжению в сети). Кроме того, если входной выпрямитель выполнен по однополупериодной схеме, появляется постоянная составляющая потребляемого тока, что весьма нежелательно для сетей переменного тока. Отсутствуют элементы защиты от перегрузки, от перенапряжения на выходе. На выходе также нет достаточной фильтрации для высокочастотных составляющих в спектре пульсаций. Схема не обеспечивает высокой стабильности выходного напряжения.

В целом, устройства на основе блокинг-генератора могли бы найти ограниченное применение, но, упрощённые сверх всяких пределов варианты нельзя рекомендовать к использованию ни в каких случаях.

Смотрите ещё пример зарядного устройства для телефона:
Зарядное устройство AMT Style

Смотрите углубленный анализ источников питания на основе блокинг-генератора:
Блокинг-генератор в импульсных источниках питания

Как работает зарядка для телефона?

Большинство из нас используют зарядное устройство для телефона каждый день. За последние несколько лет эти аксессуары значительно изменились. Например, производители начали стандартизировать зарядные устройства, которые до недавнего времени существенно различались в зависимости от конкретной модели смартфона. Также были созданы новые типы зарядных устройств, благодаря которым вы можете заряжать смартфоны совершенно новыми способами. Так как же сейчас работает зарядное устройство для телефона?

Из чего состоит зарядное устройство?

Стандартное зарядное устройство для телефона подключается к электрической розетке с напряжением 220 В. Помимо контактной вилки, зарядное устройство также состоит из USB-кабеля, который подключается к смартфону. На рынке есть моноблочные зарядные устройства, в которых зарядный кабель постоянно подключен к источнику питания. Однако сегодня наибольшей популярностью пользуются зарядные устройства для телефонов, состоящие из отдельного адаптера и съемного USB-кабеля . Это решение более удобно, так как в случае повреждения кабеля вам нужно только заменить кабель, не покупая полностью новое зарядное устройство.

Как работает зарядное устройство

Зарядные устройства для телефонов работают по простому принципу преобразования переменного тока в постоянный . При этом они регулируют напряжение, которое может потреблять смартфон. Таким образом, они генерируют выходное напряжение, например 5 В, из входного напряжения, подаваемого электрической розеткой (220 В), однако эти значения никогда не будут абсолютно точными, поэтому ток, который постоянно фильтруется катушками индуктивности и конденсаторами не будет прежним. Регулятор напряжения также находится в ведении специального регулятора в зарядном устройстве.

Различные стандарты разъемов USB

Разъемы USB каждого зарядного устройства могут различаться в зависимости от производителя и поколения телефона. Однако в последнее время они значительно объединились. Поэтому можно правдиво написать, что в старых смартфонах с операционной системой Android используется разъем micro USB, а в новых — разъем типа USB — C, который, в отличие от предыдущего, имеет симметричную форму и овальную форму. Точно так же современные iPhone используют зарядные устройства с разъемом типа Lightning, в то время как в телефонах Apple предыдущего поколения использовался широкий разъем.

Напряжение и ток

Зарядные устройства для телефонов различаются и по другим параметрам. Наиболее важными из них, сразу после USB-разъема, являются зарядное напряжение и ток. Они напрямую влияют на время зарядки вашего смартфона. Чем выше напряжение и сила тока при зарядке, тем выше мощность зарядки и тем быстрее заряжается смартфон. Однако телефон должен быть технологически приспособлен к этому, иначе он может перегреться и выйти из строя. Вот почему мы начали разрабатывать и производить телефоны, поддерживающие различные типы технологий быстрой зарядки, такие как Quick charge, SuperCharge или Power Delivery. Эти зарядные устройства также в настоящее время имеют одинаковые стандарты.

Дополнительные возможности

Помимо поддержки технологии быстрой зарядки, современные зарядные устройства для смартфонов также предлагают дополнительные функции. Адаптеры, которые обеспечивают несколько входов USB, часто разных стандартов, в настоящее время выпускаются серийно. Благодаря этому вы можете одновременно заряжать несколько смартфонов от одной электрической розетки или места в распределительной панели. Зарядные устройства для телефонов также можно приобрести вместе с очень длинным кабелем USB, например, длиной один метр.

Автомобильные зарядные устройства — комфорт для пассажиров

Для тех из вас, кто проводит много времени за рулем, обычных зарядных устройств может оказаться недостаточно. Вот почему были созданы автомобильные зарядные устройства, которые подключаются непосредственно к разъему, который изначально использовался для прикуривателя. Современные автомобильные зарядные устройства работают так же эффективно, иногда они могут заряжать даже быстрее. Они также доступны с функцией быстрой зарядки, которая значительно ускоряет зарядку.

Многие автомобильные зарядные устройства имеют несколько портов USB. Кроме того, они также могут иметь FM-передатчики, устройства чтения карт памяти micro SD или работать в качестве громкой связи. Примером такого зарядного устройства является модель Baseus T FM с 2 x USB и TF , которую мы предлагаем исключительно на нашем сайте.

Индукционные зарядные устройства — совершенно новый способ зарядки смартфонов

Новые смартфоны все чаще поддерживают стандарт индуктивной зарядки, сокращенно QI . Что скрывается за этим ярлыком? Проще говоря, это беспроводная зарядка. Индукционные зарядные устройства обеспечивают зарядку вашего телефона без необходимости подключения USB-кабеля. Просто поместите смартфон на зарядное устройство. В его крышке спрятан провод, выполняющий роль передаточной катушки. Он генерирует электромагнитное поле, которое индуцирует ток в приемной катушке, расположенной внутри смартфона.

Поскольку технология индуктивной зарядки постоянно развивается, таким образом уже можно заряжать телефон быстрее, чем с помощью большинства сетевых зарядных устройств. Удобство индукционной зарядки трудно не заметить. Проверьте это, например, на универсальном индукционном зарядном устройстве Baseus UFO Fast Charge 9V . Он предлагает КПД до 80% при диапазоне заряда 6 мм. На поверхности зарядного устройства есть светодиод, который сигнализирует, когда ваш смартфон заряжается.

Если вам понравилась данная статья, вам также может понравится как выбрать кабель зарядки.

Как работает зарядное устройство для телефона

В сегодняшней статье мы рассмотрим принцип работы зарядного устройства, которое используется для подзарядки аккумулятора современных смартфонов.

Если вы думаете, что внутри такого блока питания находится обычный или импульсный трансформатор, то это не совсем так. На самом деле внутри пластикового корпуса скрывается довольно интересное устройство — обратноходовый преобразователь.

Данное устройство одновременно обладает свойствами как трансформатора, так и самоиндукции.

В отличие от классических трансформаторов, обратноходовые преобразователи отличаются гибкостью и универсальностью в работе.

В частности, зарядное устройство для телефона способно стабильно держать выходное напряжение на одном уровне, даже если значения входного напряжения в электросети скачет в диапазоне сотни вольт.

Например, напряжение в электросети может «гулять» в пределах 100-240 V, но на выходе напряжение всегда будет 5 V.

Что собой представляет обратноходовой преобразователь

По сути, данное устройство является повышающим DC/DC преобразователем, но с одним существенным отличием.

Для начала давайте разберем на схематическом примере, как работает стандартный повышающий DC/DC преобразователь.

В работе устройства задействовано пять основных элементов:

• дроссель;
• конденсатор;
• диод;
• ШИМ-контроллер;
• транзистор.

Для работы всех вышеперечисленных элементов дополнительно потребуется источник питания. Давайте изобразим все элементы схематично. Транзистор изобразим в виде кнопки, чтобы было понятно, когда он закрыт и открыт.

В момент, когда транзистор находится в открытом положении (при подключении устройства к источнику питания), через дроссель и транзистор по идее должен протекать ток. Но этого не происходит до тех пор, пока дроссель сопротивляется прохождению тока.

Когда дроссель сформирует магнитное поле, то перестанет сопротивляться протеканию тока. Однако в этот самый момент срабатывает ШИМ-контроллер и закрывает транзистор, чтобы предотвратить короткое замыкание.

После закрытия транзистора дроссель пытается сбросить накопленное магнитное поле в виде электричества. По сути, дроссель сам становится источником тока. На его контактах возникает напряжение. Такое явление называется самоиндукцией.

С помощью ШИМ-контроллера можно не только регулировать величину магнитного поля, но также можно менять напряжение, которое идет к конденсатору и нагрузке.

Обратноходовой преобразователь отличается от повышающего DC/DC преобразователя тем, что в нем установлен не стандартный дроссель, а специальный — многообмоточный.

Хоть такой дроссель и выполняет функцию трансформатором, обычно его трансформатором не принято называть.

Схема обратноходового преобразователя, который применяется в зарядных устройствах для телефонов, выглядит следующим образом.

Как вы могли заметить, источником питания в данном случае является уже сетевое напряжение в розетке.

Также стоит отметить, что в схеме обратноходового преобразователя добавляются еще два элемента — это диодный мост и транзистор, которые выпрямляют и сглаживают сетевое напряжение, поступающее из розетки.

Работает устройство следующим образом:

1. при открытом транзисторе первая обмотка многообмоточного дросселя накапливает магнитное поле;
2. когда транзистор закрывается, вторая обмотка дросселя сбрасывает магнитное поле в виде электричества на конденсатор и затем на нагрузку.

Обратите внимание: более низкое напряжение на выходе достигается за счет того, что на вторичной обмотке дросселя намотано меньшее количество витков, чем на первичной. В данном случае дроссель работает по принципу трансформатора.

Видео по теме

Более подробную информацию о работе зарядного устройства для телефона, а также разбор рабочей схемы блока питания вы найдете в видеоролике ниже.