Зарядний пристрій для стільникових телефонів з індикацією стану і автоматичним регулюванням вихідного струму  

Стільникові телефони комплектуються власними зарядними пристроями. Ці зарядні пристрої не можна назвати універсальними. Оскільки різновидів стільникових телефонів багато, напруга живлення їх акумуляторів також по-різному. Так стільниковий телефон фірми Motorola не можна заряджати з по ¬ міццю зарядного пристрою для мобільного телефону фірми Samsung або Sony Ericsson не тільки тому, що телефони мають різні роз'єми для підключення зовнішнього живлення, але, головне, тому, що у цих телефонів різне номінальну напругу акумуляторних батарей.
Більшість сучасних моделей стільникових телефонів мають вбудоване "розумне" пристрій, автоматично припиняє зарядку акумулятора при досягненні ним повної ємності. Тому залишати такі стільникові тілі ¬ фони на постійної підживлення від зарядного пристрою практично безпечно для самого телефону і його акумулятора. Те ж стосується і зарядного пристрою, включеного в освітлювальну мережу 220 В. Споживаний струм (від мережі 220 В) зарядним пристроєм дуже малий, і не перевищує 8-10 мА (при повністю зарядженому акумуляторі). Зовні можна лише зафіксувати незначний (до +30 ° С) нагрів корпусу зарядного пристрою при заряд ¬ ке телефону і охолодження цього корпусу в режимі насиченого акумулятора.
Такий пристрій можна зібрати як за "класичної" схемою, знизивши сеті ¬ ше напруга звичайним трансформатором і регулюючи знижена напруга, так і за більш сучасної імпульсної схемою, поставивши стабілізатор і високочастотний перетворювач в високовольтну частину схеми.
Перевага "стандартної" компонування схеми – простота схеми стабілізатора і більша безпека при настройці схеми. Але є і недоліки, відсутні в імпульсній схемі-потрібний трансформатор досить великих розмірів, сильне нагрівання регулюючого транзистора, чутливість схеми до коливань напруги …
Імпульсні джерела живлення працюють на високій частоті – десятки ки ¬ логерц, тому трансформатор може бути буквально "мікроскопічним" (трансформатор у вигляді куба зі стороною 20 мм видає в навантаження до 3-5 Вт корисної потужності, тобто до 1 А струму; струм у високовольтної частини схеми в коефіцієнт трансформації раз (30-40) менше струму в низьковольтної час ¬ ти). Тому нагрівання транзистора також значно менше, тим більше що він працює в ключовому режимі; ну а завдяки ШІМ (широтно-імпульсної модуляції) пристрій буде невідчутно до коливань мережевого на ¬ пруження в межах 150-250 В і більше.
Для тих же, у кого немає штатного зарядного пристрою (хто придбав б / в стільниковий телефон на розпродаж), буде корисним саморобний зарядний вуст ¬ трій з індикацією стану і автоматичним регулюванням зарядного струму. Електрична схема цього простого в повторенні і налагодженні вуст ¬ устрою представлена на рис. 1.7.

На схемі показано "класичне" зарядний пристрій для заряду нікель-металогідридних (Ni-MH) і літієвих (Li-ion) акумуляторів для стільникових телефонів з номінальною напругою 3,6-3,8 В.
Таке номінальну напругу мають акумуляторні батареї стільникових ті ¬ лефонов Nokia різних модифікацій (наприклад, Nokia 3310, Nokia 1610 і ін.) Однак спектр застосування цього зарядного пристрою можна істотно розширити таким чином, щоб воно стало універсальним і допомагало заряджати мобільні телефони інших фірм (з іншим номінальному напругою акумулятора). Для переробки зарядного пристрою (Зміни значення вихідного напруги і струму) досить змінити в принциповій схемі значення тільки деяких елементів (VD2, R5, R6) – про це написано трохи далі.
Щоб зрозуміти, яке номінальну напругу акумулятора у вашого сото-вого телефону, достатньо зняти верхню кришку апарату і розглянути запис на акумуляторі.
Як правило, акумуляторні батареї телефонів Nokia, Motorola, Sony Erics-son і деяких моделей Samsung мають номінальну напругу 3,6 – 3,8 В. Це найбільш популярне напругу серед сучасних моделей со ¬ вих телефонів.
Початковий струм зарядного пристрою 100 мА. Це значення визначає ¬ ся вихідною напругою вторинної обмотки трансформатора Т1 і величи ¬ ною опору резистора R2. Обидва ці параметра можна коригувати, підбираючи інший понижуючий трансформатор або інше опір огра ¬ радикально обмежувала резистора.
Змінна напруга освітлювальної мережі 220 В знижується силовим трансформатором Т1 до 10 В на вторинній обмотці, потім випрямляється ді ¬ одним випрямлячем (зібраному по мостовій схемі) VD1 і згладжується оксидним конденсатором С1.
Випрямлена напруга через струмообмежуючі резистор R2 і підсилю-тель струму на транзисторах VT2, VT3 (включені за схемою Дарлінгтона) по ¬ ступає через роз'єм XI на акумулятор і заряджає його мінімальним струмом. При цьому світіння світлодіода HL1 свідчить про наявність зарядного то ¬ ка в ланцюзі. Якщо даний світлодіод не світиться, то значить акумулятор зоря ¬ жен повністю, або в ланцюзі зарядки немає контакту з навантаженням (аккумулято ¬ ром).
Світіння друге індикаторного світлодіода HL2 на самому початку процесу зарядки не помітно, тому що напруги на виході зарядного пристрою недос ¬ таточно для відкривання транзисторного ключа VT1. У цей же самий час складовою транзистор VT2, VT3 знаходиться в режимі насичення і зарядний струм присутній в ланцюзі (протікає через акумулятор).
Як тільки напруга на контактах акумулятора досягне значення 3,8 В (що говорить про повністю зарядженому акумуляторі), стабілітрон VD2 від ¬ кривается, транзистор VT1 також відкривається і спалахує світлодіод HL2, а транзистори VT2, VT3 відповідно закриваються і зарядної струм у мережі живлення акумулятора (X1) зменшується майже до нуля.
 
1.7.1. Налагодження
Для повноцінного і ефективного налагодження пристрою потрібні два однотипних акумулятора для стільникового телефону з номінальним напругою 3,6-3,8 В. Один акумулятор повністю розряджений, а інший відповідно повністю заряджений штатним зарядним пристроєм, що йде в комплекті разом зі стільниковим телефоном.
Налагодження зводиться до встановлення максимального зарядного струму і напруги на виході пристрою, при якому світиться світлодіод HL2. Цей мак-мально струм встановлюється дослідним шляхом так.
До виходу зарядного пристрою (точки А і Б, роз'єму XI, див. рис. 1.7) через (послідовно з'єднаний) міліамперметр постійного струму підключений ¬ ють завідомо розряджений стільниковий телефон, наприклад, фірми Nokia 3310 (який після тривалої експлуатації виключився сам через розрядженою акумуляторної батареї), і підбором опору резистора R2 виста ¬ люють струм 100 мА. Для цієї мети зручно використовувати стрілочний міллім ¬ перметр М260М зі струмом повного відхилення 100 мА. Однак можна вико ¬ ристовувати і інший аналогічний прилад, в тому числі стрілочний ампервольтметр (тестер) Ц20, Ц4237 (і подібні до них), що входить у режимі виміру струму на межі 150 -250 мА. У зв'язку з цим застосовувати цифровий тестер не ба ¬ тельно через інерцію зчитування та індикації показань.
Після цього (попередньо відключивши зарядний пристрій від мережі пере ¬ ного струму) емітер транзистора VT3 відпоюють від інших елементів схеми і замість стільникового телефону з "сів" акумулятором до крапок А і Б на схемі підключають стільниковий телефон з нормально зарядженим аккумулято ¬ ром (для цього переставляють акумулятори в одному і тому ж самому телефоні). Ті ¬ пер підбором опору резисторів R5 і R6 домагаються запалювання світлодіода HL2. Після цього емітер транзистора VT3 підключають до інших елементів відповідно до схеми.
Зовнішній вигляд (фото) готового пристрою показаний на рис. 1.8.

1.7.2. Про деталі
Трансформатор Т1 будь-який, розрахований на харчування від освітлювальної мережі 220 В 50 Гц з вторинними (вторинної) обмотками, що видають напругу 10 – 12 В змінного струму, наприклад, ТПП 277-127/220-50, ТН1-220-50 і аналогічний.
Транзистори VT1, VT2 типу КТЗ15Б-КТЗ15Е, КТ3102А-КТ3102Б, КТ503А-КТ503В, КТ3117А або аналогічні по електричних характери ¬ тикам. Транзистор VT3 – з серій КТ801, КТ815, КТ817, КТ819 з будь-яким буквеним індексом. Необхідності в установці цього транзистора на теп-лоотвод немає.
До крапок А і Б (на схемі) припаюють штатний дріт від зарядного пристрою-ства стільникового телефону відповідної моделі з тим, щоб крайовий роз'єм на іншому кінці цього проводу підходив до гнізда стільникового тілі ¬ фону.
Всі постійні резистори (крім R2) типу МЛТ-0, 25, MF-25 або аналогічний ¬ ні. R2 – з потужністю розсіювання 1 Вт.
Оксидний конденсатор С1 типу К50-24, К50-29 на робочу напругу не нижче 25 В або аналогічний. Світлодіоди HL1, HL2 типу АЛ307БМ. Світло-діоди можна застосувати і інші (для індикації стану різними квітами), розраховані на струм 5-12 мА.
Діодний міст VD1 – будь-який із серії КЦ402, КЦ405, КЦ407. Стабілітрон VD2 визначає напругу, при якому зарядної струм пристрою змен ¬ шітся майже до нуля. У даному виконанні необхідний стабілітрон з напругою у ¬ женням стабілізації (відкривання) 4,5-4,8 В. Вказана на схемі стабілізації ¬ трон можна замінити КС447А або скласти з двох стабілітронів на меншу напругу, включивши їх послідовно. Крім того, як було зазначено раніше, поріг автоматичного відключення режиму зарядки влаш ¬ тування можна коригувати зміною опору дільника напруги ¬ ня, що складається з резисторів R5 і R6.
1.7.3. Оформлення
Елементи пристрою монтують на платі з фодьгірованного стеклотексто ¬ літа у пластмасовий (діелектричний) корпус, в якому просвердлюють два отвори для індикаторних світлодіодів. Хорошим варіантом (Викорис ¬ ваним автором) є оформлення плати пристрою в корпус від ви ¬ користовувати батареї типу А3336 (без понижувального трансформатора).
Альтернативний варіант зарядного пристрою можна зібрати за допомогою імпульсного стабілізатора напруги, який розглянемо далі.
1.7.4. Схема імпульсного стабілізатора
Схема імпульсного стабілізатора ненабагато складніше звичайного (рис. 1.9), але вона більш складна у налаштуванні. Тому недостатньо досвідченим радіоли ¬ ча, що не знають правил роботи з високою напругою (Зокрема, ніколи не працювати в поодинці і ніколи не налаштовувати включене вуст ¬ трій двома руками – тільки однієї!), Не рекомендую повторювати цю схему.
На рис. 1.9 представлена електрична схема імпульсного стабілізатора напруги для зарядки стільникових телефонів.

Схема являє собою блокінг-генератор, реалізований на транзисторі VT1 і трансформаторі Т1. Діодний міст VD1 випрямляє змінне сеті ¬ ше напруга, резистор R1 обмежує імпульс струму при включенні, а також виконує функцію запобіжника. Конденсатор С1 необов'язковий, але завдяки йому блокінг-генератор працює більш стабільно, а нагрівання транзит ¬ стору VT1 трохи менше (ніж без С1).
При включенні харчування транзистор VT1 злегка відкривається через різі-стор R2, і через обмотку I трансформатора Т1 починає текти невеликий струм. Завдяки індуктивного зв'язку, через інші обмотки також починає про ¬ тека струм. На верхньому (за схемою) виведення обмотки II позитивне напру ¬ ження невеликої величини, воно через розряджений конденсатор С2 відкриває транзистор ще сильніше, струм в обмотках трансформатора наростає, і в підсумку транзистор відкривається повністю, до стану насичення.
Через деякий час ток в обмотках перестає наростати і починає сни ¬ муться (транзистор VT1 весь цей час повністю відкритий). Зменшується на ¬ напруга на обмотці II, і через конденсатор С2 зменшується напруга на базі транзистора VT1. Він починає закриватися, амплітуда напруги в обмотках зменшується ще сильніше і змінює полярність на негативну. Потім транзистор повністю закривається. Напруга на його колекторі збільшується і стає в кілька разів більше напруги харчування (індуктивний викид), проте завдяки ланцюжку R5, С5, VD4 воно обме ¬ ється на безпечному рівні 400 … 450 В. Завдяки елементам R5, С5 генера ¬ ція нейтралізується не повністю, і через деякий час полярність напруги в обмотках знову міняється (за принципом дії типового коливального контуру). Транзистор знову починає відкриватися. Так про ¬ продовжувалася до нескінченності в циклічному режимі.
На інших елементах високовольтної частини схеми зібрані регулятор напруги й вузол захисту транзистора VT1 від перевантажень по струму. Резистор R4 в розглянутій схемі виконує роль датчика струму. Як тільки паде ¬ ня напруги на ньому перевищить 1 … 1,5 В, транзистор VT2 відкриється і замк ¬ немає на загальний дріт базу транзистора VT1 (примусово закриє його). Конденсатор СЗ прискорює реакцію VT2. Діод VD3 необхідний для нормаль ¬ ної роботи стабілізатора напруги.
Стабілізатор напруги зібраний на одній мікросхемі-регульованому стабілітроні DA1.
Для гальванічної розв'язки вихідної напруги від мережевого використовує ¬ ся оптрон VOL Робоча напруга для транзисторної частини оптрона бере ¬ ся від обмотки II трансформатора Т1 і згладжується конденсатором С4. Як тільки напруга на виході пристрою стане більше номінального, через стабілітрон DA1 почне текти струм, світлодіод оптрона загориться, опором ¬ ня колектор-емітер фототранзистора VOl.2 зменшиться, транзистор VT2 прочиниться і зменшить амплітуду напруги на базі VT1. Він буде слабкіше відкриватися, і напруга на обмотках трансформатора зменшиться. Якщо ж вихідна напруга, навпаки, стане менше номінального, то фототранзистор буде повністю закритий і транзистор VT1 буде "раскач ¬ тися" на повну силу. Для захисту стабілітрона і світлодіода від перевантажень по струму, послідовно з ними бажано включити резистор опору ¬ ням 100 … 330 Ом.
Налагодження
Перший етап: перший раз включати пристрій в мережу рекомендується через лампу 25 Вт, 220 В, і без конденсатора С1. Движок резистора R6 встанов-
 
вають у нижнє (за схемою) становище. Пристрій включають і відразу відключіть ¬ ють, після чого якомога швидше вимірюють напруги на конденсаторах С4 і СБ Якщо на них є невелика напруга (згідно полярності!), значить, генератор запустився, якщо ні-генератор не працює, потрібно пошук помилки на платі і монтажі. Крім того, бажано перевірити тран ¬ зистор VT1 і резистори R1, R4.
Якщо все правильно і помилок немає, але генератор не запускається, змінюють міс ¬ тами висновки обмотки II (або I, тільки не обох відразу!) І знову перевіряють працездатність.
Другий етап: включають пристрій і контролюють пальцем (тільки не за металеву майданчик для тепловідведення) нагрів транзистора VT1, він не повинен нагріватися, лампочка 25 Вт не повинна світитися (падіння напряже ¬ ня на ній не повинно перевищувати пари Вольт).
Підключають до виходу пристрою яку-небудь маленьку низьковольтну лампу, наприклад, розраховану на напругу 13,5 В. Якщо вона не світиться, міняють місцями висновки обмотки III.
І в самому кінці, якщо все нормально працює, перевіряють працездатність регулятора напруги, обертаючи движок подстроечного резистора R6. Після цього можна впаивать конденсатор О і включати пристрій без лампи-токоогранічітеля.
Мінімальна вихідна напруга становить близько 3 В (мінімальне па ¬ мання напруги на висновках DA1 перевищує 1,25 В, на висновках светодіо ¬ да-1, 5В).
Якщо потрібна менша напруга, замінюють стабілітрон DA1 резистором опором 100 … 680Ом. Наступним кроком налаштування потрібно уста ¬ новка на виході пристрою напруги 3,9 … 4,0 В (для літієвого акумуля ¬ тора). Цей пристрій заряджає акумулятор експоненціально змен ¬ шує струмом (від приблизно 0,5 А на початку заряду до нуля на кінці (для літієвого акумулятора ємністю близько 1 А / год це допустимо)). За пару ча ¬ сов режиму зарядки акумулятор набирає до 80% своєї ємності.
Про деталі
Особливий елемент конструкції – трансформатор.
Трансформатор в цій схемі можна використовувати тільки з розрізним фери-товим сердечником. Робоча частота перетворювача досить велика, тому для трансформаторного заліза потрібен тільки ферит. А сам преоб ¬ разователь-однотактний, з постійним підмагнічуванням, тому сер ¬ дечнік повинен бути розрізним, з діелектричним зазором (між його поло ¬ вінка прокладають один-два шари тонкої трансформаторної папери).
Найкраще взяти трансформатор від непотрібного або несправного анало ¬ гічного пристрою. У крайньому випадку його можна намотати самому: перетин сердечника 3 … 5 мм2, обмотка I-450 витків дротом діаметром 0,1 мм, обмотка II-20 витків тим же дротом, обмотка III-15 витків прово ¬ будинок діаметром 0,6 … 0, 8 мм (для вихідної напруги 4 … 5 В). При намот ¬ ке потрібне строге дотримання напрямки намотування, інакше пристрій буде погано працювати, або не запрацює зовсім (доведеться прикладати зусилля при налагодженні – див. вище). Початок кожної обмотки (на схемі) вгорі.
Транзистор VT1 – будь-який потужністю 1 Вт і більше, струмом колектора не менше 0,1 А, напругою не менше 400 В. Коефіцієнт посилення по струму П2ь повинен бути більше 30. Ідеально підходять транзистори MJE13003, KSE13003 і всі інші типу 13003 будь-якої фірми. У крайньому випадку, застосовують вітчизняні транзистори КТ940, КТ969. На жаль, ці транзит-сторі розраховані на максимальне напруження 300 В, і при найменшому підвищення ефектив ¬ шении мережевої напруги вище 220 В вони будуть пробиватися. Крім того, вони бояться перегріву, тобто потрібно їх установка на тепловідвід. Для транзит ¬ сторо KSE13003 і MJE13003 тепловідвід не потрібен (У більшості випадків цоколевка – як у вітчизняних транзисторів КТ817).
Транзистор VT2 може бути будь-яким малопотужним кремнієвим, напруга на ньому не повинно перевищувати 3 В; це ж відноситься і до діодів VD2, VD3. Конденсатор С5 і діод VD4 повинні бути розраховані на напругу 400 … 600 В, діод VD5 повинен бути розрахований на максимальний струм навантаження. Діодний міст VD1 повинен бути розрахований на струм 1 А, хоча споживаний схемою струм не перевищує сотні міліампер – тому що при включення відбувається досить потужний кидок струму, а збільшувати опір ре ¬ зистор Юдля обмеження амплітуди цього кидка не можна – він буде силь ¬ но нагріватися.
Замість мосту VD1 можна поставити 4 діода типу 1N4004 … 4007 або КД221 з будь-яким буквеним індексом. Стабілізатор DA1 і резистор R6 можна замінити ¬ нитку на стабілітрон, напруга на виході схеми буде на 1,5 У більше напруги стабілізації стабілітрона.
"Загальний" провід показаний на схемі тільки для спрощення графіки, його не можна заземлювати і (або) поєднувати з корпусом пристрою. Високовольтна частина пристрою повинна бути добре ізольована.
1.7.5. Оформлення
Елементи пристрою монтують на платі з фольгованого стеклотексто-літа в пластмасовий (діелектричний) корпус, в якому просвердлюють два отвори для індикаторних світлодіодів. Хорошим варіантом (Використаним автором) є оформлення плати пристрою в корпус від використаної батареї типу А3336 (без понижувального трансформатора).