Главная » Питание
Призовой фонд
на октябрь 2020 г.
1. 1500 руб
Сайт Паяльник
2. Тестер компонентов MG328
Сайт Паяльник
3. 150 руб.
От пользователей


Лабораторный БП Fnirsi DC-6006L. Выход 0-60В, 0-6А.

Импульсный адаптер для мобильного телефона 220-5 Вольт на одном транзисторе

Предисловие

Много лет назад вручную мотал низкочастотные трансформаторы для разнообразных блоков питания, которые получались довольно большими и тяжёлыми. Существовали блоки питания с импульсными преобразователями, но все они имели сложную схемотехнику и их было трудно собрать самостоятельно. Нужно было иметь хорошие навыки расчёта и большой опыт работы с импульсными схемами. Да и элементная база была довольно скудной, и сборка высокочастотного преобразователя казалась магическим занятием, которое было под силу только высококвалифицированным профессионалам. Сейчас всё намного проще, и даже мощный и высокостабильный блок питания удастся собрать среднестатистическому радиолюбителю, а простую конструкцию же сможет повторить любой желающий.

Внимание! Автор статьи не является автором разработки и никак не претендует на схемотехнические решения описываемой конструкции. Данное устройство работает под высоким напряжением, опасным для жизни. Строго соблюдайте все меры безопасности. При повторении и/или ремонте Вы всё делаете на свой страх и риск. Автор не несёт никакой ответственности за Ваши действия.

 

Внешний вид и характеристики

Рассматриваемый преобразователь напряжения со стабилизацией, является наверное самым простым по количеству деталей, исполнению и налаживанию. И как самый простой представитель своего рода, он конечно же не лишён недостатков, которые заключаются в низкой стабильности выходного напряжения и высоком уровне пульсаций, но в то же время, при правильном подборе радиоэлементов, он имеет довольно высокую надёжность и повторяемость, что стало главным условием для широкого производства таких адаптеров бюджетного сегмента там, где к качеству выходного напряжения не предъявляются высокие требования.

Конкретно этот образец выпускался как дешёвая альтернатива утерянным или испорченным оригинальным зарядным устройствам для простых мобильных телефонов:

Внешний вид адаптера

По надписям на корпусе адаптера, он выдаёт 5,7 В при токе 800 мА, и работоспособен при входном напряжении сети 100 - 240 В с частотой 50/60 Гц. В дальнейшем будет выяснено, что максимальный нагрузочный ток составляет 400 мА, а выходное напряжение имеет невысокую стабильность.

 

Схема и назначение элементов

Устройство основано на обратно-ходовом блокинг-генераторе и содержит минимум деталей. На схеме показан полноценный диодный мост на диодах D1 - D4, хотя изначально на оригинальной плате был установлен просто один выпрямительный диод:

Принципиальная схема простого адаптера

Миниатюрный импульсный преобразователь выполнен по очень старой и простой, но хорошо зарекомендовавшей себя схеме, которая, с небольшими доработками, успешно используется в дешёвых блоках питания и по сей день.

Сетевое напряжение выпрямляется и фильтруется, протекая через резистор R1, предназначенный для ограничения зарядного тока конденсатора фильтра C1. Ток через резисторы R2 и R3 открывает транзистор Q1, запуская генерацию и наводя электромагнитную индукцию в сердечнике и обмотках трансформатора Tr1.

Обмотка III этого трансформатора играет двойную роль - через неё обеспечивается положительная обратная связь по цепи R5-C5, R6, R3 для лавинного переключения транзистора и возможности генерации, и с неё же берётся напряжение, выпрямляющееся диодом D7 и сглаживающееся конденсатором C4, для обеспечивания стабилизации уровня выходного напряжения на вторичной обмотке трансформатора, которое задаётся стабилитроном D8. Но это напряжение немного отличается от выходного, снимающегося с обмотки II трансформатора, которое выпрямляется диодом D6 и сглаживается конденсатором выходного фильтра C3.

В комментариях к статье появилось замечание по поводу возможности высыхания конденсатора C4, и неограниченный рост выходного напряжения в связи с этим. На самом деле этот рост вполне ограничен возможностями всего преобразователя в целом, и при подключённой нагрузке не может происходить бесконечно, хотя выходное напряжение при этом реально достигает двукратного значения. Для перестраховки этот конденсатор можно зашунтировать керамическим конденсатором с ёмкостью 0,1 - 0,47 мкФ, или полностью заменить на керамический соответствующей ёмкости. При этом напряжение конденсатора должно быть выше напряжения стабилизации в 2 раза.

Индикаторный светодиод D9 с ограничительным резистором R7, на выходе подключён неспроста - он играет роль начальной нагрузки, без которой напряжение на обмотках трансформатора может возрасти неограниченно, что приведёт прежде всего к пробою транзистора и выходу его из строя. Поэтому в таких преобразователях всегда используется подобный приём нагрузки в лице индикатора, которого обычно нет в оригинальных адаптерах мобильных телефонов, так как там более сложная схемотехника, и роль начальной нагрузки в них играет светодиод оптрона обратной связи.

Цепь D5, C2 и R4 представляет собой RCD-снаббер, снижающий выбросы высокого напряжения на первичной обмотке трансформатора, и на транзисторном ключе соответственно.

 

Коротко о деталях

Конденсаторы C1, C3 и C4 электролитические, C1 на напряжение не ниже 400 Вольт. Конденсатор C2 высоковольтный, так как всплески напряжения на нём могут достигать 400 Вольт и больше.

Все резисторы малогабаритные, с мощностью рассеивания 0,25 Вт. Если будет возможность, то для увеличения надёжности, резисторы R2 и R4 лучше составить из двух последовательно соединённых, с общим сопротивлением, указанным на схеме. Это уменьшит уровень падения напряжения на каждом резисторе, что предотвратит возможность пробоя высоким потенциалом.

Светодиод D9 может быть любого цвета свечения с прямым током на 10-20 мА. Можно обойтись и без его установки, но резистор R7 всё же лучше оставить, включив его в качестве нагрузки на выходе преобразователя.

Диоды D1 - D5 высоковольтные, на ток от 1 А. Транзистор так же высоковольтный, обратной проводимости, малой или средней мощности. Диоды D6 и D7 должны быть высокочастотными, с малым временем восстановления. От стабилитрона D8 (должен иметь малый ток стабилизации) зависит средний уровень выходного напряжения, который должен уметь обеспечивать трансформатор и преобразователь в целом.

Сам трансформатор выполнен на ферритовом сердечнике E24/12/6 типоразмера Ш6×6, который обязательно должен иметь зазор между двумя его половинами. В данном случае зазор был составлен из одного слоя обмоточного теплостойкого скотча. Первичная обмотка содержит 300 витков провода, диаметром 0,08 мм, а обмотки II и III имеют по 8 витков. Диаметр провода обмотки II должен выдерживать выходной ток нагрузки и может иметь диаметр 0,6 - 0,8 мм. Диаметр провода обмотки обратной связи III не критичен и можно использовать провод с диаметром от 0,1 мм.

Между обмотками следует намотать изоляционный материал, такой как трансформаторная бумага или теплостойкий скотч. Обязательно нужно обратить внимание на фазировку обмоток, начала которых на принципиальной схеме обозначены точками. При неправильной фазировке преобразователь не запустится, или будет работать некорректно.

Конструкция и налаживание

Конструкция всего устройства очень простая, и для повторения печатная плата не разрабатывалась. Его можно собрать даже навесным монтажом, главное оставить достаточный зазор между высоковольтными частями. На плате промышленного образца сборка довольно компактная и выглядит следующим образом:

Собранная плата адаптера

 

Правильно собранный, из исправных радиокомпонентов, адаптер особого налаживания не требует. Так как здесь, задающим генератором, и силовым ключом является всего один каскад, то частота преобразования так сказать "подстраивается" под параметры трансформатора, ввиду чего он сам задаёт необходимый режим работы . Первое включение в сеть всё же необходимо производить с последовательно соединённой лампой накаливания небольшой мощности, максимум до 60 Вт. Если всё хорошо, то нить накала лампы не должна светиться, в противном случае нужно проверить правильность монтажа и фазировку обмоток трансформатора. На холостом ходу, без подключённой нагрузки может быть слышен небольшой писк, что нормально для таких преобразователей.

Необходимое выходное напряжение подбирается количеством витков вторичных обмоток трансформатора и зависит от напряжения стабилизации стабилитрона D8, который работает в режиме малого тока.

Входные проводники припаиваются к вилке, которая является частью корпуса устройства, а выход подсоединяется к разъёму для подключения к мобильному телефону. Плата преобразователя вставляется в пазы на корпусе, а его половинки стягиваются винтами.

Вид платы устройства сверху Выходной разъём адаптера

Вид платы устройства снизу

 

Проверка / Тестирование

При нормальной работе устройства светится индикаторный светодиод, который немного выступает из предназначенного для него отверстия на корпусе:

Включение устройства в сеть

На холостом ходу, без подключённой к выходу нагрузки, величина напряжения достигает 8 Вольт, но во время зарядки телефона напряжение падает и скорее всего адаптер работает в режиме ограничения тока. Интересный факт, что в устройстве не предусмотрена специальная защита по току или от перегрузки, но при коротком замыкании на выходе, ничего страшного не происходит, и после его устранения адаптер продолжает работать в нормальном режиме:

Напряжение на выходе адаптера без нагрузки

Напряжение на выходе адаптера во время зарядки

 

По рекомендациям из комментариев к статье, была снята нагрузочная характеристика адаптера. Для этого к его выходу, через многофункциональный измерительный прибор, был подключён потенциометр с низким сопротивлением, и постепенно увеличивая ток нагрузки, периодически записывалось значение выходного напряжения. Выяснилось, что при токе выше 400 мА, напряжение падает ниже трёх Вольт, что соответственно является пределом для зарядки литий-ионных аккумуляторов, так как их не следует разряжать ниже этого значения. По мере же увеличения ЭДС на заряжаемом аккумуляторе, зарядный ток будет падать:

Подключение потенциометра Максимальный ток нагрузки

 

По зафиксированным данным был составлен график зависимости выходного напряжения от тока нагрузки, на котором зелёным цветом отмечена область выходного напряжения в пределах 5 Вольт с допустимой погрешностью +/- 10%. Указанные измерения производились при входном напряжении питающей сети 230 Вольт и при комнатной температуре окружающей среды:

График зависимости выходного напряжения от тока нагрузки

 

Небольшая доработка

Один из образцов промышленного адаптера был немного доработан и была переделана его выходная часть. Вместо кабеля со старинным разъёмом на конце, прямо на сам корпус было установлено гнездо "USB type A" для дальнейшего подключения к нему необходимого кабеля с соответствующим разъёмом. На входе был выпаян одиночный выпрямительный диод, и вместо него установлен полноценный диодный мост как на схеме выше, впоследствии заизолированный бумажным скотчем:

Установка полноценного диодного моста

Гнездо "USB type A" на корпусе адаптера

Теперь устройство можно использовать как современный адаптер, и заряжать им простые телефоны или питать различные самоделки, не критичные к стабильности входного напряжения. При подключении в сеть доработанное устройство нормально работает и светится индикаторный светодиод:

Включение доработанного устройства

На холстом ходу выходное напряжение сильно увеличивается выше нормы, и оно зависит ни сколько от входного, сколько от сопротивления нагрузки. Это происходит из-за того, что осуществляется стабилизация напряжения другой обмотки, и если добавить в схему оптронную развязку, то можно привязать стабилизацию именно к выходной обмотке трансформатора, но если питаемое устройство не является динамической нагрузкой и оно будет подключено постоянно, то напряжение на нём всегда будет в пределах нормы. А о простом адаптере с оптронной развязкой и дополнительными элементами будет рассказано в другой статье.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
Конденсаторы
C1 Электролитический конденсатор2.2µ 400V1 ЭлектролитическийПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C2 Конденсатор3.3n 1kV1 ВысоковольтныйПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C3 Электролитический конденсатор100µ 10V1 ЭлектролитическийПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C4 Электролитический конденсатор1µ 50V1 ЭлектролитическийПоиск в магазине ОтронВ блокнот
C5 Конденсатор1n1 КерамическийПоиск в магазине ОтронВ блокнот
 
Резисторы
R1 Резистор
10 Ом
1 НизкоомныйПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R2 Резистор
680 кОм
1 ВысокоомныйПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R3, R6 Резистор
30 Ом
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R4 Резистор
150 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R5 Резистор
10 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R7 Резистор
1 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
 
Полупроводники
D1, D2, D3, D4, D5 Выпрямительный диод
1N4007
5 ВыпрямительныйПоиск в магазине ОтронВ блокнот
D6 Выпрямительный диод
FR101
1 ВысокочастотныйПоиск в магазине ОтронВ блокнот
D7 Выпрямительный диод
1N4148
1 ВысокочастотныйПоиск в магазине ОтронВ блокнот
D8 Стабилитрон
1N4733A
1 5,1 ВольтПоиск в магазине ОтронВ блокнот
D9 СветодиодL-132XGD1 ЗелёныйПоиск в магазине ОтронВ блокнот
Q1 Биполярный транзистор
MJE13001
1 ВысоковольтныйПоиск в магазине ОтронВ блокнот
 
Tr1 ТрансформаторЕ24/12/61 I - 300, II - 8, III - 8Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: Изменена: 17.05.2020 0 0
Я собрал 0 4
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 4.2 Проголосовало: 4 чел.

Комментарии (29) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
Falconist #
Зачем публиковать плагиат, если на форуме по таким схемам целые темы есть?
Ответить
+3
Irokess #
На форуме обычно темы (особенно старые) бывают так загажены различным хламом, что постраничное пролистывание только утомляет, но не даёт ответы на вопросы. А тут прилично оформленная статья. Пусть тема не очень солидная, но тема же.
Ответить
0
Falconist #
Плагиат - он и в Африке плагиат.
Ответить
0
Shida #
Темы загажены транзисторными и ламповыми усилителями. Когда есть проще на TDAшках и цифровых микросхемах с хорошими характеристиками, с минимальным количеством компонентов и малогабаритными размерами.
Ответить
0

[Автор]
andro #
Выписка из Википедии:
Плагиа́т — умышленно совершаемое физическим лицом незаконное использование или распоряжение охраняемыми результатами чужого творческого труда, которое сопровождается доведением до других лиц ложных сведений о себе как о действительном авторе. Плагиат может быть нарушением авторско-правового законодательства и патентного законодательства . . .
Плагиат выражается в публикации под своим именем чужого произведения, а также в заимствовании фрагментов чужих произведений без указания источника заимствования. Обязательный признак плагиата — присвоение авторства, так как неправомерное использование, опубликование, копирование и т. п. произведения, охраняемого авторским правом, само по себе не плагиат . . .
ru.wikipedia.org

Если reverse engineering - Плагиат, то тогда Я с Вами согласен, так как во время написания статьи не использовался ни один другой источник, кроме как разборка исходного устройства вплоть до размотки трансформатора. А темы на форуме Я не смотрел, ни то что бы Я против форумов, просто мне по душе формат статьи. Даже когда ищу информацию в интернете, не перехожу по ссылкам на форумы из результатов поиска, только если в крайней необходимости. Если тема интересная и касается точно такого же адаптера, то можете оставить ссылку, и кому будет нужно посмотрит.
Ответить
+3
Starik #
Спасибо автору за интересную и полезную статью. Единственное пожелание. Для таких источников важнейшей характеристикой является зависимость выходного напряжения от тока в нагрузке. Жаль, что в статье отсутствует соответствующий график.
Ответить
0

[Автор]
andro #
Обязательно сниму нагрузочную характеристику, спасибо за поддержку и рекомендации.
Ответить
+2
u37 #
Абсолютно вредная схема. И дело даже не в весьма посредственной стабильности выходного напряжения и отсутствии защиты от перегрузки, приводящей к сгоранию БП.
При высыхании С4 разрывается стабилизация и БП начинает неограниченно повышать выходное напряжение до выжигания нагрузки.
По подобной схемотехнике еще не так давно строились дежурки 5В в дешевых БП ATX. Как следствие, в матплате сгорал южный мост с залетом на деньги. На сегодняшний день БП строятся с использованием специального контроллера с/без интегрированного силового транзистора.
Прошу убрать схему из публикации.
Ответить
-2
Елена #
Поддерживаю! Есть версии БП с лучшими характеристиками. Согласна с u37, лучше убрать схему.
Ответить
0
Shida #
Убирайте пожалуйста свои схемы, а эту прошу не трогать!
Ответить
0

[Автор]
andro #
Больше пяти лет пользуюсь этими адаптерами и пока ничего не высохло, если уж всё-таки перестраховаться, то можно зашунтировать этот конденсатор керамическим.
Ответить
-2
4uvak #
Автор всерьез думает, что это кто-то повторять будет? Есть схемы гораздо надежнее и проще. Пример в прикрепленном файле.
Прикрепленный файл: TNY265.png
Ответить
+2
Shida #
А почему бы и не повторить. Не всегда под рукой детали, которые вы рекомендуете.
Ответить
0
Shida #
А эти статью публикуют здесь совсем не для того, чтобы их кто то повторял.
Ответить
0
Omen #
Согласно теории надёжности радиоэлектронного оборудования, вероятность отказа миросхемы на порядок выше отказа транзистора. Так же, схема содержащая большее количество элементов менее надёжна схемы с меньшим количество элементов.
Ответить
+2
Grenik #
Справедливости ради, на тиньке надёжнее, конечно, но за ней в магазин идти надо. Возможно для кого-то это будет открытием, но для радиолюбителей из глубинки, тем более сельской местности, подобные схемы весьма кстати. Им не космические спутники запитывать, а скромные самоделки.
А плагиатом можно назвать 99% схем. По большому счёту все схемотехнические решения уже придуманы. Отличия только в применении какого-либо варианта для конкретной задачи.
И Irokess прав, форумы загажены до такой степени, что найти что-то разумное бывает крайне трудно, особенно если опыта мало, а советчиков много. Причём с таким же опытом...
Ответить
0
Shida #
А почему именно на тиньке? По мне так ближе и по душе PIC.
Ответить
0
Grenik #
Да это я так TNY265 обозвал
Ответить
0

[Автор]
andro #
Вы как-будто бы были у нас в гостях - до ближайшего рынка, где можно купить радиодетали, ехать 160 км, да и то как повезёт, всё-равно надо будет выбирать из того, что есть. А вот перед тем как выбросить что-нибудь, приходится подумать трижды а нельзя ли как то ещё применить. Думаю кроме меня ещё существуют такие же ребята, которые не выкидывают AVR, и бегут покупать STM32 - это так, для примера. Ну а Вам спасибо за понимание.
Ответить
+2
Shida #
Не слушай никого. Они не представляют, как в жить в деревне, где по близости нет ни одного радиомагазина, кроме ларька с хлебом.
Ответить
+2
Pauk #
Сам два раза собирал по подобной схемотехнике лет 10 назад, до сих пор оба работают, кажется будто они неубиваемы, одним заряжаю самодельный фонарик, а второй использую для быстрой запитки различных самоделок. Разъёмы на выходные кабели не ставил и часто случаются короткие замыкания, но им это нипочём, работают без проблем. Нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки иногда даже и лучше, если в проверяемой самоделке нечаянно перепутаны выводы транзисторов, то они не сгорят, а просто сильно просядет питающее напряжение и по изменении яркости светодиода сразу понятно что что-то не так.
Ответить
0
alurig #
В трансформаторе обратноходового инвертора- если наматываешь и собираешь сам, нужен зазор в сердечнике, например - 0,1мм. Для исключения замыкания обмоток и попадания сети на выход, для вторичной обмотки лучше брать провод МГТФ 0,1 или 0,07, 0,05.
Ответить
0
евгений Миронов #
Сгорела TNY265 в зарядке. Можно ли переделать её по этой схеме?
Ответить
0

[Автор]
andro #
Как раз работаю над подобным проектом. В таком случае лучше использовать дополнительный транзистор и задействовать штатную опто-пару. Характеристики ухудшатся ненамного, но понадобится так же дополнительная обмотка трансформатора для возбуждения генератора, которую можно намотать из 5 - 10 витков поверх других обмоток, не разбирая трансформатор.
Отредактирован 29.05.2020 09:22
Ответить
0
Turist #
Адаптер не отличается высокими показателями, но никто не заметил что в схеме используется недорогой сравнительно низковольтный транзистор (400/600 Вольт) - это главное преимущество конструкции. Транзистор не дефицитный и его легко найти.
Ответить
0
Александр #
Просто блокинг-генератор, не лучшее решение. Имхо лучше собрать flyback на одной микросхеме на подобие tinyswitch, производитель к тому же даёт полезную инф-ю и софт для расчёта
Ответить
0
макс #
Ну да на одном транзисторе и конденсаторе тоже одном. Только эта экономия потом как бахнет, что новый мобильный надо покупать
Ответить
0

[Автор]
andro #
Ну конденсатор здесь не один, а со своей семейкой
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Регулятор мощности 2 кВт
Регулятор мощности 2 кВт
Макетная плата для пайки (10 шт) Квадрокоптер Syma X11
вверх