Доработка сетевого зарядного устройства

А. БУТОВ Радио №3/2013 ст.20

Для использования в каче­стве встроенных источни­ков питания различных само­дельных маломощных малога­баритных приборов было при­обретено несколько сетевых зарядных устройств для мо­бильной аппаратуры с выход­ным напряжением 5 В при токе нагрузки до 750 мА. Кон­кретное название модели этих устройств установить не удалось, но на коробках была надпись «МОТ V3 АМТ Style».

Одно из них было разобра­но (рис. 1), и по печатной пла­те и имеющейся на ней мар­кировке элементов была со­ставлена его принципиальная схема, показанная на рис. 2 (отсутствие на ней резистора R7 и конденсатора С4 объ­ясняется отсутствием их на плате). Проверка устройства на работоспособность пока­зала, что при увеличении тока нагрузки от 0 до 500 мА вы­ходное напряжение уменьша­ется с 5,15 до 4,2 В, при этом напряжение на конденсаторе С5 понижается с 7 до 5 В. Для испытания на длительную работу устройство было на­гружено током 0,5 А. Пример­но через 30 мин оно вышло из строя — оказались повреж­дёнными транзистор Q1, диод D6, стабилитрон D8 и резисторы R2, R4, при этом температура корпусов обоих транзисторов и трансформатора Т1 достигла 80…90 °С.

Для того чтобы такое питающее устройство можно было долговременно использовать хотя бы при токе нагрузки до 500 мА, оно было доработано, как показано на рис. 3. Нумера­ция новых элементов начина­ется с цифры 1 и продолжает начатую на рис. 2. В дополне­ние к малоэффективному узлу стабилизации выходного на­пряжения, выполненному на элементах D6, D8, С6, введён узел стабилизации, состоя­щий из оптрона 1U1, стабилит­рона 1VD9 и защитного резис­тора 1R11. Когда выходное на­пряжение стремится увеличить­ся, например, из-за умень­шения тока нагрузки или повы­шения сетевого напряжения, возрастает ток через излучаю­щий диод оптрона 1U1. Это приводит к тому, что сильнее открывается фототранзистор оптрона и шунтирует стаби­литрон D8. Выходное напря­жение понижается. Стабили­трон D8 оставлен в устройстве как резервная петля стабили­зации выходного напряжения. Транзисторный стабилизатор напряжения на элементах Q2, Q3, R8 удалён. Для повышения надёжнос­ти устройства и улучшения его эксплуатационных характерис­тик также были внесены следу­ющие изменения: введён LC- фильтр 1L11L21C71C8, умень­шающий уровень помех, как поступающих на вход устрой­ства из сети, так и в обратном направлении; оксидный конденсатор С1 заменён конденсатором большей ём­кости и с большим номинальным напря­жением; резисторы R2—R4 заменены резисторами большего сопротивления; вместо транзистора KF13001 (Q1) при­менён более мощный MJE13003; диод 1N4007 (D5) заменён быстродействую­щим UF4007 (вместе с увеличением сопротивления резистора R3 это позво­лило уменьшить на 1 мА потребляемый устройством ток от сети 220 В при токе нагрузки 500 мА). Кроме того, на выхо­де устройства установлен LC-фильтр 1L31L41C10. Светящийся светодиод 1HL1 индицирует наличие выходного напряжения. Резистор 1R10 разряжает конденсаторы 1С7, 1С8 после отключе­ния устройства от сети.

Испытания доработанного источника питания показали, что увеличение тока нагрузки от 0 до 500 мА вызывает пони­жение выходного напряжения с 5,06 до 4,86 В, а температура корпуса транзи­стора Q1 и трансформатора Т1 при дли­тельной работе не превышает 55 °С. КПД доработанного устройства при токе нагрузки 500 мА — 72 % (у ис­ходного варианта — 52 %).

В конструкции применены дроссели 1L1 и 1L2 промышленного изготовле­ния, намотанные на Н-образных ферри­товых магнитопроводах размером при­мерно с резистор МЛТ-0,5. Сопротив­ление их обмоток может быть от 4 до 50 Ом, индуктивность — от 22мкГн. Конденсаторы 1С7, 1С8 — керамиче­ские с номинальным напряжением 250 В переменного тока или не менее 1000 В постоянного тока. В случае, если дора­ботанное устройство будет эксплуати­роваться в «родном» корпусе, элементы 1L1, 1L2, 1С7, 1С8 монтируют в пустой нише, где размещены контактные шты­ри для подключения к сетевой розетке.

Конденсаторы 1С9, 1С10 — керамические для поверхностного монтажа, их припаи­вают к контактным площадкам под выводы соответствующих оксидных конденса­торов на стороне пе­чатных проводников. Дроссели 1L3, 1L4 — с ферритовым магнитопроводом для по­верхностного монта­жа, сопротивление обмотки — не более 0,04 Ом, индуктивность — не менее 4,7 мкГн.

Оптрон LTV817 (его закрепляют на плате клеем «Квинтол») можно заменить любым аналогичным четырёхвыводным, например, РС817, EL817, PS2501-1, РС814, РС120, РС123 (назначение вы­водов у них такое же, как у LTV817). Ста­билитрон BZV55C-4V3 (1VD9) заменим любым аналогичным маломощным с на­пряжением стабилизации около 4 В при токе 1 мА. От типа и экземпляра этого стабилитрона зависит выходное напря­жение. Если необходимо немного повы­сить выходное напряжение, излучаю­щий диод оптрона можно зашунтировать резистором сопротивлением не­сколько сотен ом.

Вместо светодиода L-934SGC можно установить любой обычный (без встро­енного резистора). Применять мигаю­щие светодиоды не рекомендуется, так как они могут создавать помехи для близко расположенного радиоприёмни­ка. Взамен диода UF4007 (D5) допусти­мо использовать MUR160, 1N5398, КД247Д, КД258Г. Этими же диодами за­меним и 1N4007 (D4), в случае его повреждения. Внешний вид платы доработанного устройства показан на рис. 4. При налаживании и эксплуатации устройст­ва следует помнить, что большинство его элементов находятся под напряже­нием сети, поэтому необходимо строго соблюдать правила электробезопас­ности.

Подобным образом можно дорабо­тать и другие миниатюрные импульс­ные зарядные устройства, а также сетевые адаптеры, в которых отсут­ствует обратная связь по выходному напряжению.