Маломощный импульсный блок питания можно использовать в самых разных радиолюбительских конструкциях. Схема такого ИБП отличается особой простотой, поэтому может быть повторена даже начинающими радиолюбителями.
Основные параметры БП:
Входное напряжение - 110-260В 50Гц
Мощность - 15 Ватт
Выходное напряжение - 12В
Выходной ток - не более 0,7А
Рабочая частота 15-20кГц
Исходные компоненты схемы можно достать из подручного хлама. В мультивибраторе использовались транзисторы серии MJE13003, но при желании можно заменить на 13007/13009 или аналогичные. Такие транзисторы легко найти в импульсных блоках питания (в моем случае были сняты из компьютерного БП).
Конденсатор по питанию подбирается с напряжением 400 Вольт (в крайнем случае, на 250, чего очень не советую)
Стабилитрон использован отечественный типа Д816Г или импортный с мощностью порядка 1 ватт.
Диодный мост - КЦ402Б, можно использовать любые диоды с током 1 Ампер. Диоды нужно подобрать с обратным напряжением не менее 400 вольт. Из импортного интерьера можно ставить 1N4007 (полный отечественный аналог КД258Д) и другие.
Импульсный трансформатор - ферритовое кольцо 2000НМ, размеры в моем случае К20х10х8, но были использованы и также большие кольца, при этом намоточные данные не менял, работало нормально. Первичная обмотка (сетевая) состоит из 220 витков с отводом от середины, провод 0,25-0,45мм (больше нет смысла).
Вторичная обмотка в моем случае содержит 35 витков, что обеспечивает на выходе порядка 12 Вольт. Провод для вторичной обмотки подбирается с диаметром 0,5-1мм. Максимальная мощность преобразователя в моем случае не более 10-15 ватт, но мощность можно изменить подбором емкости конденсатора С3 (при этом, намоточные данные импульсного трансформатора уже меняются). Выходной ток такого преобразователя порядка 0,7А.
Сглаживающую емкость (С1) подобрать с напряжением 63-100Вольт.
На выходе трансформатора стоит использовать только импульсные диоды, поскольку частота достаточно повышена, обычные выпрямительные могут и не справится. FR107/207 пожалуй, самые доступные из импульсных диодов, часто встречаются в сетевых ИБП.
БП не имеет никаких защит от короткого замыкания, поэтому не следует замыкать вторичную обмотку трансформатора.
Перегрев транзисторов не замечал, с выходной нагрузкой 3 Ватт (светодиодная сборка) они ледяные, но на всякий случай можно установить на небольшие теплоотводы.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1, VT2 | Биполярный транзистор | MJE13003 | 2 | 13007/13009 | В блокнот | |
| VDS1 | Диодный мост | КЦ402А | 1 | Либо другой маломощный | В блокнот | |
| VDS2 | Диодный мост | 1 | Любой до 2А | В блокнот | ||
| VD1 | Стабилитрон | Д816Г | 1 | В блокнот | ||
| С1 | 220 мкФ 440В | 1 | В блокнот | |||
| С2 | Электролитический конденсатор | 1000 мкФ х 16В | 1 | В блокнот | ||
| С3 | Конденсатор | 2.2 мкФ х 630В | 1 | Пленочный |
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.
Большинство современных сетевых зарядных устройств собрано по простейшей импульсной схеме, на одном высоковольтном транзисторе (рис. 1.18) по схеме блокинг-генератора.
В отличие от более простых схем на понижающем 50-герцевом трансформаторе, трансформатор у импульсных преобразователей той же мощности гораздо меньше по размерам, а значит, меньше размеры, вес и цена всего преобразователя. Кроме того, импульсные преобразователи более безопасны – если у обычного преобразователя при выходе из строя силовых элементов в нагрузку попадает высокое нестабилизированное (а иногда и вообще переменное) напряжение со вторичной обмотки трансформатора, то при любой неисправности импульсника (кроме выхода из строя оптрона обратной связи – но его обычно очень хорошо защищают) на выходе вообще не будет никакого напряжения.
Рис. 1.18. Простая импульсная схема блокинг-генератора
Описание принципа действия и расчета элементов схемы высоковольтного импульсного преобразователя (трансформатор, конденсаторы и прочее) можно прочитать по ссылке http://www.nxp.com/ acrobat/applicationnotes/AN00055.pdf (1 Мб).
Принцип работы устройства
Переменное сетевое напряжение выпрямляется диодом VD1 (хотя иногда щедрые китайцы ставят целых 4 диода, по мостовой схеме), импульс тока при включении ограничивается резистором R1. Здесь желательно поставить резистор мощностью 0,25 Вт – тогда при перегрузке он сгорит, выполнив функцию предохранителя.
Преобразователь собран на транзисторе VT1 по классической обратноходовой схеме. Резистор R2 нужен для запуска генерации при подаче питания, в этой схеме он необязателен, но с ним преобразователь работает чуть стабильнее. Генерация поддерживается благодаря конденсатору С1, включенному в цепь ПОС на обмотке И, частота генерации зависит от его емкости и параметров трансформатора. При отпирании транзистора напряжение на нижних по схеме выводах обмоток I и II отрицательное, на верхних – положительное, положительная полуволна через конденсатор С1 еще сильнее открывает транзистор, амплитуда напряжения в обмотках возрастает.
Транзистор лавинообразно открывается. Через некоторое время, по мере заряда конденсатора С1, базовый ток начинает уменьшаться, транзистор начинает закрываться, напряжение на верхнем по схеме выводе обмотки II начинает уменьшаться, через конденсатор С1 базовый ток еще сильнее уменьшается, и транзистор лавинообразно закрывается. Резистор R3 необходим для ограничения базового тока при перегрузках схемы и выбросах в сети переменного тока.
В это же время амплитудой ЭДС самоиндукции через диод VD4 подзаряжается конденсатор СЗ – поэтому преобразователь и называется обратноходовым. Если поменять местами выводы обмотки III и подзаряжать конденсатор СЗ во время прямого хода, то резко возрастет нагрузка на транзистор VT1 во время прямого хода (он может даже сгореть из-за слишком большого тока), а во время обратного хода ЭДС самоиндукции окажется нерастраченной и выделится на коллекторном переходе транзистора – то есть он может сгореть от перенапряжения.
Поэтому при изготовлении устройства нужно строго соблюдать фазировку всех обмоток (если перепутать выводы обмотки II – генератор просто не запустится, так как конденсатор С1 будет, наоборот, срывать генерацию и стабилизировать схему).
Выходное напряжение устройства зависит от количества витков в обмотках II и III и от напряжения стабилизации стабилитрона VD3. Выходное напряжение равно напряжению стабилизации только в том случае, если количество витков в обмотках II и III одинаковое, в противном случае оно будет другое. Во время обратного хода конденсатор С2 подзаряжается через диод VD2, как только он зарядится до примерно -5 В, стабилитрон начнет пропускать ток, отрицательное напряжение на базе транзистора VT1 чуть уменьшит амплитуду импульсов на коллекторе, и выходное напряжение стабилизируется на некотором уровне. Точность стабилизации у этой схемы не очень высока – выходное напряжение гуляет в пределах 15…25% в зависимости от тока нагрузки и качества стабилитрона VD3.
Альтернативный вариант устройства
Схема более качественного (и более сложного) преобразователя показана на рис. 1.19.
Для выпрямления входного напряжения используются диодный мостик VD1 и конденсатор С1, резистор R1 должен быть мощностью не менее 0,5 Вт, иначе в момент включения, при зарядке конденсатора С1, он может сгореть. Емкость конденсатора С1, в микрофарадах, должна равняться мощности устройства, в ваттах.
Сам преобразователь собран по уже знакомой схеме на транзисторе VT1. В цепь эмиттера включен датчик тока на резисторе R4 –
Рис. 1.19. Электрическая схема более сложного преобразователя
как только протекающий через транзистор ток станет столь большим, что падение напряжения на резисторе превысит 1,5 В (при указанном на схеме сопротивлении – 75 мА), через диод VD3 приоткроется транзистор VT2 и ограничит базовый ток транзистора VT1 так, чтобы его коллекторный ток не превышал указанные выше 75 мА. Несмотря на свою простоту, такая схема защиты довольно эффективна, и преобразователь получается практически вечный даже при коротких замыканиях в нагрузке.
Для защиты транзистора VT1 от выбросов ЭДС самоиндукции в. схему добавлена сглаживающая цепочка VD4-C5-R6. Диод VD4 обязательно должен быть высокочастотным – идеально BYV26C, чуть хуже – UF4004…UF4007 или 1N4936, 1N4937. Если нет таких диодов – цепочку вообще лучше не ставить!
Конденсатор С5 может быть любым, однако он должен выдерживать напряжение 250…350 В. Такую цепочку можно ставить во все аналогичные схемы (если ее там нет), в том числе и в схему по рис. 1.18 – она заметно уменьшит нагрев корпуса ключевого транзистора и значительно «продлит жизнь» всему преобразователю.
Стабилизация выходного напряжения осуществляется с помощью стабилитрона DA1, стоящего на выходе устройства, гальваническая развязка обеспечивается оптроном VOl. Микросхему TL431 можно заменить любым маломощным стабилитроном, выходное напряжение равно его напряжению стабилизации плюс 1,5 В (падение напряжения на светодиоде оптрона VOl); для защиты светодиода от перегрузок добавлен резистор R8 небольшого сопротивления. Как только выходное напряжение станет чуть выше положенного, через стабилитрон потечет ток, светодиод оптрона VOl начнет светиться, его фототранзистор приоткроется, положительное напряжение с конденсатора С4 приоткроет транзистор VT2, который уменьшит амплитуду коллекторного тока транзистора VT1. Нестабильность выходного напряжения у этой схемы меньше, чем у предыдущей, и не превышает 10…20%, также благодаря конденсатору С1 на выходе преобразователя практически отсутствует фон 50 Гц.
Трансформатор в этих схемах лучше использовать промышленный, от любого аналогичного устройства. Но его можно намотать и самому – для выходной мощности 5 Вт (1 А, 5 В) первичная обмотка должна содержать примерно 300 витков проводом диаметром 0,15 мм, обмотка II – 30 витков тем же проводом, обмотка III – 20 витков проводом диаметром 0,65 мм. Обмотку III нужно очень хорошо изолировать от двух первых, желательно намотать ее в отдельной секции (если есть). Сердечник – стандартный для таких трансформаторов, с диэлектрическим зазором 0,1 мм. В крайнем случае можно использовать кольцо внешним диаметром примерно 20 мм.
Т ранзисторы кремниевые структуры n-p-n, высоковольтные усилительные. Производство транзисторов 13001 локализовано в странах Юго-восточной Азии и в Индии. Применяются в маломощных импульсных блоках питания, зарядных устройствах для различных мобильных телефонов, планшетов и т. п.
Внимание! При близких(почти идеинтичных) общих параметрах у разных производителей транзисторы 13001 могут отличаться по расположению выводов .
Выпускаются в пластмассовых корпусах TO-92, с гибкими выводами и TO-126 с жесткими.
Тип прибора указывается на корпусе.
На рисунке ниже - цоколевка MJE13001 и 13001 разных производителей, с разными корпусами.
Наиболее важные параметры.
Коэффициент передачи тока
у 13001 может быть
от 10
до 70
, в зависимости от буквы.
У MJE13001A - от 10
до 15
.
У MJE13001B - от 15
до 20
.
У MJE13001C - от 20
до 25
.
У MJE13001D - от 25
до 30
.
У MJE13001E - от 30
до 35
.
У MJE13001F - от 35
до 40
.
У MJE13001G - от 40
до 45
.
У MJE13001H - от 45
до 50
.
У MJE13001I - от 50
до 55
.
У MJE13001J - от 55
до 60
.
У MJE13001K - от 60
до 65
.
У MJE13001L - от 65
до 70
.
Граничная частота передачи тока
- 8
МГц.
Максимальное напряжение коллектор - эмиттер - 400 в.
Максимальный ток коллектора(постоянный)
-
200
мА.
Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при токе коллектора 50мА, базы 10мА - 0,5 в.
Напряжение насыщения база-эмиттер
при токе коллектора 50мА, базы 10мА
- не выше 1,2
в.
Рассеиваемая мощность коллектора - в корпусе TO-92 - 0.75 Вт, в корпусе TO-126 - 1.2 Вт без радиатора.
Использование каких - либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт
Как правило ремонт такого недорогого девайса экономически невыгоден.
Особенно в небедных странах. Средняя цена 5 долларов.
Но бывает такое, что нет лишних денег, но есть время и запчасти.
Нет магазина поблизости. Не позволяют обстоятельства. Тогда речь не идет о цене.
В моем случае все было просто — сломалось одно из двух моих зарядных Nokia AC-3E , друзья принесли мешок поломаных зарядных. Среди них было с десяток фирменных нокиевских зарядок. Грех было не взяться.
Поиски схемы ни к чему не привели, поэтому взял похожую и переделал под AC-3E. По подобной схеме сделано множество зарядных для мобильных телефонов. Как правило разница несущественна. Иногда изменены номиналы, чуть больше или чуть меньше элементов, иногда добавлена индикация заряда. А в основном одно и то же.
Поэтому данное описание и схема пригодятся для ремонта не только AC-3E.
Инструкция по ремонту проста и написана для неспециалистов.
Схема кликабельна и хорошего качества.
ТЕОРИЯ.
Устройство представляет собой блокинг-генератор, работающий в автоколебательном режиме. Питает его однополупериодный выпрямитель (D1, C1) напряжением примерно +300 В. Резистор R1, R2 ограничивает пусковой ток устройства и выполняет роль предохранителя. Основу блокинг-генератора составляют транзистор MJE13005 и импульсный трансформатор. Необходимым элементом, блокинг-генератора является цепь положительная обратная связь образована обмоткой 2 трансформатора, элементами R5, R4 C2.
Стабилитрон 5v6 ограничивает напряжение на базе транзистора MJE13005 в пределах пяти вольт.
Демпферная цепочка D3, C4, R6 ограничивают выбросы напряжения на обмотке 1 трансформатора. В момент запирания транзистора эти выбросы могут превышать напряжение питания в несколько раз, поэтому минимально допустимое напряжение конденсатора C4 и диода D3 должно быть не ниже 1 кВ.
ПРАКТИКА.
1. Разборка. Саморезы держащие крышку зарядного в данном устройстве имеют вид треугольной звездочки. Специальной отвертки под рукой как правило нет, поэтому приходится выкручиваться кто как может. Я откручивал отверткой, которая за время эксплуатации сама заточилась под всякие крестики.
Иногда зарядные собраны без болтов. В таком случае половинки корпуса склеены. Это говорит о невысокой стоимости и качестве устройства. Разбирать такое ЗУ чуть сложнее. Нужно раколоть корпус неострой отверткой, аккуратно надавливая на стык половинок.
2. Внешний осмотр платы. Более 50% дефектов можно обнаружить именно за счет внешнего осмотра. Сгоревшие резисторы, потемневшая плата укажут вам место дефекта. Лопнувший корпус, трещины на плате будут говорить о том что устройство роняли. Эксплуатируются зарядные в экстримальных условиях, поэтому падения отовсюду нередкая причина выхода из строя.
В пяти из десятка ЗУ которые довелось делать мне, были банально отогнуты контакты через которые 220 вольт поступают на плату.
Для исправления, достаточно чуть отогнуть контакты по направлению к плате.
Проверить контакты виноваты или нет, можно подпаяв к плате сетевой шнур, и замеряв напряжение на выходе — красный и черный провода.
3.
Оборванный шнур на выходе ЗУ.
Рвется как правило у самого штеккера или у основания зарядного. Особенно у любителей поговорить во время зарядки телефона.
Прозванивается прибором. В центр разъема вставляете вывод тонкой детали и измеряете сопротивление проводов.
4.
Транзистор + резисторы.
В случае если нет видимых повреждений, прежде всего нужно выпаять транзистор и прозвонить его. Нужно при этом иметь ввиду, что у транзистора
MJE13005 база находится справа, но бывает и наоборот. Транзистор может стоять другого типа, в другом корпусе. Допустим MJE13001 видом как советский кт209 с базой слева.
Вместо него я ставил MJE13003. Можно поставить транзистор из любой сгоревшей лампы — экономки. В них как правило сгорает нить накала самой колбы, а два высоковольтных транзистора остаются целыми.
5. Последствия перенапряжения. В простейшем случае выражаются в пробитых накоротко диоде D1 и оборванном резисторе R1. В более сложных случаях сгорает транзистор MJE13005 и раздувает конденсатор C1. Всё это элементарно меняется на такие же или подобные детали.
В последних двух случаях нужно будет кроме замены сгоревших проводников, проверить резисторы вокруг транзистора. Со схемой это будет несложно сделать.