Как сделать регулируемый блок питания из зарядного устройства для телефона

Обновлено: 18.05.2024

Введение: зарядное устройство для сотового телефона для ваших проектов

Разряжались ли ваши батареи во время эксперимента? Разве это не разочаровывает? В этом проекте мы превратим старое зарядное устройство для мобильного телефона в источник питания, который вы сможете подключить к своим электронным проектам. Выходное напряжение большинства зарядных устройств для мобильных телефонов составляет от 5 до 12 вольт (идеально подходит для любителей электроники). Все, что вам нужно для начала, — это набор старых зарядных устройств для мобильных телефонов и пара инструментов для зачистки проводов.
1.) Во-первых, возьмите зарядное устройство и найдите небольшую наклейку на переходной части зарядного устройства (иногда вместо этого она вплавляется в адаптер). На наклейке ищите слово «выход». Посмотрите справа от «выхода», и на зарядном устройстве должно быть написано что-то вроде 12 В постоянного тока, 500 мА. Это зарядное устройство на 12 вольт постоянного или постоянного тока. Продолжайте просматривать зарядные устройства для мобильных телефонов, пока не найдете нужное напряжение.
2.) После того, как вы выбрали правильное зарядное устройство для своего эксперимента, отрежьте конец шнура, который подключается к телефону.
3.) Затем отделите шнур и зачистите концы двух проводов. Для некоторых шнуров может быть только один кусок шнура, который содержит два провода внутри. Для этого типа адаптера просто зачистите внешний провод, чтобы открыть внутренние провода, а затем зачистите концы двух внутренних проводов.
Разве это не было легко? Теперь вы можете подключить два провода к цепи, а затем подключить зарядное устройство к стене. Убедитесь, что два провода не касаются друг друга. Зарядное устройство для телефона должно выдавать примерно такое же напряжение, как указано рядом с «выходом». Теперь вам не придется прекращать эксперименты только потому, что ваши батареи разрядились. Эти блоки питания для мобильных телефонов подключаются к розетке и обеспечивают подачу напряжения столько, сколько вам нужно.

Предупреждение
Поскольку зарядные устройства для сотовых телефонов подключаются к стене, они работают с высоким напряжением и силой тока. Хотя адаптер преобразует напряжение и силу тока в гораздо более низкое значение, всегда будьте особенно осторожны. Завершайте и экспериментируйте с этим проектом на свой страх и риск.

Я сталкивался со многими зарядными устройствами/блоками питания для мобильных телефонов, которые обеспечивают регулируемое выходное напряжение 5 В, но я не вижу внутри ни стабилизатора напряжения, ни стабилитрона. Я хочу знать, как эти блоки питания обеспечивают регулируемую мощность.

Кроме того, почему мы не можем просто обеспечить входное напряжение 4,1 В для батарей вместо использования источника питания 5 В со схемой защиты от перезаряда?

\$\begingroup\$ На второй вопрос; потому что вы подключаете питание к телефону, а не напрямую к аккумулятору. \$\конечная группа\$

\$\begingroup\$ Re, «почему 5 В». Ответы на связанный вопрос объясняют, почему вам нужно больше 3,7 В для зарядки батареи с номинальным напряжением 3,7 В, но они не говорят, почему 5 В (в отличие от 4,8 В). или 5,2 или 6В). Причина историческая: 5 В было напряжением питания для цифровых логических схем в течение нескольких десятилетий, начиная с 1960-х годов. Затем, когда для «основной» логики использовались более низкие напряжения, они обычно преобразовывались по сравнению с существующими источниками питания 5 В. Эта практика все еще была распространена, когда был изобретен USB. Инфраструктура для питания 5 В была широко распространена и дешева. В то время это был очевидный выбор. \$\конечная группа\$

\$\begingroup\$ @SimSon: я использовал десятки зарядных устройств USB, в основном дешевых, и никогда не видел того, что вы описываете. Они всегда используют SMPS, потому что чип (намного) дешевле, чем медная обмотка, достаточно большая, чтобы произвести усилитель или два. \$\конечная группа\$

\$\begingroup\$ @SimSon, нет. Можете ли вы объяснить, откуда вы так уверенно знаете, что «Многие из этих дешевых «зарядных устройств» работают с простым трансформатором/выпрямителем, а фактическая схема зарядки находится в самом телефоне»? \$\конечная группа\$

\$\begingroup\$ Железные трансформаторы, работающие на частоте сети, оооочень 1980-е. громоздкий, тяжелый, горячий и иногда вонючий. 1990-е годы были переходным временем, и в 2000 году никто не производил силовые блоки на основе трансформаторов. Перенесемся в 2010 год — даже сварочные аппараты переключают режимы. \$\конечная группа\$

5 ответов 5

Зарядные устройства для телефонов действительно обычно представляют собой регулируемый источник питания 5 В.

Вот пример простой часто используемой схемы:

Это схема обратноходового преобразователя.

Выходное напряжение регулируется, хотя не сразу понятно, как это делается. Но обратите внимание на обмотку «Na» слева, это одна из обмоток трансформатора.

Эта обмотка подает питание на ИС, и в то же время напряжение на этой обмотке связано (через трансформатор) с напряжением на обмотке «Ns», которая питает выход.

ИС имеет цепь обратной связи, где измеряет напряжение на обмотке Na (напряжение Vaux) и регулирует включение/выключение транзистора, подключенного к DRV-выходу ИС, таким образом, чтобы напряжение Vaux имело определенное значение. Когда это будет сделано, выходное напряжение также будет довольно постоянным (оно не обязательно должно быть ровно 5 В, обычно допускается до 5,5 В в хорошем дизайне).

В этой схеме действительно нет стабилитрона, но обычно внутри микросхемы имеется «схема запрещенной зоны». Цепь с запрещенной зоной может обеспечить опорное напряжение, которое почти не меняется при изменении температуры. Встроенные стабилитроны существуют, так что их тоже можно использовать. Эта схема (или стабилитрон) обеспечивает постоянное напряжение, которое используется в качестве опорного напряжения для регулирования выходного напряжения.

почему мы не можем просто обеспечить входное напряжение 4,1 В для аккумуляторов вместо 5 В

Поскольку схема зарядного устройства должна:

узнать температуру батареи

знать, каким током следует заряжать аккумулятор (обратите внимание, что этот ток зависит от состояния зарядки аккумулятора, когда аккумулятор почти разряжен или почти полностью заряжен, ток заряда необходимо ограничить).

узнайте тип (химический состав) батареи, чтобы знать и правильно определить напряжение «остановки зарядки».

Поэтому контроллер заряда не может быть в комплекте, он должен быть в устройстве (телефоне). Кроме того, наличие контроллера заряда в устройстве означает, что вы можете заряжать его от любого USB-выхода 5 В, что удобно.

Введение: источник питания постоянного тока 5 В для макетной платы с использованием зарядного устройства для телефона

В этой инструкции я покажу, как сделать очень простой блок питания 5 В постоянного тока для макетной платы, чтобы питать ваши схемы с помощью старого (или нового) USB-зарядного устройства для телефона. Зарядка телефона обычно имеет выходное постоянное напряжение около 5 В. Итак, приступим.

Шаг 1. Необходимые материалы

Большинство используемых деталей можно найти в наших домах. Ниже приведен список материалов, которые мне понадобились.

1) Старое (или новое) зарядное устройство USB для телефона с кабелем.

3) Одножильный провод

4) Мультиметр (для проверки выхода)

6) Припой (необязательно, удобнее)

Шаг 2. Замена USB-кабеля

Это основная часть этого простого проекта, после завершения проект почти завершен.

Разрежьте кабель USB на две части с помощью кусачек . Здесь мы будем использовать часть, которая подходит к зарядному устройству USB. На отрезанном конце удалите часть изоляции с помощью кусачек или лезвия (будьте осторожны при использовании лезвия). Провод USB имеет четыре меньших провода внутри внешнего слоя. Из которых два провода используются для передачи данных (здесь это белый и зеленый провода), а два других несут ток/мощность (здесь это серебряный и красный провода). Я имею в виду.) это провода, которые нам нужны. Это может варьироваться от провода к проводу, поэтому определите провода питания с помощью мультиметра. Обрежьте провода данных. В итоге мы получим две нити питания.

Шаг 3. Припаивание проводов и подключение к зарядному устройству для телефона.

Припаяйте провода питания USB-кабеля к двум отдельным одножильным проводам. В основном это сделано для удобства подключения к макетной плате. Помните изоляцию, которую мы удалили ранее, ее можно использовать как оболочку для покрытия припаянной части.

Наконец подключите USB-кабель к зарядному устройству телефона.

Шаг 4. Подключение к макетной плате, включение и проверка блока питания.

Подсоедините два одножильных провода к макетной плате и включите источник питания, и теперь у нас есть источник постоянного тока 5 В для питания наших цепей.

В моем случае выходное напряжение должно быть 5,20 +/- 0,05 В.

PS: Тот же метод можно использовать для питания любого другого устройства, для работы которого требуется 5 вольт (или меньше, с использованием подходящих делителей напряжения).

После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.

Ссылайтесь на приведенную выше принципиальную схему при создании этого проекта! Катушка, прикрепленная к более квадратной печатной плате, подключается к входящей мощности, в данном случае от адаптера переменного тока 9 В. Другая, более длинная и тонкая плата припаивается к разъему USB, как показано на рисунке.

Отрежьте цилиндрический разъем от адаптера переменного тока и зачистите красный и черный провода внутри. Наденьте кусок термоусадочной трубки среднего диаметра на весь провод, а затем наденьте на каждый из двух проводов по кусочку меньшего размера.

Возьмите входную катушку питания (более квадратную печатную плату) и с помощью стороннего инструмента припаяйте красный провод к красному проводу адаптера переменного тока, а также к черным проводам.

Используйте термофен или зажигалку, чтобы усадить меньшие куски термоусадочной пленки над паяными соединениями, а затем больший кусок на всем соединении.

Кроме того, вы можете подключить адаптер переменного тока к разъему клеммной колодки и с помощью отвертки прикрепить к нему провода печатной платы. Это устраняет необходимость пайки, но только на этой половине схемы.

Красный и черный провода прикрепляются к внешним контактным площадкам разъема USB, как показано выше. На этом этапе вы можете удлинить провода, прикрепленные к длинной тонкой печатной плате, чтобы ваш USB-кабель немного провисал внутри сумки. Когда у вас есть провода нужной длины, наденьте хомут для снятия натяжения, который поставляется с разъемом USB.

С помощью стороннего инструмента залудите контактные площадки и провода отдельно, а затем снова нагрейте паяльником, чтобы выполнить соединения.

Пришло время проверить вашу схему! Подключите адаптер переменного тока к стене и помогите руками или другими предметами на столе, чтобы сориентировать катушки как можно ближе друг к другу. Они должны быть коаксиальными (параллельными).

Подсоедините незащищенный USB-разъем к телефону и убедитесь, что он заряжается. Некоторые телефоны имеют более привередливые требования к зарядке, чем другие, поэтому, если у вас есть успешные показания мультиметра, но ваш телефон не распознает заряд, вы можете вместо этого зарядить один из наших резервных аккумуляторов (который затем можно использовать для зарядки вашего телефона). ).

Закройте разъем USB, поместив порт и фиксатор на одну половину пластиковой оболочки.

Впервые это руководство было опубликовано 27 ноября 2013 г. Последний раз оно обновлялось 27 ноября 2013 г.

Эта страница (Подготовка USB и блока питания) последний раз обновлялась 22 марта 2022 г.

Мобильные телефоны обычно заряжаются от регулируемого источника постоянного тока 5 В, поэтому в основном мы собираемся построить регулируемый источник постоянного тока 5 В от сети 220 В переменного тока. Этот источник постоянного тока можно использовать для зарядки мобильных телефонов, а также в качестве источника питания для цифровых схем, макетных схем, интегральных схем, микроконтроллеров и т. д.

Вы также можете построить 6 В постоянного тока, 9 В, 12 В, 15 В и т. д., используя соответствующий трансформатор, конденсатор и регулятор напряжения.Основная концепция остается прежней, вам просто нужно установить радиатор для более высокого напряжения и тока.

Эта схема в основном состоит из понижающего трансформатора, двухполупериодного мостового выпрямителя и микросхемы стабилизатора напряжения 5 В (7805). Мы можем разделить эту схему на четыре части: (1) Понижение напряжения переменного тока (2) Выпрямление (3) Фильтрация (4) Регулировка напряжения.

1. Понижение напряжения переменного тока

Поскольку мы преобразуем 220 В переменного тока в 5 В постоянного тока, сначала нам понадобится понижающий трансформатор, чтобы уменьшить такое высокое напряжение. Здесь мы использовали понижающий трансформатор 9-0-9 1А, который преобразует 220В переменного тока в 9В переменного тока. В трансформаторе есть первичная и вторичная обмотки, которые повышают или понижают напряжение в зависимости от количества витков в катушках.

Выбор правильного трансформатора очень важен. Номинальный ток зависит от требований к току цепи нагрузки (цепь, которая будет использовать генерацию постоянного тока). Номинальное напряжение должно быть больше требуемого напряжения. Это означает, что если нам нужно 5 В постоянного тока, трансформатор должен иметь как минимум 7 В, потому что регулятору напряжения IC 7805 нужно как минимум на 2 В больше, т.е. 7 В, чтобы обеспечить напряжение 5 В.

2. Исправление

Выпрямление — это процесс удаления отрицательной части переменного тока (AC), что приводит к частичному постоянному току. Этого можно добиться, используя 4 диода. Диоды пропускают ток только в одном направлении. В первом полупериоде переменного тока диоды D2 и D3 смещены в прямом направлении, а D1 и D4 смещены в обратном направлении, а во втором полупериоде (отрицательная половина) диоды D1 и D4 смещены в прямом направлении, а D2 и D3 смещены в обратном направлении. Эта комбинация преобразует отрицательный полупериод в положительный.

На рынке доступен компонент двухполупериодного мостового выпрямителя, который состоит из комбинации 4 внутренних диодов. Здесь мы использовали этот компонент.

3. Фильтрация

Выход после выпрямления не является правильным постоянным током, это колебательный выход с очень высоким коэффициентом пульсаций. Нам не нужен этот пульсирующий выход, для этого мы используем конденсатор. Конденсатор заряжается до тех пор, пока сигнал не достигнет своего пика, и разряжается в цепь нагрузки, когда сигнал становится низким. Поэтому, когда выход становится низким, конденсатор поддерживает надлежащее напряжение в цепи нагрузки, создавая постоянный ток. Теперь, как следует рассчитать значение этого фильтрующего конденсатора. Вот формулы:

C= вычисляемая емкость

I= максимальный выходной ток (скажем, 500 мА)

Мы получим волну частотой 100 Гц после преобразования переменного тока 50 Гц в постоянный через двухполупериодный мостовой выпрямитель. Поскольку отрицательная часть импульса преобразуется в положительную, один импульс будет считаться двумя. Таким образом, период времени будет 1/100 = 0,01 секунды = 10 мс

V = Пиковое напряжение — напряжение, подаваемое на микросхему регулятора напряжения (+2 больше номинального означает 5+2=7)

9-0-9 — среднеквадратичное значение преобразования, поэтому пиковое напряжение равно Vrms * 1,414 = 9 * 1,414 = 12,73 В

Теперь 1,4 В будет падать на 2 диода (0,7 на диод), так как 2 будут смещены в прямом направлении для полуволны.

Таким образом, 12,73 – 1,4 = 11,33 В

Когда конденсатор разряжается в цепь нагрузки, он должен обеспечить 7 В для работы микросхемы 7805, поэтому, наконец, V равно:

В = 11,33 — 7 = 4,33 В

Теперь C = I * t / V

C = 500 мА * 10 мс / 4,33 = 0,5 * 0,01 / 4,33 = 1154 мкФ ~ 1000 мкФ

4. Регулировка напряжения

Регулятор напряжения IC 7805 используется для обеспечения регулируемого постоянного тока 5 В. Входное напряжение должно быть на 2 вольта больше, чем номинальное выходное напряжение для правильной работы микросхемы, это означает, что требуется не менее 7 вольт, хотя он может работать в диапазоне входного напряжения 7-20 вольт. В регуляторах напряжения есть все схемы внутри, чтобы обеспечить надлежащий регулируемый постоянный ток. К выходу 7805 следует подключить конденсатор емкостью 0,01 мкФ для устранения помех, возникающих при переходных изменениях напряжения.

Вот полная схема цепи зарядного устройства сотового телефона:

Вы должны быть очень осторожны при построении этой схемы, так как здесь задействована сеть переменного тока 220 В.

Читайте также: