- В этой статье предлагаю рассмотреть такое устройство, которое позволит заряжать телефоны, смартфоны, планшеты практически от любого источника питания, обеспечивающего ток 2 и более ампер и напряжение от 6 до 36 вольт. То есть, мы в итоге будем иметь небольшой зарядный блок, на вход которого можно будет подключить допустим автомобильный аккумулятор или 12 вольтовый блок питания, ну и т.д. Такая зарядка будет актуальна в тех случаях, когда под рукой нет родной телефонной зарядки, но зато есть другие блоки питания с большим напряжением на выходе. Причем я предлагаю безопасный вариант такой схемы, которая на своем выходе дополнительно имеет блок защиты от перенапряжения. Изображение общей схемы данного устройства представлено ниже.
Теперь давайте разберемся, что к чему в этом зарядном устройстве. Основной частью данной зарядки является обычный понижающий DC-DC преобразователь типа XL4005.
Этот импульсный преобразователь имеет следующие характеристики.
Диапазон входного напряжения: 4-38 вольт;
Диапазон выходного напряжения: 1,25-36 вольт;
Максимальный ток (заявленный); 5 ампер;
Коэффициент полезного действия; 95%;
Касательно максимального тока этого преобразователя стоит сказать следующее. Поскольку это Китайский товар, то практически все подобные устройства имеют завышенные характеристики. То есть, производителем заявляется ток до 5 ампер, хотя в действительности без самодельных дополнений и переделок этот модуль способен обеспечивать выходной ток всего до 2 ампер. При токе уже более двух ампер наблюдается значительный перегрев ШИМ микросхемы, диода и дросселя. Что в большинстве случаев приводит к быстрому выходу из строя этого преобразователя. Но в нашем случае имеющегося тока до 2 ампер нам будет более чем достаточно. Поэтому DC-DC преобразователь XL4005 нам полностью подходит.
Поскольку этот преобразователь импульсный, то он нам позволит использовать электрическую энергию более экономно. В отличии от линейных стабилизаторов типа LM317 и подобных ему. Задача преобразователя заключается в обеспечении нашего заряжаемого устройства в нужном напряжении величиной 5 вольт. А если быть точнее, то напряжении 5,3 вольта. Для тех кто не в курсе – нормально допустимым диапазоном напряжения для зарядки телефонов, смартфонов, планшетов принято считать величину от 5 до 5,3 вольта. Причем лучше использовать именно 5,3 вольта. Поскольку при 5 вольтах в некоторых случаях (длинные, тонкие провода выхода) может присутствовать небольшое падение напряжения, которое уменьшить ток заряда.
Итак, наш преобразователь XL4005 любое входное постоянное напряжение от 6 до 36 вольт будет нам экономно понижать в нужных 5,3 вольта. При этом ток должен обеспечиваться не менее 2 ампер. Если обычные, старотипные мобилки при своем заряде потребляют ток до 1 ампера, то более новые модели смартфонов с функцией быстрой зарядки уже работают именно при 2 амперах и более.
Но многие уже наверняка знают про использование понижающих DC-DC модулей в роли зарядного устройства от источника питания с напряжением более 5 вольт. Но в этой статье я вам предлагаю более безопасный вариант этой схемы. А именно дополнительно на выход импульсного преобразователя установить простую схему защиты от случайного перенапряжения.
Дело в том, что учитывая Китайскую сборку преобразователя и, что на его вход может подаваться значительное напряжение от блока питания (хотя бы 12 вольт), то имеется определенная вероятность того, что при случайном выходе из строя этого преобразователя все имеющееся большое напряжение пойдет прямо в телефон. Естественно, телефон после этого может нуждаться в ремонте, поскольку выгорит входные цепи его питания.
Чтобы эту неприятную вероятность случайной поломки модуля преобразователя, а также телефона, исключить, можно собрать простую схему защиты от перенапряжения и поставить ее на преобразователь. После чего быть спокойным за свой мобильный девайс. Схема защиты от перенапряжения изображена ниже.
Работа этой защиты проста. На входе схемы стоит линейный стабилизатор напряжения на TL431, обеспечивающий опорное напряжения. Подстроечным резистором мы задаем величину напряжения, при котором будет срабатывать пороговое устройство и отключать напряжение на выходе нашего зарядного устройства. Поскольку я уже написал, что лучше использовать напряжение 5,3 вольта для зарядки телефонов, то пороговым напряжением для схемы защиты будет величина 5,4 вольта. Именно 5,4 вольта мы выставляем на схеме защиты от перенапряжения. И если вдруг DC-DC модуль вышел из строя, и чрезмерное напряжение пошло на выход, то наша защита сразу же сработает и разорвет цепь питания. Тем самым мы снимем напряжение с телефона и защитим его от выгорания.
Когда напряжение на стабилитроне поднимется выше порогового, то это способствует открытию биполярного транзистора. А поскольку коллектор и эмиттер биполярного транзистора стоят параллельно управляющим выводам полевого транзистора, то открытие биполярника полностью закроет полевой транзистор. А это приведет к разрыву цепи минуса. Ток уже не сможет пройти через канал сток-исток, и на выходе нашего зарядного устройства также пропадет напряжение. Хотя при этом опасная величина напряжения по прежнему будет присутствовать на выходе преобразователя. Защита от перенапряжения разблокируется только в том случае, когда напряжение на выходе DC-DC модуля снова вернется в безопасное значение (5,3 вольта).
Поскольку при токе 2 ампера все же наблюдается определенный нагрев микросхемы на модуле преобразователя, то неплохо поставить на модуль дополнительный радиатор. Допустим я это сделал путем припаивания небольшой медной пластины прямо к краю микросхемы XL4005. Даже небольшой по размерам радиатор снизит общий нагрев ШИМ микросхемы. На выход предлагаемого зарядного устройства можно поставить гнездо питания под круглый штекер типоразмера 5,5х2,1мм. Поскольку у многих блоков питания штекер именно такого вида, то будет проще его подсоединять. А дополнительно еще делаем переходник – штекер с проводами, на которых оголенные концы. Это для тех случаев, когда блок питания имеет винтовые зажимы для проводов и наконечников.
Данное зарядное устройство можно собрать в небольшом корпусе, которое по размерам будет такое же, как и обычные зарядки для телефонов. В целом это зарядное устройство уже мною собиралось, проверялось и даже некоторое время использовалось на деле. Схема защиты от перенапряжения работает надежно, четко срабатывая при превышении порога в 5,4 вольта.
Видео по теме данной статьи (как сделать устройство, позволяющее безопасно заряжать телефоны, смартфоны, планшеты от любого источника питания с U от 6 до 36 вольт) можно посмотреть тут - https://dzen.ru/video/watch/6228a91a66d4ac6805f362e0 .
