Предисловие
Мне понадобился блок питания с напряжением 9 вольт и небольшим током (до 250 миллиампер). Такое напряжение встречается нечасто, и мало у кого в доме есть такие блоки питания. В то же время зарядные устройства для телефонов с выходным напряжением 5 вольт есть у многих и в массовом количестве лежат дома без дела.
Я решил переделать один из таких адаптеров на напряжение 9 вольт. Но, чтобы получить стабилизированный источник питания, исходный адаптер тоже должен быть стабилизированным. Поэтому первым делом я измерил напряжение на выходе выбранных адаптеров на холостом ходу (для проверки наличия стабилизации).
У двух из трёх адаптеров напряжение было немного выше 5 вольт (от 5,1 до 5,3 вольт, что допустимо), а у третьего — 6,6 вольт (он сразу был исключён, так как стабилизации не было).
Затем я разобрал два оставшихся адаптера. Один из них удивил: в нём не было мостового выпрямителя (из четырёх диодов), а был только один диод и один конденсатор. Это могло привести к сильным пульсациям 50 Гц в выходном напряжении. Этот адаптер тоже был исключён, но одна деталь из него пригодилась в дальнейшем (стабилитрон).
В итоге для переделки на 9 В, я выбрал старый, но рабочий адаптер для телефона Sony-Ericsson. Он был проверен и оказался исправным.
Следует отметить, что разборка подобных адаптеров — задача не из лёгких, поскольку в большинстве случаев их корпуса соединены добротным клеем.
Помогло сдавливание корпуса с боков в тисках до первых потрескиваний, а затем - аккуратная работа отверткой с тонким шлицом. В результате удалось разделить половинки корпуса почти без повреждений как корпуса, так и собственных рук (что особенно важно!).
Переделка телефонной зарядки на напряжение 9 V
Первым делом надо было проверить, работоспособен ли этот адаптер вообще и может ли он выдать необходимую мощность. Речь идёт именно о мощности, поскольку при повышении напряжения, согласно закону сохранения энергии, должен будет снизиться отдаваемый ток, но отдаваемая мощность при этом должна остаться примерно той же самой.
При нагрузке 8 Ом напряжение на выходе снизилось до 4.8 В (стабилизация оказалась "так себе", но лучше, чем никакая); ток составил 600 мА (даже превысил номинальный), а мощность составила 2.88 Вт (что в данном случае было достаточным). При этом перегрева адаптера не наблюдалось.
Теперь - результаты разборки и краткий анализ схемотехники.
Вид на плату адаптера сверху:
Найти схему этого адаптера не удалось, но в общих чертах тут и так всё понятно.
Вторичная (низковольтная) часть построена очень просто. Там нет ни одной микрухи, а есть только диоды, резисторы и конденсаторы.
Прозвонка показала, что выпрямительный диод (D10 в правом нижнем углу) - это диод Шоттки, что очень хорошо (КПД выше, чем у "обычных" диодов).
Оба электролитических конденсатора имеют номинальное напряжение 35 В; а значит, заменять их при подъёме выходного напряжения не придётся.
Цепь обратной связи состоит из стабилитрона (диода Зенера) ZD1 (расположен внизу фото между электролитами) и оптопары IC1 (белый чип у левого края), соединённых последовательно.
Оптопара передаёт сигнал обратной связи от низковольтной части к высоковольтной, оставляя их развязанными гальванически.
Самое главное здесь с точки зрения переделки - то, что в явном виде присутствует элемент, задающий напряжение выхода - стабилитрон ZD1. Напряжение на нём составило 4.1 В (на холостом ходу).
То есть, чтобы повысить напряжение выхода на 4 В (до 9 В), нужно вместо стабилитрона на 4 В поставить стабилитрон на 8 В. Тут подошел бы старинный стабилитрон Д814А, но есть неразрешимая проблема - у него слишком большие габариты!
Поэтому было принято другое решение - последовательно со стабилитроном ZD1 на 4 В подключить ещё один такой же. Где взять?! Очень просто - выломать из другого ненужного телефонного адаптера.
Второй стабилитрон был подключен на нижней стороне платы в разрыв металлизации, идущей от стабилитрона ZD1. Металлизация была аккуратно прорезана острым кончиком ножа.
Добавленный стабилитрон расположен в диагональной ориентации внизу на фото.
Теперь осталось провести испытания полученного блока питания на 9 В.
Тест блока питания на 9 В
Напряжение холостого хода на выходе доработанного до напряжения 9 В адаптера составило 9.07 В, что с высокой точностью соответствует расчётному значению.
Затем в качестве нагрузки был подключен резистор 27 Ом.
Напряжение на выходе снизилось до 8.65 В, что подтверждает не слишком эффективную систему стабилизации. Тем не менее, напряжение осталось в рамках допустимых значений.
Ток выхода под нагрузкой 27 Ом составил 320 мА, а мощность, соответственно, 2.77 Вт.
Тепловой снимок платы адаптера в установившемся режиме показал, что перегрева не наблюдается:
Самым тёплым элементом ожидаемо оказался высоковольтный транзистор, работающий непосредственно на импульсный трансформатор. Но и его температура оказалась довольно скромной - чуть выше 70 градусов. Тепловой снимок был сделан тепловизором UNI-T UTi260M (обзор).
Теперь можно перейти к итогам.
Итоги и выводы
Сначала - о том, какие зарядные устройства для телефонов точно не надо переделывать на напряжение 9 Вольт. Это - адаптеры с поддержкой "быстрой зарядки" QC. Добыть из них напряжение 9 В можно значительно проще - с помощью т.н. триггеров (иногда называемых "приманками"), принудительно переводящих такие зарядки на выходное напряжение 9, 12 или 20 В. Они бывают подешевле и подороже, обзор - в этой статье.
Кроме того, надо заметить, что описанный способ переделки легко реализуем на очень простых зарядных устройствах. В более сложных и мощных зарядках в низковольтной части применяются "хитрые" схемы с чипами и встроенными в них источниками опорного напряжения, в которых нет стабилитрона, который можно просто взять и заменить. Может потребоваться поиск схемы на зарядное устройство (который не факт, что будет успешным). Альтернативный вариант - нарисовать схему с печатной платы; но способ этот весьма трудоёмкий.
Описанный способ переделки хорошо подходит для относительно простых зарядных устройств, которые, тем не менее, имеют схему стабилизации. Опознать такие схемы легко можно после вскрытия устройств: они содержат стабилитрон и оптопару, которая видна как "мостик" между низковольтной и высоковольтной частями зарядного устройства.
И ещё элементарное, но важное действие: после переделки адаптера на напряжение 9 В необходимо на него приклеить метку с обозначением "9 В", во избежание подключения к нему устройств, рассчитанных на напряжение 5 В.
Подписывайтесь на этот Дзен-канал, будет ещё много интересного!