Tento článek navrhuje zvážit takové zařízení, které vám umožní nabíjet telefony, chytré telefony a tablety z téměř jakéhokoli zdroje napájení, který poskytuje proud dva nebo více ampérů s napětím 6 až 36 voltů. To znamená, že nakonec získáme malou nabíjecí jednotku, k jejímuž vstupu můžete připojit například autobaterii nebo 12voltový zdroj napájení atd.
Tento typ nabíjení bude relevantní v případech, kdy není po ruce nativní nabíječka telefonu, ale existují jiné napájecí zdroje s vyšším výstupním napětím. Navíc je zde představena bezpečná verze takového obvodu, která má na výstupu navíc ochranu proti přepětí. Obrázek obecného zapojení zařízení je uveden níže.
Nyní si pojďme zjistit, co je v této nabíječce co. Hlavní částí nabíječky je běžný snižující DC-DC měnič typu XL4005.
Tento pulzní měnič má následující vlastnosti:
- Rozsah vstupního napětí 4-38 voltů, výstupní napětí 1,25-36 voltů;
- Maximální deklarovaný proud je 5 ampérů;
- Účinnost – 95 %.
Pokud jde o maximální proud XL4005, je třeba říci následující. Jelikož se jedná o čínský produkt, stejně jako všechna podobná zařízení, má nadhodnocené vlastnosti. Výrobce tedy uvádí proud až pět ampérů, ačkoli ve skutečnosti je tento modul bez domácích doplňků a úprav schopen poskytnout výstupní proud pouze až dva A. Při proudu větším než 2 A dochází k výraznému přehřátí PWM mikroobvodu, diody a tlumivky – to ve většině případů vede k rychlému selhání zařízení. V našem případě však bude dostupný proud až 2 ampéry více než dostatečný. Proto je DC-DC měnič XL4005 pro realizaci plánu zcela vhodný.
Na rozdíl od lineárních stabilizátorů jako LM317 a podobných, pulzní měnič umožní úspornější využití elektrické energie. Jeho úkolem je dodat nabíjecímu zařízení požadované napětí 5 voltů. Přesněji řečeno 5,3 voltu.
Pro ty, kteří to nevědí – normální povolený rozsah napětí pro nabíjení telefonů, smartphonů a tabletů se považuje za 5 až 5,3 voltů. Navíc je lepší použít přesně 5,3 voltů. Protože při 5 voltech může v některých případech (dlouhé, tenké výstupní vodiče) dojít k malému poklesu napětí, což sníží nabíjecí proud.
Takže jakékoli vstupní stejnosměrné napětí od 6 do 36 voltů XL4005 ekonomicky sníží na požadované hodnoty 5,3 voltů. Současně by měla být síla proudu alespoň 2 ampéry. Pokud běžné mobilní telefony starého typu spotřebovávají při nabíjení proud až 1 ampér, pak novější modely smartphonů s funkcí rychlého nabíjení fungují přesně na dvou A.
Mnoho lidí pravděpodobně již ví o použití snižujících DC-DC modulů jako nabíječky ze zdroje s napětím vyšším než 5 voltů. Článek však navrhuje bezpečnější verzi takového schématu. Konkrétně dodatečně nainstalovat jednoduchý ochranný obvod proti náhodnému přepětí na výstupu pulzního měniče.
Jde o to, že zařízení je vyrobeno čínsky, což znamená, že pokud je na jeho vstup přivedeno významné napětí ze zdroje (alespoň 12 voltů), existuje určitá pravděpodobnost, že pokud tento měnič náhodou selže, veškeré dostupné vysoké napětí půjde rovnou do telefonu. Smartphone pak samozřejmě s největší pravděpodobností selže a bude potřebovat opravu, protože jeho vstupní napájecí obvody se spálí.
Abyste eliminovali tuto nepříjemnou možnost náhodného selhání modulu převodníku, stejně jako telefonu, můžete sestavit jednoduchý obvod ochrany proti přepětí a nainstalovat jej na XL4005. Po všech manipulacích můžete být o své mobilní zařízení klidní. Obvod ochrany proti přepětí je zobrazen níže.
Ochrana funguje jednoduše: na vstupu obvodu je lineární stabilizátor napětí na TL431, který poskytuje referenční napětí. Pomocí trimru nastavíme hodnotu napětí, při které se aktivuje prahové zařízení a odpojí zátěž na výstupu naší nabíječky. Protože je pro nabíjení telefonů lepší použít napětí 5,3 voltu, bude prahové napětí pro ochranný obvod 5,4 V. Toto napětí nastavíme v obvodu ochrany proti přepětí. A pokud náhle dojde k selhání DC-DC modulu a na výstup se dostane nadměrné napětí, ochrana se okamžitě aktivuje a přeruší napájecí obvod. Tímto způsobem odstraníme napětí z telefonu a ochráníme ho před vyhořením.
Když napětí na Zenerově diodě stoupne nad prahovou hodnotu, usnadní to otevření bipolárního tranzistoru. A protože kolektor a emitor bipolárního tranzistoru jsou paralelní s řídicími svorkami tranzistoru s efektem pole, otevření bipolárního tranzistoru tranzistor s efektem pole zcela uzavře. To následně povede k přerušení záporného obvodu. Proud již nebude moci procházet kanálem drain-source, v důsledku čehož zmizí i napětí na výstupu nabíječky.
Na výstupu měniče však bude stále přítomna nebezpečná hodnota napětí. Ochrana proti přepětí se uvolní, až když se napětí na výstupu DC-DC modulu vrátí na bezpečnou hodnotu (5,3 voltu).
Protože při proudu dvou ampérů je stále pozorováno určité zahřívání mikroobvodu na modulu převodníku, bylo by vhodné na něj nainstalovat další chladič. Toho lze dosáhnout připájením malé měděné destičky přímo na okraj mikroobvodu XL4005. I malý chladič sníží celkové zahřívání mikroobvodu PWM. Na výstup navrhované nabíječky lze nainstalovat napájecí zásuvku pro kulatou zástrčku o rozměrech 5,5 × 2,1 mm. Vzhledem k tomu, že mnoho napájecích zdrojů má zástrčku tohoto typu, bude její připojení snazší. Kromě toho vyrábíme také adaptér – zástrčku s vodiči s holými konci. To je pro případy, kdy má napájecí zdroj šroubovací svorky pro vodiče a koncovky.
Výslednou nabíječku lze sestavit v malém pouzdře. Velikostně bude stejná jako běžná nabíječka telefonu. Obecně platí, že takový nabíjecí obvod byl autorem publikace opakovaně sestaven, testován a dokonce i nějakou dobu používán v praxi. Obvod ochrany proti přepětí funguje spolehlivě a jasně se aktivuje při překročení prahové hodnoty 5,4 voltu.
Pro přehlednost doporučujeme shlédnout video s podrobnými pokyny
Přihlaste se k odběru Elec.ru. Jsme v Telegramu, VKontakte a Odnoklassniki
