Ремонт универсального зарядного устройства с 5 портами USB

В статье приведено и описание китайского универсального зарядного устройства с выходами на 5 портов USB, предназначенного для зарядки аккумуляторов мобильных телефонов и планшетов, даны рекомендации по его ремонту, указаны недостатки данного устройства.Китайские изготовители этого зарядного устройства (ЗУ) (фото) назвали его «универсальным», потому что, во-первых, в его комплект входят сменные сетевые вилки, применяе­мые в разных странах мира. Это связано с различной кон­струкцией розеток в странах континентальной Европы, США, Великобритании и др. Смена сетевых вилок создает удобст­во для путешественников.

Во-вторых, выход +5,0 В сделан на каждый из 5-ти пор­тов USB, что позволяет от одной розетки одновременно за­ряжать несколько устройств (мобильные телефоны, планше­ты и т.д.). Правда, в комплект зарядного устройства не вхо­дит кабель-переходник, его необходимо приобретать отдель­но, иногда он входит в комплект мобильного телефона или планшета, но можно приобрести и универсальный переход­ник, например, такой, как показан на рис.1.

Технические характеристики ЗУ 5USB
Допустимый диапазон питающего напряжения	-100…240 В
Количество USB портов	5
Выходное напряжения	+5,0 В
Максимально допустимый выходной ток (одновременно на все USB)	3 А
Максимально допустимая нагрузка на конкретный USB порт	№1    3 А
	№2    1,5 А
	N“3   1 А
	№4    0,75 А
	№5    0,6 А
Количество сменных сетевых вилок	4
Размеры	90x60x30   мм

Внутри корпуса ЗУ находится монтажная плата. На рис. 2 а, б она показана с двух сторон. Часть элементов на плате ус­тановлена навесным монтажом, а часть — SM D-элементы, Токопроводящие дорожки находятся с одной стороны платы, между ними запаяны SMD-элементы (резисторы и некоторые конденсаторы), что позволило уменьшить вес и габариты ЗУ.

Принципиальную схему этого ЗУ я нарисовал из осмот­ра монтажной платы, так как найти её не смог. На схеме рис.3 все элементы обозначены так, как и на монтажной схеме, а там, где их не было, я обозначил их самостоятель­но. Часть радиоэлементов китайские изготовители не уста­новили на монтажной плате, хотя разработчики ЗУ и преду­смотрели их наличие. Это характерно для китайских изделий. Не установленные радиоэлементы на рис. 3 я обозначил пунк­тиром: VR1, R15, LED2, LED3. Для удобства ремонта, на рис.3 дополнительно показана цоколевка микросхемы IC1, управ­ляемого стабилитрона IG3 и контакты USB порта.

Схема ЗУ представляет собой обратноходовой преобра­зователь. В высоковольтной части ее основу составляет 7-выводная китайская микросхема IC1 (THX206H-7V 1130). Ее стоимость при заказе в Китае составляет 0,14 USD. Внутри этой микросхемы имеется все необходимое для работы ЗУ, в том числе и ключ преобразования. Величина выходного на­пряжения +5,0 В автоматически стабилизируется летай об­ратной связи, основу которой составляют IC2, IC3.

Назначения элементов ЗУ

• RT1 — терморезистор, ограничивает бросок тока в мо­мент включения ЗУ в электросеть.
• VR1 — варистор, ограничивающий высоковольтные вы­бросы напряжения в электросети, в моем экземпляре ЗУ изготовители его не установили, но он может быть типа 7к431 или 7к391.
• D1-D4 — выпрямительный мост.
• С1, L1, С2 — слаживающие конденсаторы и загради­тельный фильтр, предотвращающий проникновение в электросеть импульсных помех, возникающих в ЗУ в процессе преобразования.
• IC1 — 7-выводная микросхема THX206H-7V 7-го вывода не имеет (рис.3). Структурную схему этой ми­кросхемы найти не удалось. Чтобы микросхема при ра­бств не перегревалась, к ней сверху приклеен П-образный радиатор.

Назначение выводов IC1:

1- питание ИМС при ее запуске;

2 — питание ИМС в рабочем режиме;

3 — общий вывод;

4 — переменное напряжение от электросети для запуска преобразователя;

5 — вход оптрона, предназначен для регулирования скваж­ности импульсов преобразования с целью поддержания на выходе стабилизированного напряжения +5,0 В, этот вывод работает в системе петли обратной связи;

6 — вывод для резисторов датчика тока;

8 — выход внутреннего ключа преобразователя.

• R2, R3 — резисторы, подающие постоянное напряжение на микросхему для ее запуска.
• СЗ, R5, R6, R4, D5 — демпферная цепочка, предназна­ченная для подавления выбросов напряжены на выв. 8 IC1 в момент запирания его ключа Если бы демпфер­ной цепочки не было, то эти выбросы могли бы пре­вышать напряжение сети в 2-3 раза.
• R7, R8 — резисторы датчика тока. Если ток нагрузки, по цепи +5,0 В увеличится, то количество энергии, от­даваемое внутренним ключом на выв. 6 IC1, увели­чится, но если превысить допустимый порог, микросхе­ма IC1 выключит ЗУ.
• С15, R18 — цепочка, подающая переменное напряже­ние питающей сети на выв. 4 IC1 для ее запуска.
• С5 — SMD-конденсатор, задающий тактовую частоту ра­боты микросхемы.
• Обмотка IIТ1, R19, D6, С4 — выпрямитель, вырабатыва­ющий постоянное напряжение +5,6 В на выв. 2 IC1 для ее работы в рабочем режиме.
• « R19 -перемычка с нулевым сопротивлением.
• Т1 — импульсный трансформатор с ферритовым сер­дечником и тремя обмотками.
• D7 — диод Шотки, выпрямительный диод в цепи +5,0 В, для его охлаждения к нему винтом прикреплен малень­кий радиатор, который из-за заниженных размеров пло­хо охлаждает диод.
• R10, С9 — RC-цепочка, состоящая из SMD-элементов и подключенная параллельно диоду Шотки D Ее на­значение — подавлять высокочастотные «звоны», воз­никающие при выпрямлении переменного тока.
• С7, С8 — накопительные конденсаторы.
• R14 -резистор для обеспечения минимальной нагрузки по цепи +5,0 В,
• LF2 — заградительный фильтр.
• USB-1…5 — 5 USB портов с напряжением +5,0 В, пред­назначенных для зарядки аккумуляторов мобильных телефо­нов и планшетов. Назначение контактов «USB гнезда» пока­зано на рис 3: N*1 = +5,0 В; №2 и №3 = Data-, Data+ кон­такты передачи данных, на них подано напряжение с рези­стивных делителей R19-R20, R21-R22, R25-R26, R27-R28 для того, чтобы контролеры мобильных телефонов (планшетов) воспринимали это устройство как зарядоое устройство и вклю­чали их аккумуляторы на зарядку, а не передавали данные; №4 и корпус USB = GND («земля»).
• LED-14, R23, R24, R29, R30 — светодиоды синего цве­та свечения и гасящие резисторы в их цепях, сигна­лизирующие о наличии на выходе напряжения +5,0 В. Из четырех предусмотренных разработчиками свето­диодов, изготовители установили только 2 (LED-1 и LED-4) (рис.3).
• Петля обратной связи (ПОС), предназначена для авто­матического поддержания на выходе USB портов ста­билизированного напряжения +5,0 В, независимо от на­грузки (до 3 А) и изменениях в сетевом напряжении (допустимый диапазон -100…-240 В).

Основными элементами ПОС являются, оптрон IC2 и регулируемый стабилитрон IC3. Регулируемый стабилитрон IC3 создает эталонное напряжение, разница которого с вы­ходным +5,0 В, подается на светодиод оптрона IC2 (рис. 3). Оптрон осуществляет непосредственное регулирование воз­действием на выв.5 IC1 и работает он в высоковольтной (пер­вичной) и низковольтной (вторичной) цепях ЗУ, при этом он гальванически разделяет эти цепи. Поддержание стабилизи­рованного напряжения +5,0 В происходит за счет большей или меньшей выдачи энергии микросхемой IC1 в трансфор­матор Т1.

В ПОС входят также SMD-элементы обвязки микросхем IC2 и IC3 — это R11, R12, R13, С10, R17, R16 и С6.

Ремонт ЗУ

Его начинают с внешнего осмотра монтажной платы (рис.2,а, б). К ней легко добраться, так как крышки ЗУ лег­ко раскрываются, и монтажная плата свободно вынимается. При ремонте ЗУ следует проявлять осторожность, так как его плата находится под опасным для жизни фазным напряже­нием сети 220 В/50 Гц.

Первичное включение ЗУ в электросеть, после ремонта, рекомендуется производить через последовательно включен­ную лампу накаливания -220 В 40… 100 Вт, которая в слу­чае неисправности в ЗУ защитит его от тяжелых последст­вий. Рассмотрим типичные неисправности.

При включении ЗУ в электросеть, светодиоды не светят и на портах USB напряжение +5,0 В отсутствует

1. Вначале надо проверить исправность съемной встав­ки-переходника. Если она исправна, то необходимо вынуть монтажную плату и осмотреть ее. При осмотре выявляют яв­ные повреждения, вздутые электролитические конденсаторы, трещины в пайках и токопроводящих дорожках, почерневшие SMD резисторы. Неисправные радиоэлементы заменяют.
2. Если после этого ЗУ на работает, то омметром провв- рякгт исправность предохранителя F1 1А, при повреждении его заменяют. Но следует помнить, что причиной «сгора­ния» предохранителя может быть как скачек напряжения (в таком случае, после замены предохранителя ЗУ заработает), так и неисправность диодов моста D1-D4 или электролити­ческих конденсаторов С1, С2, или микросхемы IC Поэто­му после замены предохранителя необходимо проверить зги элементы и при необходимости заменить.
3. Если предохранитель исправен, то омметром прове­рить в высоковольтной цепи: исправность тврморезистора RT1 (иногда китайские изготовители его не устанавливают).

После вольтметром проверить наличие выпрямленного напряжения +290….310 В (при напряжении в электросети -220 В) на С1 и С2, если напряжение присутствует, то про­верить исправность SMD элементов: R2, R3, R7, R8, R18, 03, R5. R6, R4, D5.

4. Если выполнение предыдущих пунктов не помогло, то следует заняться вторичной цепью +5,0 В, там может быть КЗ. При такой неисправное™ микросхема IC1 выключит ЗУ из-за перезагрузки. Выявляют КЗ омметром, это может быть пробой С7, С8, или замыкание как в монтажных дорожках и пайках, так в портах USB.

Напряжение +5,0 В сильно завышено или занижено, или ЗУ не держит нагрузку 3 А

Если ЗУ не держит нагрузку, т.е. при небольшой нагруз­ке сильно «проседает» напряжение +5,0 В, то причинами мо­гут быть, значительная потеря емкости конденсаторов C1, С2, С7, С8 или неисправность элементов в петле обратной связи (рис.3).

Напряжение на выходе ЗУ пульсирует с периодом при­близительно 1…1.5 с, что видно по миганию светодиодов.

Сам факт пульсации напряжения указывает на то, что микросхема и система запуска ее в работу исправны, а не­исправен источник питания микросхемы в рабочем режиме, т.е. нет напряжения +5,6 В на выв. 2 IC1 (рис.3). При такой неисправности необходимо проверить исправность цепи: об­мотка II трансформатора Т1, перемычка R19, диод D6, а также исправность и величину емкости конденсатора С4.

Случай из практики с такой неисправностью. Трансфор­матор Т1 был вставлен и не приклеен к тонкому пластмас­совому каркасу-держателю и проводами своих первичных об­моток припаян к его штырькам, а те были впаяны в плату.

При падении ЗУ на пол, каркас лопнул, и обмотка II обо­рвалась от своего штырька, но трансформатор не выпал благодаря толстому проводу вторичной обмотки. Обрыв об­мотки II определил омметром. Пришлось полностью выпаи­вать трансформатор Т1, термоклеем склеивать его лопнувший пластмассовый каркас, а после, под лупой, спаивать тон­кие оборванные провода, а после все обратно впаять на свое место. Чтобы при падении ЗУ опять не произошел обрыв трансформатора и его каркаса, я в нескольких местах при­клеил их термоклеем к монтажной плата.

Обрыв трансформатора при падении — это недоработка китайских конструкторов.

Недостатки данного зарядного устройства

Кроме указанного выше недостатка, с креплением транс­форматора, в этом ЗУ перегревается диод Шотки D7 и его радиатор. Уже при нагрузке в 2 А (а допустимая 3 А) тем­пература радиатора становится предельной +65°С. Может это и допустимая температура для диода D7, но если же на ЗУ дать полную нагрузку в 3 А, то из-за высокой температуры радиатора плавится пластмасса на крышке корпуса (рис. 4), Причина перегрева — слабая система охлаждения.

Автор: Николай Власюк, г. Киев
Источник: Электрик 1/2, 2016