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.
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.
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.
Рис. 2
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.
Рис. 3
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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
Рис. 4
Автор: Николай Власюк, г. Киев
Источник: Электрик 1/2, 2016