В настоящее время сотовый телефон стал необходимым устройством для множества людей в современном мире. Работа сотового телефона ограничивается наличием средств на счету оператора связи, близостью базовой станции и наличием работающего сотового телефона. Это предполагает, что аккумуляторная батарея (АКБ) заряжена до уровня, необходимого для обеспечения надежной работы телефона. Бывают случаи, когда эту АКБ необходимо зарядить в отсутствие электросети 220 В 50 Гц или автомобиля, от бортовой сети которого также можно ее зарядить. Есть много способов получить электрическую энергию для заряда аккумуляторной батареи в «полевых» условиях. Об оном из них рассказано в этой статье.
В данной статье описано устройство, позволяющее заряжать АКБ сотового телефона от трех гальванических элементов или заряженных аккумуляторов типоразмера АА или ААА.
Рассматриваемое зарядное устройство (ЗУ) обеспечивает получение на выходе постоянного напряжения 5,1…5,3 В при выходном токе до 300 мА, при напряжении на входе 3У от 3,6 до 4,5 В. Размах напряжения пульсаций на выходе ЗУ составляет 100 мВ, при токе на выходе 300 мА.
Период преобразования при максимальной нагрузке составляет 12 мкс.
Учитывая, что емкость одного элемента питания типоразмера АА (Alkaline) составляет примерно 3200 мА·ч, емкости трех элементов питания будет достаточно для того, чтобы зарядить, и не один раз, АКБ любого сотового телефона или смартфона.
ЗУ представляет собой повышающий преобразователь. Работа повышающего преобразователя (см. упрощенную схему рис.1) основана на том, что энергия, запасенная в катушке индуктивности L, порциями передается в накаливающее устройство – конденсатор С. При конфигурации преобразователя, которая указана на схеме, выходное напряжение будет выше, чем входное. Данное преобразование можно выполнить с достаточно большим коэффициентом полезного действия, которые может превышать 90%.
Рассмотрим работу ключевого повышающего преобразователя по упрощенной схеме, показанной на рис.1. В начальный момент времени, когда ключ S разомкнут, величина выходного напряжения (Uвых) на конденсаторе С приближается к величине входного напряжения (Uвх). При замыкании ключа S входное напряжение прикладывается к катушке индуктивности L, по ней начинает протекать нарастающий ток, при этом разряд конденсатора через замкнутый ключ предотвращается обратносмещенным диодом D.
Когда ключ S вновь размыкается, напряжение на концах катушки индуктивности L меняет свою полярность, диод D смещается в прямом направлении, начинает проводить ток, и конденсатор заряжается до величины напряжения, превышающей входное напряжение (Uвх). Если данный процесс повторять циклически и использовать обратную связь, то выходное напряжение будет больше входного напряжения, и его можно будет регулировать в требуемых пределах.
Внешний вид готового устройства для заряда сотового телефона показан на фото 1 и фото 2, а схема электрическая принципиальная этого ЗУ – на рис.2.
ЗУ собрано на двусторонней печатной плате размерами 32х42 мм, закрепленной на отсеке для трех элементов питания типоразмера АА. Чертежи обеих сторон печатной платы показаны на рис. 3 и рис.4, а расположение деталей на ней – на рис.5. 
Типоразмер АА элементов питания выбран потому, что элементы АА обладают большей емкостью по сравнению с элементами питания типоразмера ААА, и их можно установить с переходником в отсек для элементов АА.
Три последовательно соединенных элемента питания обеспечивают напряжение на входе ЗУ 4,5 В. При использовании в устройстве трех заряженных Ni-MH аккумуляторов, напряжение на входе ЗУ будет 4,11 В. При применении одного заряженного Li-ion аккумулятора напряжение на его выводах составляет 3,6 В. Для заряда аккумуляторной батареи сотового телефона постоянное напряжение на выходе ЗУ должно быть величиной от 5 до 5,3 В. Следовательно, напряжение на входе ЗУ, описанного в этой статье, должно быть в пределах от 3,6 до 4,5 В.
ЗУУ выполнено на микросхеме DА1 типа МС34063АСD, диоде Шоттки VD1 типа 1N5819 и индуктивности L1 типа RCH66NP-151К фирмы Sumida. В устройстве используются SMD-резисторы R1, R3-R5 типоразмера 0805, а резистор R2 типоразмера 1206. Предельное отклонение номинала резисторов составляет ±1% и ±5%. Электролитические конденсаторы С1 и С3 емкостью 470 мкФ с рабочим напряжением 16В, типа EHR. Конденсатор С2 номиналом 470 пФ для поверхностного монтажа, типоразмера 0805, с диэлектриком NPO. Для индикации напряжения заряда аккумулятора сотового телефона на выходе ЗУ применен светоизлучающий диод D2, с диаметром корпуса 3 мм, зеленого диффузного свечения, типа QH312GD-O. Ток через светоизлучающий диод задается резистором R5 номиналом 1 км и составляет 3 мА. В качестве разъема для подключения ЗУ к сотовому телефону Х1 применяется разъем с кабелем от вышедшего из строя ЗУ мобильного телефона, который можно приобрести в ремонтных мастерских или на радио-рынке. В данном устройстве применен разъем, который ремонтники называют «Nokia, толстый ».
Выходное напряжение ЗУ определяется сопротивлениями резисторов R3 и R4. Его можно рассчитать по формуле Uвых=1,25(1+R4/R3)В.
Следует отметить, что для уверенной работы ЗУ и заряда сотового телефона сначала необходимо установить элементы питания в отсек для элементов питания, а затем подключать ЗУ к сотовому телефону.
При проектировании данного ЗУ учитывалась стоимость электронных компонентов, они выбирались исходя из минимальной цены, и должны быть общедоступными. Стоимость комплектующих изделий и электронных компонентов для данного ЗУ составляет примерно 0,98 USD.
Автор: Александр Артюшенко, г. Киев
Источник: Радиоаматор №5, 2014
