Моточные данные трансформатора зарядного устройства св 16: ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО НА 24В

ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО НА 24В

   С обычными автомобильными зарядками проблем не вознает — как промышленных, так и самодельных 12-ти вольтовых пуско-зарядных устройств в интернете полно. Хочешь покупай, а хочешь делай сам. Но на 24В надёжных, проверенных конструкций почти нету. И когда возникла необходимость собрать зарядное устройство для зарядки аккумуляторов от КАМАЗ 180 А/ч 24В, пришлось перерыть много радиосайтов, пока не нашлось достойной и работоспособной конструкции. Вот отличный вариант мощного 24 вольтового, на ток более 10 ампер ЗУ, использующей трансформатор с вторичкой со средней точкой и силовые тиристоры, работающие как управляемый выпрямитель (существенная экономия на мощных диодах моста).

Схема пуско-зарядного на 24В

 

   Схема — обычный фазоимпульсный регулятор, часто используемый в сварочных аппаратах. На основе этой конструкции, найденной на форуме монитор.еспек, и была собрана зарядка для мощного аккумулятора 24 вольта. Моточные данные импульсного трансформатора Т2 — на схеме.

   Зарядной веткой (Iзар.) подзаряжаем АКБ, а пусковой (Uпуск.) делаем запуск. Только нужно поставить вольтметр на зарядной ветке после амперметра и при пусковом режиме вешая клеммы на аккумулятор доводить регулятором до значения по вольтметру не более 16 в и запускать авто, далее выводим регулятор на минимум (при удачном запуске) и отсоединяем клеммы.

   Итак, ЗУ полностью собрал. Регулировка без нагрузки не работает и это похоже относится ко многим схемам. Для настройки надо чтобы хоть лампочка была подключена. 

 

   Для амперметра предел измерения 20 А, хотя реально зарядка может выдать намного больше. В качестве нагрузки использовал 10 амперный шунт. Для измерения использовал ту-же стрелочную головку с 20 А шунтом и подрисовал шкалу.

 

Видео работы самодельного зарядного на 24 В

   Вывод — схема вполне рабочая и смело рекомендуется к самостоятельной сборке. Сборка и испытание устройства — mexanlk.

   Форум по ЗУ

Зарядное устройство для аккумуляторных батарей.

Электронное зарядное устройство с сигнализатором уров­ня зарядки аккумуляторных батарей обеспечивает визуальный контроль за состоянием процесса зарядки в ее крайних состояни­ях, что позволяет продлить срок эксплуатации аккумуляторов. За­рядное устройство подает световой сигнал как при напряжении на аккумуляторе ниже установленного, так и при напряжении выше предельно допустимого. Работает зарядное устройство от сети пе­ременного тока напряжением 220 или 127 В частотой 50 Гц в усло­виях умеренно холодного климата при температуре окружающей среды от +5 до +35°С, относительной влажности воздуха до 85 % при температуре +22°С и пониженном атмосферном давлении до 200 мм рт.ст.

 

Принципиальная электрическая схема зарядного устройства со световой сигнализацией окончания процесса зарядки аккумулятора приведена на рис. 4.9.

 Зарядное устройство включает входное уст­ройство; сетевой понижающий трансформатор питания: выпрями­тель; электронное устройство управления режимом зарядки аккуму­лятора; выходное устройство с измерительными приборами.

Входная цепь зарядного устройства состоит из электрического со­единителя XI, который соединен с электрическим кабелем длиной не менее 1,5 м; сетевого фильтра, выполненного на конденсаторах С1 и С2. Для предохранения устройства от коротких замыканий и пере­грузок при работе от сети переменного тока напряжением 220 или 127 В предусмотрено включение предохранителя. Включение заряд­ного устройства в сеть контролируется индикаторной лампой HL1. Включение устройства на зарядку аккумулятора осуществляется пе­реключателем SA1.

В выпрямительном устройстве применен сетевой понижающий трансформатор питания Т1, обеспечивающий гальваническую развязку входных цепей зарядного устройства от электронной схе­мы контроля, а также дополнительную электробезопасность, трансформируя высокое напряжение, действующее на первичной обмотке в достаточно низкое напряжение — на вторичной обмот­ке. Моточные данные трансформатора приведены в табл. 4.4. Трансформатор изготавливают на магнитопроводе типа Ш или ШЛ с набором в пакет с площадью активного сечения стали не ме­нее 8 см . Вторичная обмотка трансформатора имеет несколько отводов, которые позволяют получать на выходе переменное напряжение со ступенчатым регу­лированием в пределах 11…15,5 В. В зарядном устройстве можно использовать унифициро­ванные трансформаторы типов ТН, ТПП или накальную обмотку со старого лампового телевизора.

На выходе трансформатора смонтирован выпрямитель, собран­ный по однофазной, двухполупериодной мостовой схеме на четырех выпрямительных диодах средней мощности VD1—VD4. Выпрямлен­ное пульсирующее напряжение постоянного тока подается на зажи­мы выходного устройства Х2, ХЗ, к которым подключается аккуму­ляторная батарея. Питание электронного сигнализатора осуществля­ется также от зарядного устройства. При этом производится конт­роль за напряжением зарядки аккумулятора. Регулирующий эле­мент выполнен на транзисторе VT1, а на транзисторах VT2 и VT3 — триггер, который сохраняет свое равновесное состояние между крайними значениями зарядного напряжения. В случае, если напря­жение будет ниже или выше заданных значений, триггер включит сигнальную лампу, которая находится в коллекторной цепи транзи­стора VT3, При скачкообразном изменении состояния триггера про­исходит бросок тока в коллекторной цепи. При включении зарядного устройства в сеть и при подключении аккумуляторной батареи к за­жимам Х2 и ХЗ напряжение с делителя Ro R7 подается на базу тран­зистора VT2, Если это напряжение ниже порога срабатывания (на­пример, 12,5 В), то триггер переключается в состояние, при котором выходной транзистор открыт и индикаторная лампа светится с пол­ным накалом. Если напряжение на базе транзистора VT2 выше поро­га срабатывания (например, 12,6 В), то триггер переключается в со­стояние, при котором выходной транзистор закрыт и индикаторная лампа не светится.

Напряжение с заряжаемого аккумулятора через делитель напря­жения R4 R5 подается на базу транзистора VT1, у которого переход коллектор-эмиттер шунтирует базовую цепь VT2. При напряжении переменного тока на вторичной обмотке трансформатора и на акку­муляторе выше верхнего порога срабатывания (например, 14,5 В) транзистор VT1 переходит в режим насыщения, при котором транзи­стор VT3 открывается, так как триггер переключается, передавая ко­манду на регулирующий элемент.

Изготовить зарядное устройство можно как самостоятельный при­бор в прямоугольном корпусе из металла или из ударопрочной пласт­массы. На лицевой стороне прибора необходимо расположить изме­рительные приборы и ручки управления.

В зарядном устройстве со световым сигнализатором применены элементы следующих типов: резисторы Rl—R6, R8 типа ВСа, R7 ти­па СП-1, R9 — проволочный самодельный сопротивлением 2 Ом; конденсаторы С1 и С2 типа МБМ2-400В или К40П, СЗ типа К50-3; переключатели SA1 типа П1Т-1-1 или ТП2-1-2, SA2 типа ПГК-11П1Н; предохранители FU1, FU2 типа ПМ1-2А; индикаторные лампы HL1 типа ТН-0,2, HL2 типа КМ12-90 или А12-1,5; измери­тельные приборы РА1 типа 4208, PV1 типа Ml692; сетевой понижа­ющий трансформатор Т1 типа ТС; электрические соединители XI типа «вилка» с электрическим кабелем длиной 1,5 м, Х2, ХЗ типа КМЗ-1.

В зарядном устройстве могут быть использованы и другие анало­гичные элементы, не ухудшающие его основные параметры. Транзи­стор типа КТ814 можно заменить на транзистор типа КТ816, выпря­мительный диод типа Д214 — на диод типа Д242, индикаторную лампу типа КМ12-90 — на индикаторную лампу типа А12-1,5.

При правильном монтаже комплектующих элементов настройка зарядного устройства сводится к подбору резисторов R4 и R6. Для ре­гулировки устройства к зажимам Х2 и ХЗ подключается внешний ис­точник питания, полярность включения которого должна соответст­вовать указанной на схеме. Источник постоянного тока должен обес­печивать регулирование выходного напряжения в пределах 0…18 В.

Во время регулирования зарядное устройство должно быть отключе­но от сети переменного тока. При отсоединенном резисторе R4 и при среднем положении движка переменного резистора R7, устанавлива­ют при помощи внешнего источника тока напряжение на вольтметре 12,5 В; затем подбирают сопротивление резистора R6 так, чтобы ин­дикаторная лампа HL2 светилась на полный накал. Точность уста­новки напряжения обеспечивается в пределах ±0,2 В. После этого ре­зистор R4 устанавливают на свое место, а резистор R6 отпаивают. От внешнего источника тока на зарядное устройство подают напряже­ние 14,5 В. Затем, подбирая сопротивление резистора R4, добивают­ся такого положения, чтобы индикаторная лампа загорелась до пол­ного накала. После окончания регулирования к зарядному устройст­ву подсоединяют аккумуляторную батарею и включают его в сеть переменного тока.

 Основные технические данные зарядного устройства со световым сигнализато­ром

Номинальное напряжение питающей сети

переменного тока, В  ……………………………………….. …………………….. 127 или 220

Пределы изменения напряжения питающей

сети переменного тока, %…………………………………………………………. +10…-15

Коэффициент нелинейных искажений питающей

сети переменного тока, %, не более   ………………………………………     12

Напряжение питания от внешнего источника постоянного тока для регулирования зарядного

устройства, В………………………………………………………………………….. 0…18

Напряжение на вторичной обмотке сетевого понижающего трансформатора, В, на выводах:

4 и 10   ……………………………………………………………………………………..   15,5

4и9…………………………………………………………………………………………..   14,8

4и8…………………………………………………………………………………………..   14,2

4и7…………………………………………………………………………………………..   13,5

4и6…………………………………………………………………………………………..   12,8

4и5………………………………………………………………………………………… … 12

Зарядный ток, А   ……………………………………………………………………. .. 0…7

Мощность, потребляемая от сети при зарядке

аккумулятора, Вт, не более………………………………………………………..     90

Напряжение нижнего порога срабатывания и

отключения индикаторной лампы HL2, В……………………………………. … 12

Напряжение верхнего порога срабатывания

устройства автоматического контроля, В   …………………………………. .. 14,5

Максимальная мощность зарядного устройства, Вт   ……………………. .. 100

Переменная составляющая напряжения (эф.)

на выходе зарядного устройства, В………………………………………………     0,5

КПД, не более   ………………………………………………………………………….     0,8

Источник: И.Н.Сидоров, «Электроника дома и в саду», МРБ№1219.

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:

Популярность: 15 851 просм.

Старинное зарядное устройство. Подборка справочников из серии «автоэлектроника» Намоточные данные тр вза 10 69 у2

Подборка справочников из серии «Автоэлектроника » содержит данные о различных приборах и устройствах, используемых для проверки электрооборудования автомобиля. Приводятся принципиальные схемы и печатные платы зарядных и пуско-зарядных устройств, их описания.

Информационный обзор для автолюбителей, содержание:

Зарядные устройства. Выпуск 1: Информационный обзор для автолюбителей.
М.: НТ Пресс, 2005. -192 с.: ил. — (Автоэлектроника)
ISBN 5-477-00101-1

В книге также представлены принципиальные схемы и печатные платы зарядных устройств промышленного производства. Частные разработки помогут автолюбителям усовершенствовать и модернизировать уже имеющиеся промышленные приборы, изготовить один из предложенных вариантов или на базе огромного количества схемных решений собрать своё оригинальное устройство, объединив понравившиеся узлы и блоки из нескольких предложенных зарядных устройств.

Книга будет полезна широкому кругу автомобилистов и радиолюбителей, а также работникам ремонтных служб.

Введение

1.1. Общие сведения

2. Зарядные устройства
2.1. Общие сведения
2.2. Зарядные устройства работающие по закону Вудбриджа
2.2.1. Выпрямитель для зарядки аккумуляторов
2.2.2. Автоматическое зарядное устройство
2.3. Выпрямители полупроводниковые типа «ВПМ» и «ВПА»
2.4. Устройство зарядное
2.5. Выпрямитель для зарядки аккумуляторов «ВА-2»
2.6. Выпрямитель зарядный «ВЗУ»
2.7. Устройство зарядное «УЗ-С-12-6,3»
2.8. Выпрямительное устройство «ВУ-71М»
2.9. Зарядный аппарат «ВЗА-10-69-У2».
2.10. Универсальное зарядное устройство «УЗУ»
2.11. Устройство зарядное «Заряд-2»
2.12. Устройство питающее многоцелевого назначения «Каскад-2»
2.13. Выпрямительные устройства типа «ВСА»
2.14. Модернизация простых зарядных устройств
2.15. Зарядные устройства с лампами накаливания
2.16. Зарядное устройство — стабилизатор напряжения
2.17. Зарядное устройство на торойде от ЛАТР-2
2.18. Регулируемый источник питания для ремонта автомобильного электрооборудования и зарядки аккумуляторов
2.19. Источник для ремонта автомобильного электрооборудования и зарядки аккумуляторов
2.20. Зарядное устройство для стартерных АБ
2.21. Простое тиристорное зарядное устройство
2.22. Мощный лабораторный источник питания для ремонта электрооборудования и зарядки аккумуляторов…
2.23. Маломощное зарядное устройство
2.24. Универсальные выпрямители для зарядки АБ с электронным регулированием
2.25. Зарядное устройство
2.26. Несложное зарядное устройство на ТС-200
2.27. Зарядно-восстановительное устройство
2.28. Зарядное устройство
2.29. Десульфатирующее зарядное устройство
2.30. Подзарядное устройство «Электроника-АВС»
2.31. Зарядное устройство-автомат
2.32. Автомат для зарядки аккумуляторов
2.33. Простое автоматическое зарядное устройство
2.34. Зарядное устройство с электронной защитой

Зарядные и пуско-зарядные устройства. Выпуск 2: Информационный обзор для автолюбителей
Сост. А. Г. Ходасевич, Т. И. Ходасевич
М.: НТ Пресс, 2005.-192 с.: ил.-(Автоэлектроника).
ISBN 5-477-00102-Х

Настоящий справочник содержит данные о различных зарядных устройствах. Материал систематизирован таким образом, чтобы читатель мог обеспечить грамотную эксплуатацию, применение, ремонт и даже изготовление зарядных устройств в домашних условиях.
В книге также представлены принципиальные схемы и печатные платы зарядных устройств промышленного производства. Частные разработки помогут автолюбителям усовершенствовать и модернизировать уже имеющиеся промышленные приборы, изготовить один из предложенных вариантов или на базе огромного количества схемных решений собрать свое оригинальное устройство, объединив понравившиеся узлы и блоки из нескольких предложенных зарядных устройств.

Книга будет полезна широкому кругу автомобилистов и радиолюбителей, а также работникам ремонтных служб

Введение

1. Система электроснабжения автомобиля
1.1. Общие сведения

2. Зарядные устройства
2.1. Общие сведения
2.2. Автоматическое устройство для АБ автомобильной радиостанции..
2.3. Таймер для зарядного устройства резервного аккумулятора
2.4. Устройство подзарядное автоматическое «1П-12/6- УЗ»
2.5. Устройство подзарядное автоматическое «Искра»
2.6. Устройство зарядное «Кедр-М»
2.7. Устройство зарядное «Кедр-Авто 4А» и «Кедр-Авто 12В»
2.8. Устройство зарядное «Электроника» УЗС-П-12-6,3
2.9. Устройство зарядное «Электроника» УЗ-А-6/12-6,3
2.10. Устройство зарядное «Электроника» УЗ-А-6/12-7,5
2.11. Зарядно-разрядное устройство
2.12. Зарядно-десульфатирующий автомат для автомобильных аккумуляторов
2.13. Устройство для заряда и формирования аккумуляторов
2.14. Автоматическое устройство для зарядки и восстановления АБ
2.15. Прибор для автоматической тренировки аккумуляторов
2.16. Зарядное устройство-автомат
2.17. Зарядное устройство для продления срока службы аккумулятора.
2.18. Простое автоматическое зарядное устройство
2.19. Приставка-автомат к зарядному устройству
2.20. Маломощное зарядное устройство
2.21. Двухрежимное зарядно-разрядное устройство
2.22. Автоматическая приставка к зарядному устройству
2.23. Устройство зарядно-восстановительное «УВ31»
2.24. Импульсное зарядное устройство
2.25. Импульсное зарядное устройство
2.26. Импульсный блок питания на базе БП ПК
2.27. Измеритель заряда
2.28. Конденсаторный преобразователь напряжения с умножением тока
2.29. Источник постоянного тока «Б5-21»
2.30. Регулируемый стабилизатор тока
2.31. Регулируемый стабилизатор напряжения с ограничением по току
2.32. Лабораторный источник питания с регулировкой тока ограничения

3. Пусковые и пуско-зарядные устройства
3.1. Пусковые устройства на основе ЛАТРа
3.2. Устройство зарядно-пусковое «УЗП-С-6,3/100»
3.3. Автоматическое зарядно-пусковое устройство для автомобильного аккумулятора

Устройства и приборы для проверки и контроля электрооборудования автомобилей. Выпуск 3: Информационный обзор для автолюбителей
Сост. А. Г. Ходасевич, Т. И. Ходасевич
М.: НТ Пресс, 2005. -208 с.: ил. — (Автоэлектроника).
ISBN 5-477-00103-8

Настоящий справочник содержит данные о различных приборах и устройствах, используемых для проверки электрооборудования автомобиля. Материал систематизирован таким образом, чтобы читатель мог обеспечить грамотную эксплуатацию, применение, ремонт и даже изготовление приборов в домашних условиях.
В книге представлены принципиальные схемы и печатные платы электронных изделий используемых для проверки элекрооборудования автомобилей.
Книга будет полезна широкому кругу автомобилистов и радиолюбителей, а также работникам ремонтных служб и заводов изготавливающих электрооборудование для автомобилей.

Введение

Система обозначений приборов электрооборудования применяемая в автомобильной промышленности
Оборудование для контроля технического состояния электрооборудования автомобилей

1. Переносные стрелочные приборы для контроля технического
состояния электрооборудования автомобилей
1.1. Индикатор исправности цепей высокого напряжения
системы зажигания и свечей зажигания
1.2. Индикатор исправности свечи зажигания
1.3. Индикатор исправности свечи зажигания «Поиск-1»
1.4. Прибор автолюбителя из вольтметра
1.5. Универсальный прибор автолюбителя
1.6. Прибор для диагностики автомобиля
1.7. Автомобильный тестер
1.8. Тестер водителя
1.9. Автотестер
1.10. Аппарат переносный «Автотестер АТ»
1.11. Автотестер «А-Г»
1.12. Прибор комбинированный «Автотестер АТ-1М»
1.13. Прибор автолюбителя «КПА-1».
1.14. Прибор автолюбителя
1.15. Простой прибор автолюбителя
1.16. Самый простой измеритель угла ЗСК
1.17. Прибор автолюбителя «ПА-1»
1.18. Прибор автолюбителя «ТОР-01»
1.19. Прибор автолюбителя «ШП6»
1.20. Прибор комбинированный Ц4328
1.21. Прибор комбинированный 43102
1.22. Прибор комбинированный 43102-М2

2. Приборы для проверки якорей генераторов и стартеров
2.1. Модель Э236
2.2. Модель Э202
2.3. ППЯ модели 533

3. Приставки к цифровым мультиметрам
3.1. Мультиметр — автомобильный тахометр
3.2. Измеритель угла ЗСК — приставка к мультиметру.
3.3. Приставка к цифровому мультиметру

4. Устройсва для контроля элекрооборудования
4.1. Бортовой индикатор отклонения угла ЗСК
4.2. Индикатор качества смеси «ИКС-1»

Литература

Название: Подборка справочников из серии «Автоэлектроника»
Авторы: А. Г.Ходасевич, Т. И.Ходасевич
Год: 2005
Формат: DjVu
Количество страниц: 192+192+208
Качество: отличное
Язык: Русский
Размер: 12,1 MB (+3% вост.)

Скачать Подборка справочников из серии «Автоэлектроника»

В длительном туристском походе (пешем или велосипедном) не обойтись без освещения. Фонариков, которые подзаряжаются от электросети, надолго не хватает, а туристические маршруты проходят в основном в местах, где отсутствуют линии электропередач. Решить эту проблему поможет зарядное устройство «Турист». Для этого нужно вынуть из двух фонариков малогабаритные аккумуляторы типа Д-0.25 и вделать в зарядное устройство . 1…

Электропитание Зарядное устройство для малогабаритных элементов В. БОНДАРЕВ, А. РУКАВИШНИКОВ г. Москва Малогабаритные элементы СЦ-21, СЦ-31 и другие используются, например, в современных электронных наручных часах. Для их подзарядки и частичного восстановления работоспособности, а значит, продления срока службы, можно применить предлагаемое зарядное устройство (рис. 1). Оно обеспечивает ток зарядки 12 мА, достаточный для «обновления» элемента через 1,5…3 часа после подключения к устройству. рис. 1 На диодной матрице VD1 выполнен выпрямитель, на который подается сетевое напряжение через ограничительный резистор R1 и конденсатор С1. Резистор R2 способствует разрядке конденсатора после отключения устройства от сети. На выходе выпрямителя стоит сглаживающий конденсатор С2 и стабилитрон VD2, ограничивающий выпрямленное напряжение на уровне 6,8 В. Далее следуют источник зарядного тока, выполненный на резисторах R3, R4 и транзисторах VT1-VT3, и сигнализатор окончания зарядки, состоящий из транзистора VT4 и светодиода HL). Как только напряжение на заряжаемом элементе возрастет до 2,2 В, часть коллекторного тока транзистора VT3 потечет через цепь индикации. Зажжется светодиод HL1 и просигнализирует об окончании цикла зарядки. Вместо транзисторов VT1, VT2 можно использовать два последовательно включенных диода с прямым напряжением 0,6 В и обратным напряжением более 20 В каждый, вместо VT4 — один такой диод, а вместо диодной матрицы — любые диоды на обратное напряжение не менее 20 В и выпрямленный ток более 15 мА. Светодиод может быть любой прочий, с постоянным прямым напряжением приблизительно 1,6 В. Конденсатор С1 — бумажный, на номинальное напряжение не ниже 400 В, оксидиый конденсатор С2-К73-17 (можно К50-6 на напряжение не ниже 15 В). Детали устройства смонтированы на печатной плате (рис. 2), которая помещена в корпус из полистирола. На корпусе укреплена сетевая вилка ХР1 и установлены контакты для подключения элемента. (Радио…)1…

Автомобильная электроника ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ К.СЕЛЮГИН, г.Новороссийск, Краснодарского края. Кислотные аккумуляторы «не любят длительного пребывания без работы». Глубокий саморазряд бывает губителен для них. Если авто ставится на долгосрочную стоянку, то возникает проблема: что совершать с аккумулятором. Его либо отдают кому-нибудь в работу, либо продают, что одинаково неудобно. Я предлагаю довольно простое устройство , которое может служить как для зарядки аккумуляторов, так и для их долгосрочного хранения в рабочем состоянии. Со вторичной обмотки трансформатора Т1, ток в которой ограничен включением последовательно с первичной обмоткой балластного конденсатора (С1 или С1+С2), ток подается на диодно-тиристорный мост, нагрузкой которого является аккумуляторная батарея (GB1). В качестве регулирующего элемента применен автомобильный регулятор напряжения генератора (РНГ) на 14 В любого типа, предназначенный для генераторов с заземленной щеткой. Мною опробованы регулятор типа 121.3702 и интегральный -Я112А. При использовании «интегралки» выводы «Б» и «В» соединяются совместно и с «+» GB1. Вывод «Ш» соединяется с цепью управляющих электродов тиристоров. Таким образом, на аккумуляторной батарее поддерживается напряжение 14В при зарядном токе, определяемом емкостью конденсатора С2, которая ориентировочно рассчитывается по формуле: где Iз — зарядный ток (А), U2 — напряжение вторичной обмотки при»нормальном»включении трансформатора (В), U1 — напряжение сети. Трансформатор — любой, мощностью 150…250 ВА, с напряжением на вторичной обмотке 20…36 В. Диоды моста — любые на номинальный ток не менее 10 А. Тиристоры — КУ202 В, Г и т.д. S1 служит для переключения режимов зарядки и хранения. Ток зарядки выбирается равным 0,1 от численного значения емкости аккумулятора, а ток хранения — 1…1.5А. Если есть вероятность, то периодически, примерно один раз в две недели, желательно производить разряд аккумуляторной батареи током 2Iз с контролем температуры электролита. Настройки устройство прак1…

Предлагаемое зарядное устройство разработано для зарядки стабильным током в первую очередь шахтерских аккумуляторов, именуемых в народе «коногонкой». Саморазряд у этих аккумуляторов очень большой. А это означает, что уже через месяц, более того без нагрузки тот самый аккумулятор надобно заряжать. Устройство несложно доработать и для зарядки 12-вольтовых аккумуляторов, подходит оно (без доработки) и для зарядки 6-вольтовых аккумуляторов. Схема зарядного устройства очень проста (см. рисунок). Выпрямитель и трансформатор на схеме не показаны. Вторичная обмотка обеспечивает ток в нагрузке более 3 А при напряжении 12 В. Выпрямитель мостового типа на диодах Д242А, фильтрующий конденсатор — 2000 мкФх50 В (К50-6). Полевой транзистор типа КП302Б (2П302Б, КП302БМ) с начальным током стока 20-30 мА. Стабилитрон VD1 типа Д818 (Д809). Транзистор типа КТ825 с любой буквой. Его можно сменить схемой Дарлингтона, например, КТ818А и КТ814А и т.д. Резистор R1 типа МЛТ-0,25; резистор R2 типа ППЗ-14, но полностью подойдет и с графитовым покрытием; R3 — проволочный (нихром — 0,056 Ом/см). Транзистор VT2 размещен на ребристом теплоотводе с охлаждающей поверхностью приблизительно 700 см. Электролитический конденсатор С1 любого типа. Конструктивно схема выполнена на печатной плате, расположенной вблизи транзистора VT2. Чтобы заряжать и 12-вольтовые аккумуляторы, следует предусмотреть вероятность увеличения на 6 В переменного напряжения на вторичной обмотке сетевого транзистора зарядного устройства. Данную схему использовали так же, как приставку к блоку питания (подойдет и не стабилизированный источник напряжения). Достоинство данной схемы — не боится коротких замыканий по выходу, поскольку представляет собой фактически генератор стабильного тока. Величина этого тока зависит в первую очередь от смещения, которое устанавливают переменным резисторов R2. Схема аналогична включению с общей базой в усилителях мощности звуковых частот. Иногда транзисторы типа КТ825 переходят в режим генерации. Поэтому при длинном проводнике, ведущем от базы транзистора VT2 к движку резистора R2, следует включить прибавочный резистор сопротивлением до 1 кОм. Его припаивают непосредственно к отводу базы транзистора VT2. А.Г.Зызюк, г.Луцк. 1…

Электропитание Автоматическое зарядное устройство для Ni-Cd-аккумуляторов Huynh Trung Hung, Париж, Франция Хотя понятно много способов эффективной зарядки никель-кадмиевых (аккумуляторных) батарей, описываемая схема уникальна тем, что объединяет почти все их преимущества. Так, она вырабатывает постоянный зарядный ток, роль которого может лежать в диапазоне 0,4-1,0 А. Схема может работать либо от сети переменного тока 220 В, либо от 12-В батареи. Заряжаемая батарея защищена от перезаряда благодаря автоматическому отключению схемы при достижении заданного уровня напряжения на батарее. Более того, тот самый уровень можно подстраивать. Наконец, схема недорога и защищена от коротких замыканий. Если батарея разряжена, то напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя U1 будет ниже напряжения на неинвертирующем входе, устанавливаемом посредством потенциометра R1 (см. рисунок). Вследствие этого выходное напряжение U1 будет примерно равно положительному напряжению питания, что приведет к отпиранию транзистора Q1, а также транзистора Q2, который будет работать в режиме генератора постоянного зарядного тока. Уровень этого тока можно найти из соотношения (Vd-Vbe)/R6, где Vd-напряжение между его базой и эмиттером. Этим током, протекающим дальше через диод D8, и заряжается Ni-Cd-батарея. При этом будет пылать светодиод D7, индицируя тем самым протекание процесса зарядки, и являясь индикатором рабочего режима. По мере зарядки батареи напряжение на ней увеличивается, что приводит к возрастанию напряжения на инвертирующем входе U1, пока оно не сравняется с Vin. В тот самый момент выходное напряжение U1 падает до потенциала земли, и транзисторы Q1 и Q2 запираются, предотвращая тем самым перезаряд батареи. Задаваемый предельный уровень выходного напряжения, Vout, можно вычислить из соотношения Vout=Vin(R7+R8)/R8. При приведенных значениях компонентов схема вырабатывает зарядный ток 400 мА, который можно изменять, подбирая R6 до достижения максимального значения, равного 1 А. Задаваемый уровень зарядного напряжения следует устанавливать при отключенной батарее. Диод D8 предотвращает разряд в обратном направлении в случае отключения сети или 12-В источника питания. Для 7,2-В Ni-Cd-батареи, задаваемое роль 1…

Данное зарядное устройство (ЗУ) рассчитано на зарядку аккумуляторов емкостью до 10 А-ч. «Сердцем» устройства является интегральный стабилизатор напряжения DA1 и транзисторы VT1 и VT2, образующие генератор тока. Ток задается резисторами R3 и R4. Переключателем SA1 можно изменять величину тока (1 или 0,08 А). При указанном положении SA1 задается ток 1 А, который является зарядным (0,1 от емкости), а 0,08 А — подзарядным для аккумулятора 10 Ач. VT3 и VT4 сообща с HL2 и HL3 образуют цепи индикации соответствующего режима. Детали. Диоды — КД202 или любые другие средней мощности. Вместо КТ817 можно установить KT815, КТ604; вместо КТ805А — КТ805АМ, БМ или любые другие п-р-п мощные транзисторы. Трансформатор — любой со вторичной обмоткой на 15…18 В, рассчитанной на ток 2…4 A. VT2 надобно установить на радиаторе. Налаживание. Вместо аккумулятора к клеммам GB1 подключают амперметр и подбирают R1 и R2 до получения нужного значения тока. И.САГИДОВ, с.Щара, Дагестан,1…

После двух месяцев эксплуатации вышло из строя «безымянное» зарядное устройство к карманному проигрывателю MPEG4/MP3/WMA. Схемы его, конечно, не было, поэтому пришлось составить ее по монтажной плате. Нумерация активных элементов на ней (рис.1) — условная, остальные соответствуют надписям на печатной плате. Узел преобразователя напряжения реализован на маломощном высоковольтном транзисторе VT1 типа MJE13001, узел стабилизации выходного напряжения произведен на транзисторе VT2 и оптроне VU1. Кроме того, транзистор VT2 защищает VT1 от перегрузки. Транзистор VT3 предназначен для индикации окончания зарядки аккумуляторов. При осмотре изделия оказалось, что транзистор VT1 «ушел на обрыв», a VT2 — пробит. Сгорел также резистор R1. На поиск и устранение неисправностей ушло не более 15 минут. Но при грамотном ремонте любою радиоэлектронного изделия обычно недостаточно одного лишь устранения неисправностей, надобно ещё узнать причины их возникновения, чтобы подобное не повторилось. Как оказалось, во час работы зарядного устройства более того при отключенной нагрузке и открытом корпусе транзистор VT1, выполненный в корпусе ТО-92, разогревался до температуры приблизительно 90°С. Поскольку, поблизости не было более мощных транзисторов, подходящих на замену MJE13001, я решил приклеить к нему небольшой теплоотвод. Фотография зарядного устройства показана на рис.2. Дюралюминиевый радиатор размерами 37x15x1 мм приклеен к корпусу транзистора теллопроводящим клеем «Радиал». Этим же клеем можно приклеить радиатор и к монтажной плате. С теплоотводом температура корпуса транзистора снизилась до 45…50°С. Причина изначально сильного нагрева транзистора VT1. быть может, кроется в «упрощении» при сборке его демпферной цепи. Рисунок и топология печатной платы дают основание полагать, что вместо резистора R10 сопротивлением 100 кОм в коллекторной цепи транзистора VT1 должны стоять два конденсатора и диод. Это зарядное устройство на холостом ходу потребляет от сети 220 В ток приблизительно 3.5 мА. а при токе нагрузки 200 мА — приблизительно 18 мА. После несложных вычислений видно, что его КПД — приблизительно 25%. Правильно спроектированный маломощный лине1…

Многие из нас для освещения в случае отключения электроэнергии используют импортные фонари и светильники. Источник питания в них — герметичные кислотно-свинцовые аккумуляторные батареи небольшой емкости, для зарядки которых применяют встроенные примитивные зарядные устройства, не обеспечивающие нормального режима. В результате срок службы батареи немаловажно уменьшается. Поэтому надобно применять более совершенные зарядные устройства, исключающие возможную перезарядку батареи. Подавляющее большинство промышленных зарядных устройств ориентировано на эксплуатацию совместно с автомобильными аккумуляторными батареями, поэтому их применение для зарядки батарей малой емкости нецелесообразно. Применение специализированных импортных микросхем экономически невыгодно, поскольку цена(у) такой микросхемы порой в несколько раз превышает цена(у) самого аккумулятора. Автор предлагает свой вариант зарядного устройства для подобных аккумуляторных батарей. Мощность, выделяемая на этих резисторах, Р = R.Iзар2 = 7,5. 0,16 = 1,2 Вт. Для уменьшения степени нагрева в ЗУ применены два резистора по 15 Ом мощностью 2 Вт, включенных параллельно. Вычислим сопротивление резистора R9: R9=Uобр VT2 . R10/(Iзар. R — Uобр VT2)=0,6 . 200/(0,4 . 7,5 — 0.6) = 50 Ом. Выбираем резистор с ближайшим к рассчитанному сопротивлением 51 Ом. В устройстве применены импортные оксидные конденсаторы Реле JZC-20F с напряжением срабатывания 12 В. Можно применить и другое реле, имеющееся в наличии, однако в этом случае придется подкорректировать печатную плату. Диоды 1N4007 (VD1 — VD5) заменимы любыми, выдерживающими ток, минимум вдвое больший зарядного. Указанные на схеме транзисторы допустимо заместить на любые из серий КТ503 (VTI) и KT3I02 (VT2). Вместо микросхемы КР142ЕН12А можно использовать импортный аналог LM317T. В любом случае ее надобно разместить на теплоотводе, площадь которого зависит от зарядного тока, напряжения на конденсаторе С1 и АБ. В авторском варианте использован теплоотвод размерами 60×80 мм. Трансформатор Т1 должен обеспечивать на вторичной обмотке переменное напряжение 14…17 В при токе нагрузки приблизительно 0,5 А. Возможно применение трансформатора с большим выходным напряжением, 1…

Недавно мне удалось забежать вовнутрь небольшой коробочки, изготовленной (по надписям на деталях) примерно 1970 г. Это было исправное ЗУ для 6-вольтовой аккумуляторной батареи мотоцикла «ИЖ-Юпитер» (см. рисунок)! Почему ЗУ сохранилось, ведь множество схем 80-90 гг. изготовления давнехонько сгорели? Силовой трансформатор Т1 включен «классически» — с переключателем напряжения сети S1. Вторичная обмотка Т1 имеет отвод от середины и подключена к двухполупериодному выпрямителю на селеновых выпрямительных диодах VD1,2. Общая точка диодов («минус» выхода) соединена с корпусом, поэтому выпрямительные шайбы закреплены непосредственно на металлическом корпусе, что существенно облегчает их тепловой режим. Заметим, что селеновые шайбы после перегрузки могли «залечивать» участки перегрева, что не характерно для современных полупроводников. После выпрямительных диодов включена цепочка проволочных сопротивлений, выполненных намоткой на двухваттных сопротивлениях типа ВС. Именно это новшество защитило ЗУ от выхода из строя при неизбежных в эксплуатации КЗ и переполюсовках! Выпрямленный ток проходит через резистор R1 и соединенную с ним параллельно сигнальную лампу НИ. Дальше в цепь «плюсового» провода включен резистор R2, который может шунтироваться переключателем S2. При зарядке батареи аккумуляторов (6 В) S2 должен быть замкнут и ток ограничивается только резистором R1. При зарядке одного элемента батареи (2 В) переключатель S2 разрывает шунтирующую цепь и сила тока ограничивается уже двумя последовательно соединенными резисторами R1 и R2. Такой режим работы позволяет «довести» каждый ингредиент батареи до номинального заряда (раньше на аккумуляторных батареях были доступны клеммы каждого элемента), что помогало увеличить срок службы батареи. В обоих режимах лампа НИ индицирует прохождение тока, это позволяет без амперметра диагностировать качество контактов или отсутствие напряжения в розетке сети. Такая схема ЗУ есть промежуточным звеном между сжигаемыми («совковыми») и надежными конструкциями . Создана она, видимо, после хрущевской «оттепели». По каким же причинам позже начали множить конструкции ЗУ без ограничительных элементов после выпрямителя (такие схемы повреждались как при КЗ выхода, так и при переполюсовке более того без включения в электросеть)?! Причины были не только экономические (продать большое1…

Автомобильная электроника ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАРТЕРНЫХ БАТАРЕЙ АККУМУЛЯТОРОВ Простейшее зарядное устройство для автомобильных и мотоциклетных аккумуляторных батарей, как правило, состоит из понижающего трансформатора и подключенного к его вторичной обмотке двухполупериодного выпрямителя . Последовательно с батареей включают мощный реостат для установки необходимого зарядного тока. Однако такая конструкция получается очень громоздкой и излишне энергоемкой, а другое способы регулирования зарядного тока обычно ее существенно усложняют. В промышленных зарядных устройствах для выпрямления зарядного тока и изменения его значения иногда применяют тринисторы КУ202Г. Здесь следует отметить, что прямое напряжение на включенных тринисторах при большом зарядном токе может добиваться 1,5 В. Из-за этого они сильно нагреваются, а по паспорту температура корпуса тринистора не должна превышать +85°С. В таких устройствах приходится принимать меры по ограничению и температурной стабилизации зарядного тока, что приводит к дальнейшему их усложнению и удорожанию. Описываемое ниже сравнительно простое зарядное устройство имеет широкие пределы регулирования зарядного тока — практически от нуля до 10 А — и может быть использовано для зарядки различных стартерных батарей аккумуляторов на напряжение 12 В. В основу устройства (см. схему) положен симисторный регулятор, опубликованный в , с дополнительно введенными маломощным диодным мостом VD1 — VD4 и резисторами R3 и R5. После подключения устройства к сети при плюсовом ее полупериоде (плюс на верхнем по схеме проводе) начинает заряжаться конденсатор С2 через резистор R3, диод VD1 и последовательно соединенные резисторы R1 и R2. При минусовом полупериоде сети тот самый конденсатор заряжается через те же резисторы R2 и R1, диод VD2 и резистор R5. В обоих случаях конденсатор заряжается до одного и того же напряжения, меняется только полярность зарядки. Как только напряжение на конденсато-ре достигнет порога зажигания неоновой лампы HL1, она зажигается и конденсатор быстро разряжается через лампу и управляющий электрод сммистора VS1. При этом симистор открывается. В конце полупериода симистор закрывается. Описанный процесс повторяется в каждом полупериоде 1…

Электропитание РЕГЕНЕРАЦИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И БАТАРЕЙ И. АЛИМОВ Амурская обл. Идея восстановления разряженных гальванических элементов подобно аккумуляторным батареям не нова. Восстанавливают элементы с помощью специальных зарядных устройств. Практически установлено, что лучше других поддаются регенерации наиболее распространенные стаканчиковые марганцево-цинковые элементы и батареи, такие, как 3336Л (КБС-Л-0,5), 3336Х (КБС-Х-0,7), 373, 336. Хуже восстанавливаются галетные марганцево-цинковые батареи «Крона ВЦ», БАСГ и другие. Наилучший способ регенерации химических источников питания — пропускание через них асимметричного переменного тока, имеющего положительную постоянную составляющую. Простейшим источником асимметричного тока является однополупериодный выпрямитель на диоде, шунтированном резистором. Выпрямитель подключают к вторичной низковольтной (5-10 в) обмотке понижающего трансформатора, питающегося от сети переменного тока. Однако такое зарядное устройство имеет невысокий к. п. д.- приблизительно 10% и, кроме этого, заряжаемая батарея при Случайном отключении напряжения, питающего трансформатор, может разряжаться. Лучших результатов можно добиться, если применять зарядное устройство , выполненное по схеме, представленной на рис.1. В этом устройстве вторичная обмотка II питает два отдельных выпрямителя на диодах Д1 и Д2, к выходам которых подключены две заряжаемые батареи Б1 и Б2. рис. 1 Параллельно диодам Д1 и Д2 включены конденсаторы C1 и С2. На рис. 2 показана осциллограмма тока, проходящего через батарею. Заштрихованная часть периода — это час, в течение которого через батарею протекают импульсы разрядного тока. рис. 2 Эти импульсы, очевидно, особым образом влияют на ход электрохимических процессов в активных материалах гальванических элементов. Процессы, происходящие при этом, ещё недостаточно изучены и описания их нет в популярной литературе. При отсутствии импульсов разрядного тока (что бывает при отсоединении конденсатора, включенного параллельно диоду) регенерация элементов практически прекращалась. Опытным1…

Запуск двигателя автомобиля с изношенным аккумулятором в зимнее час требует много времени. Плотность электролита после длительного хранения существенно уменьшается, появление крупнокристаллической сульфатации повышает внутреннее сопротивление аккумулятора, снижая его стартовый ток. Вдобавок, зимой увеличивается вязкость машинного масла, что требует от источника пускового тока большей стартовой мощности. Выходов из этого положения несколько: — подогреть масло в картере; — «прикурить» от прочий машины с хорошим аккумулятором; — завести «с толкача»; — ожидать потепления. — использовать пусковое зарядное устройство (ПЗУ). Последний вариант наиболее предпочтителен при хранении автомобиля на платной стоянке или в гараже, где есть подводка сети Кроме того. ПЗУ позволит не только запустить автомашина, но и ускоренно воссоздать и зарядить не один аккумулятор. В большинстве промышленных ПЗУ стартовый аккумулятор подзаряжается от блока питания небольшой мощности (номинальный ток- 3…5 А), которого недостаточно для прямого отбора тока стартером автомобиля Хотя емкость внутренних стартерных аккумуляторов ПЗУ очень велика (до 240 Ач), после нескольких пусков они все равно «садятся», а ускоренно воссоздать их заряд невозможно. Масса такого блока превышает 200 кг, так что подкатить его к машине нелегко и вдвоем. Пусковое зарядно-восстановительное устройство (ПЗВУ), предложенное лабораторией «Автоматики и телемеханики» иркутского Центра технического творчества молодежи, отличается от заводского прототипа небольшой массой и автоматически поддерживает рабочее состояние аккумулятора, независимо от времени хранения и времени использования. Даже при отсутствии внутреннего аккумулятора ПЗВУ способно кратковременно отдавать пусковой ток до 100 А. Режим регенерации представляет собой чередование равных по времени им- пульсов тока и пауз, что ускоряет восстановление пластин и снижает температуру электролита со снижением выброса сероводорода и кислорода в атмосферу. Схема пускового зарядного устройства (рис.1) состоит из симисторного регулятора напряжения (VS1). силового трансформатора (T1), выпрямителя на мощных диодах (VD3, VD4) и стартерного аккумулятора (GB1). Ток буферной подзарядки устанавливается регулятором тока на симисторе VS1, ток которого в зависимости от емкости акк1…

Электропитание Применение интегрального таймера для автоматического контроля напряжения при зарядке аккумуляторов Макгоуэн Фирма Stoelting Co. (Чикаго, шт. Иллинойс) На основе интегрального таймера типа 555 можно собрать автоматическое зарядное устройство для аккумуляторных батарей. Назначением такого зарядного устройства является поддержание в полностью заряженном состоянии резервной аккумуляторной батареи для питания какого-либо измерительного устройства. Такая батарея постоянно остается подключенной к сети переменного тока независимо от того, используется она в в данный момент для питания устройства или нет. В автоматическом зарядном устройстве из состава схемы интегрального таймера используются оба компаратора, логический триггер и мощный выходной усилитель. Опорный стабилитрон D1 при посредстве внутреннего резистивного делителя, имеющегося в ИС таймера, подает опорные напряжения на оба компаратора. Напряжение на выходе таймера (вывод 3) переключается между уровнями 0 и 10 В. При калибровке схемы вместо батареи никель-кадмиевых аккумуляторов включают регулируемый источник напряжения постоянного тока. Потенциометр «Выключение» устанавливают на требуемое конечное напряжение зарядки батареи (обычно 1,4 В на элемент), в потенциометр «Включение» — на требуемое начальное напряжение зарядки (обычно 1,3 В на элемент). Резистор R1 сдерживает рабочий ток схемы на уровне менее 200 мА при любых условиях. Диод D2 предотвращает разряд батареи через таймер, когда последний пребывает в состоянии «выключено». Конденсатор служит для блокировки колебаний во час перехода схемы в состояние «выключено». Если требуется, делитель в цепи обратной связи можно развязать емкостью, чтобы улучшить помехозащищенность схемы во час переходных процессов. 1…

Автомобильная электроника Схема десульфатирующего зарядного устройства Схема десульфатирующего зарядного устройства предложена Самунджи и Л. Симеоновым. Зарядное устройство выполнено но схеме одпополупериодного выпрямителя на диоде VI с параметрической стабилизацией напряжения (V2) и усилителем тока (V3, V4). Сигнальная лампочка Н1 горит при включенном в сеть трансформаторе. Средний зарядный ток приблизительно 1,8 А регулируется подбором резистора R3. Разрядный ток задается резистором R1. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора равно 21 В (амплитудное важность 28 В). Напряжение на аккумуляторе при номинальном зарядном токе равно 14 В. Поэтому зарядный ток аккумулятора возникает лишь тогда, когда амплитуда выходного напряжения усилителя тока превысит напряжение аккумулятора. За пора одного периода переменного напряжения формируется один импульс зарядного то-ка в течение времени Тi. Разряд аккумулятора происходит в течение времени Тз= 2Тi. Поэтому амперметр показывает среднее важность зарядного тока, равное примерно одной трети от амплитудного значения суммарного зарядного и разрядного токов. В зарядном ycтройстве можно использовать трансформатор ТС-200 от телевизора. Вторичные обмотки с обеих катушек трансформатора снимают и проводом ПЭВ-2 1,5 мм наматывают новую обмотку, состоящую из 74 витков (по 37 витков на каждой катушке). Транзистор V4 устанавливают на радиатор с эффективной площадью поверхности приблизительно 200 см кв. Детали: Диоды VI типа Д242А. Д243А, Д245А. Д305, V2 один или два включенных последовательно стабилитрона Д814А, V5 типа Д226: транзисторы V3 типа КТ803А, V4 типа КТ803А или КТ808А. При настройке зарядного устройства следует подобрать напряжение на базе транзистора V3. Это напряжение снимается с движка потенциометра (470 Ом), подключенного параллельно стабилитрону V2. В этом случае резистор R2 выбирают с сопротивлением приблизительно 500 Ом. Перемещением движка потенциометра добиваются, чтобы среднее важность зарядного тока разнялось 1,8 А.1…

Электропитание ЗАРЯДКА СТАБИЛЬНЫМ ТОКОМ Существует несколько методов зарядки аккумуляторов: постоянным током с контролем напряжения на заряжаемом аккумуляторе; при постоянном напряжении, контролируя ток зарядки; по Вубриджу (правилу ампер-часов) и др. Каждый из перечисленных способов имеет как преимущества, так и недостатки. Справедливости ради следует отметить, что самым распространенным, да и надежным, остается все же зарядка постоянным током. Появление микросхемных стабилизаторов напряжения, позволяющих работать в режиме стабилизации тока, делает применение этого способа ещё более привлекательным. Кроме того, только зарядка постоянным током обеспечивает наилучшее восстановление емкости аккумулятора, когда процесс разбивают, как правило, на две ступени: заряжают номинальным током и вдвое меньшим. Например, номинальное напряжение батареи из четырех аккумуляторов Д-0,25 емкостью 250 мА-ч — 4,8…5 В. Номинальный зарядный ток обычно выбирают равным 0,1 от емкости — 25 мА. Заряжают таким током до тех пор, пока напряжение на аккумуляторной батарее не достигнет 5,7…5,8 В при подключенных клеммах зарядного устройства, а далее в течение двух-трех часов продолжают заряжать током приблизительно 12 мА. Зарядное устройство (см. схему) питают выпрямленным напряжением 12В. Сопротивление токоограничительных резисторов рассчитывают по формуле: R = Uст / I, где Uст — напряжение стабилизации микросхемного стабилизатора; I -зарядный ток. В рассматриваемом случае Ucт = 1,25 В; соответственно сопротивление резисторов — R1 = 1,25 / 0,025 = = 50 Ом, R2= 1,25/0,0125 =100 Ом. В устройстве можно применить микросхемы SD1083, SD1084, ND1083 или ND1084. Стабилизатор надобно установить на теплоотвод. Можно снизить напряжение питания зарядного устройства и тем самым уменьшить выделяемую на стабилизаторе мощность, однако целесообразно питать таким напряжением, чтобы иметь вероятность заряжать и другие типы аккумуляторных батарей. От редакции. Близкий аналог стабилизатора SD1083 — отечественная микросхема КР142ЕН22. Применим и стабилизатор КР142ЕН12. В. СЕВАСТЬЯНОВ, г. Воронеж (Радио 12-98)1…

Автомобильная электроника ЗАРЯДКА АККУМУЛЯТОРОВ АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ Значительно лучших эксплуатационных характеристик аккумуляторов можно достичь, если их зарядку производить асимметричным томом. Схема устройства зарядки, реализующая такой принцип, показана на рисунке. При положительном полупериоде входного переменного напряжения ток протекает через элементы VD1, R1 и стабилизируется диодом VD2. Часть стабилизированного напряжения через переменный резистор R3 подается на базу транзистора VT2. Транзисторы VT2 и VT4 нижнего плеча устройства работают как генератор тока, величина которого зависит от сопротивления резистора R4 и напряжения на базе VT2. Зарядный ток в цепи аккумулятора протекает по элементам VD3, SA1.1, РА1, SA1.2, аккумулятор, коллекторный перепад транзистора VT4, R4. При отрицательном полупериоде переменного напряжения на диоде VD1 рабо-та устройства аналогична, но работает верхнее плечо — VD1 стабилизирует отрицательное напряжение, которое регулирует протекающий по аккумулятору ток в обратном напряжении (ток разрядки). Показанный на схеме миллиамперметр РА1 используется при первоначальной настройке, в дальнейшем его можно отключить, переведя переключатель в другое положение. Такое зарядное устройство обладает следующими преимуществами:1. Зарядный и разрядный токи можно регулировать независимо товарищ от друга. Следова-тельно, в данном устройстве может быть применять аккумуляторы с различной величиной энергоемкости.2. При каких-либо пропаданиях переменного напряжения каждое из плеч закрывается и через аккумулятор ток не протекает, что защищает аккумулятор от самопроизвольной разрядки. В данном устройстве из отечественных элементов можно применить в качестве VD1 и VD2 — KC133A, VT1 и VT2 — КТ315Б или КТ503Б. Остальные элементы выбираются в зависимости от зарядного тока. Если он не превышает 100 мА, то в качестве транзисторов VT3 и VT4 следует применить КГ815 или КТ807 с любыми буквенными индексами (расположить на теплоотводе с площадью теплорассеиваюшей поверхности 5…15 кв.см), а в качестве диодов VD3 и VD4 — Д226, КД105 тоже с любыми буквенными индексами.1…

Я убедился на себе в достоинствах «живой» (лечение насморка, ангины) и «мертвой» (полиартрита) воды. Однако если использовать водопроводную воду (хлорированную), то при обработке она закипает и образует буро-зеленую пену (минеральные соли + хлор) один вид которой способен на корню «потопить» идею . Правда, сразу разделив воду на фракции («живую» и «мертвую»), можно профильтровать каждую в отдельности и отделаться от этой пены, но все же это вызывает сомнения в качестве полученной воды. Чтобы обойтись без пены, лучше использовать колодезную или минеральную воду (не газированную) и уж в крайнем случае, кипяченую (остуженную и профильтрованную) водопроводную воду. Вы падение осадка — нормальное явление. Для хранения влага должна отстояться (в отдельных сосудах), после чего се нужно осторожно спить. Хранить готовую воду лучше всего в холодильнике. Сам метод в принципе исключает применение дистиллированной или дождевой (снеговой) воды, так как она не содержит растворенных солей. Для получения «живой» и «мертвой» воды методом электролиза довольно тока 5 мА. Поэтому установка может питаться от сети (рис.1а), аккумуляторов (рис.1б) или гальванических элементов (рис.1 в). Гасящие конденсаторы С1.С2 (рис.1 а) используются типов К73-17, К40У-9 или БМТ-2. Конденсаторы можно сменить одним резистором (43 кОм, 2,2 Вт). Конструктивное использование устройства показано на рис.2. В нем применяется «ущербная» («неприемная») стеклянная банка 9 емкостью 1 л с подходящей крышкой1. Для крепления мешочка 4 с «мертвой» (*+») водой служат «крокодилы»3. Мешочек 4 можно сменить стаканчиком из обожженной, но неглазурованной глины. 8 крышке 1 предусмотрены отверстия 6, что позволяет заливать воду в собранное устройство поочередно (сначала у плюсового, потом у минусового электрода) через лейку и обеспечивает выход газов, образующихся при электролизе. Верхняя крышка 2 предохраняет от случайного прикосновения к высоковольтным цепям. Распорка 7 необходима, чтобы полиэтиленовая крышка 1 не прогибалась при нажатии пальцами на «крокодилы»3. К ней также крепится шурупом крышка2. Другие элементы конструкции крепятся саморезами 02,5 мм в проколотые шилом отверстия в полиэтиленовой крышке1.1…

Разработанное автоматическое зарядное устройство (АЗУ) позволяет заряжать малогабаритные аккумуляторы МРЗ-плееров. цифровых фотокамер, фонарей и т.д. от сети. Применение ею позволяет отказаться от нескольких зарядных устройств и производить полную разрядку аккумуляторов с поставленной задачей устранения «эффекта памяти», которым обладают просторно распространенные никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы. АЗУ реализует патент РФ на полезную модель №49900 от 04.08.2006 г. Прототипом для него послужило зарядное устройство из . Основные особенности АЗУ обеспечиваются применением интегральной микросхемы TL431 (регулируемого стабилитрона) и использованием генератора переменного тока на основе реактивного элемента (в данном варианте — конденсатора). АЗУ обеспечивает зарядку «пальчиковых» аккумуляторов типоразмеров AAA и АА стабильным током 155 мА от сети (220 8, 50 Гц). Оно может использоваться и при меньших значениях напряжения сети с пропорциональным уменьшением зарядного тока. Стабильность зарядного тока всецело определяется стабильностью рис.1 питающего АЗУ переменного напряжения.В начале заряда батареи аккумуляторов светится сигнальный светодиод, перед окончанием зарядки он начинает мигать, а потом полностью выключается. АЗУ обеспечивает автоматическое снижение зарядного тока (не менее, чем на порядок) при достижении ЭДС заряженной батареи и световую индикацию этого режима. В автономном режиме работы (без подключения к сети) производится автоматический разряд аккумулятора до напряжения приблизительно 0,6 В со световой индикацией процесса. При полностью заряженном аккумуляторе такой разряд начинается с тока примерно 200 мА. Разряд всей батареи аккумуляторов нерационален, т.к. может усугублять не идентичность составляющих ее аккумуляторов. Схема АЗУ показана на рис.1. Устройство содержит: — токоограничивающие конденсаторы С1. С2; — резисторы защиты R1, R2; — мостовой выпрямитель VD1; — цепи регулирования и индикации СЗ, R3. HL1, R4, R5, VD3, DA1, VS1, VT1; — развязывающий диод VD2; — цепи заряда R6. R7| C4, G81; — цепи разряда К1. R8. HL2. SB1. GB1. Работает АЗУ следующим образом. Конденсаторы С1 и С2 для переменного тока являются реактивными балластными сопротивлениями и за счет этого обеспечивают ток примерно 155 мА. Для разрядки конденсаторов после выключения устройства служит резистор R1, шунтирующий конденсаторы. Резистор R2 сдерживает амплитуду пускового тока при1…

Электропитание Использование оптрона в цепи обратной связи стабилизатора напряжения или зарядного устройства L. A. Cherkason. Фирма Mt. ISA Mines L>td. (Квинсленд, Австралия) Простая недорогая схема, которая одновременно выполняет функции стабилизатора и зарядного устройства для малоемкостных аккумуляторов, может быть собрана без применения сложных датчиков напряжения. В этой схеме диод (излучатель) оптрона, включенный в несложную цепь обратной связи, воспринимает изменения выходного напряжения. Схема формирует стабилизированное выходное напряжение 12,7 В при токе 50 мА и может быть использована для зарядки аккумуляторов с сохранением предельных величин тока и напряжения, которые довольно просто изменяются. Оптрон является оптимальным устройство м с точки зрения его применения в качестве датчика напряжения. Диод воспринимает выходное напряжение, не нагружая схему и не нарушая нормального рабочего режима, а напряжение на нем не изменяется и имеет сравнительно небольшое роль при любых изменениях токов зарядки или нагрузки. Как показано на схеме, диодный мост и конденсатор C1 выпрямляют и фильтруют входное напряжение переменного тока. Предположим, что схема работает как зарядное устройство . При неполном заряде аккумулятора напряжение на нем ниже 12,7 В (Vz+Vd). Это напряжение устанавливается путем выбора соответствующего кремниевого стабилитрона, который включен последовательно с диодом оптрона. В этом случае последовательный транзистор 1N2270 открывается и пропускает ток в аккумулятор. Ток 1A ограничивается главным образом 220-Ом резистором. Когда напряжение аккумулятора превышает роль (Vz+Vd), стабилитрон включается, и ток Iz протекает через диод оптрона, включая фототранзистор и запирая последовательный транзистор Q. В отсутствие аккумулятора, когда схема работает в режиме стабилизатора, ток поступает в нагрузку при напряжении 12,7 В. При этом, конечно, выходной ток зависит в основном от сопротивления нагрузки. Напряжение пульсаций равно 25 мВ в режиме стабилизации и 1 мВ в режиме зарядки. Схема обеспечивает стабилизацию 30 мВ/В при изменении напряжения и 8 мВ/мА при изменении нагрузки в пределах от 5 до 301…

В последнее час в продаже появилось большое количество различных зарядных устройств (ЗУ). Многие из них обеспечивают зарядный ток. численно равный 1/10 от емкости аккумулятора. Зарядка при этом длится12. ..18 часов, что многих прямо не устраивает. Для удовлетворения требований рынка разработаны «ускоренные» зарядные устройства. Например, ЗУ «FOCUSRAY». модель 85 (рис.1), представляет собой автоматическое зарядное устройство для ускоренной зарядки, смонтированное в корпусе с сетевой вилкой и позволяющее заряжать одновременно два аккумулятора типа 6F22 («Ника») или четыре NiCd или NiMH аккумулятора типоразмеров AAA или АА (316) током до 1000 мА. На корпусе ЗУ, напротив каждого аккумуляторного гнезда, в кассете имеется свой светодиод. индицирующий режим работы ЗУ. При отсутствии аккумулятора он не светится, при зарядке — мигает, по окончании зарядки светит постоянно. Естественно, наиболее полноценная работа батареи аккумуляторов происходит тогда, когда аккумуляторы одинаковые. При этом заряд и разряд происходят одновременно, и полностью используется их ресурс как источника питания. На практике такая идеальная ситуация почти не встречается, и приходится либо подбирать аккумуляторы для батареи, пользуясь приборами, либо «приучать» аккумуляторы к совместной работе. Для этого необходимо: — взять однотипные аккумуляторы с одинаковой емкостью и, желательно, из одной партии; — зарядить их и полностью разрядить на реальную нагрузку; — повторить заряд-разряд в составе батареи несколько раз, т.е. произвести ее «формовку». Подогнать аккумуляторы приятель к другу можно и при индивидуальной зарядке. Установив аккумуляторы в держатели батарейного отсека ЗУ. включаем его в сеть. Индикаторные светодиоды начинают мигать, сигнализируя об успешной зарядке. В противном случае нужно проверить аккумулятор, который стоит против неработающего светодиода. Здесь может быть несколько причин: — аккумулятор испорчен и не принимает заряд; — короткое замыкание между его выводами; — напряжение на выводах аккумулятора опустилось ниже 1 В. В первых двух случаях нужно сменить неисправный аккумулятор, в последнем — подключить «виновный» аккумулятор к обычному «долгоиграющему» ЗУ. например, такому, как на рис.2, на 30…60 минут, а уж потом вделать его в «ускоренное» ЗУ, произведя ус1…

Автомобильная электроника ЗАРЯДНО-ДЕСУЛЬФАТИРУЮЩИЙ АВТОМАТ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ А.СОРОКИН, 343902, Украина, г.Краматорск-2, а/я 37. Давно уже известен тот факт, что заряд электрохимических источников питания асимметричным током, при соотношении Iзар: Iразр = 10:1, в частности кислотных аккумуляторов, приводит к устранению сульфатации пластин в батарее, т.е. к восстановлению их емкости, что, в свою очередь, продлевает срок службы батареи. Не вечно есть вероятность находиться около зарядного устройства и все час контролировать процесс зарядки, поэтому зачастую либо систематически недозаряжают батареи, либо перезаряжают их, что, конечно же, не продлевает срок их службы. Из химии понятно, что разность потенциалов между отрицательной и положительной пластинами в аккумуляторной батарее составляет 2,1 В, что при 6 банках дает 2,1 х 6 = 12,6 В. При зарядном токе, равном 0,1 от емкости батареи, в конце заряда напряжение повышается до 2,4 В на одну банку или 2,4 х 6 = 14,4 В. Повышение зарядного тока ведет к повышению напряжения на аккумуляторе и повышенному разогреву и кипению электролита. Заряд же током ниже 0,1 от емкости не позволяет доводить напряжение до 14,4 В, однако продолжительный (до трех недель) заряд малым током способствует растворению кристаллов сульфата свинца. Особенно опасны дендриты сульфата свинца, «проросшие» в сепараторах. Они и вызывают быстрый саморазряд батареи (с вечера зарядил аккумулятор, а утром не смог запустить двигатель). Вымыть же дендриты из сепараторов можно только растворением их в азотной кислоте, что практически нереально. Путем длительных наблюдений и опытов была создана электрическая схема, которая, по мнению автора, позволяет довериться автоматике. Опытная эксплуатация в течение 10 лет показала эффективную работу устройства. Принцип работы содержится в следующем: 1. Заряд производится на положительной полуволне вторичного напряжения. 2. На отрицательной полуволне происходит частичный разряд батареи за счет протекания тока через нагрузочный резистор. 3. Автоматическое включение при падении напряжения за счет саморазряда до 12,5 В и автоматическое отключение от сети 220 В при достижении напряжения на батарее 14.4 В. Отключение — бесконтактное, посредством с1…

Большое количество аппаратуры с автономными источниками питания, находящейся в эксплуатации у потребителя, требует от последнего затрат на батарейные источники питания. Гораздо выгоднее эксплуатировать Ni-Cd аккумуляторы, которые при правильном их использовании способны перенести до 1000 циклов разряд-заряд. Однако к аккумуляторному блоку питания (АБП) надобно дополнительно иметь и зарядное устройство , и тестер для быстрого определения годности элементов питания. За последнее десятилетие в популярной радиотехнической литературе появилось немалое количество описаний автоматических зарядных устройств. Используя минимальные материальные и временные ресурсы, радиолюбитель разрабатывает и изготовляет полуавтоматические зарядные устройства. Они не соответствуют полному технологическому циклу по обслуживанию АБП или его отдельных элементов (далее изделие), утвержденному ГОСТом , не обеспечивают их полный заряд, а также надежную и долговременную эксплуатацию, особенно в тех случаях, когда заряд заканчивается по величине напряжения на выводах изделия. А как понятно, систематический недозаряд приводит к уменьшению активности электродов и уменьшению емкости изделия. Указанный ГОСТ требует сначала разрядить изделие нормативным разрядным током до величины, при которой на элементе АБП будет напряжение 1 В, а потом заряжать током, равным десятой части его емкости в течение определенного времени. Указанные режимы позволяют заряжать АБП без опасности накопления избыточного заряда, без опасности недозаряда, без опасности перегрева или взрыва. Наиболее близко по выполняемым функциям предлагаемому устройство , описанное в , но в отличие от него оно выполнено на доступной элементарной базе, не требует настройки времязадающей цепи с помощью частотомера. Автор предлагает устройство для элемента Д-0,55С и батареи из 10 шт. указанных элементов с номинальным напряжением 12 В, тем самым исключаются многопозиционные переключатели, уменьшаются габариты и цена(у) АРЗУ. Для работы с любыми другими Ni-Cd изделиями описанное АРЗУ можно использовать, заменив несколько резисторов, определяющих разрядно-зарядные токи и измерительный делитель напряжения, установленный на входе узла сравнений напряжений. АРЗУ обеспечивает следующие режимы: 1) разряд АБП 1…

Это простое устройство на мощных транзисторах совершенно пригодно не только для зарядки автомобильных аккумуляторов, но и для питания различных электронных схем. Напряжение на выходе устройства регулируется от 0 до 15 В. Ток зависит от степени разряда аккумуляторных батарей и может добиваться 20 А. Так как катоды диодов и коллекторы транзисторов соединены между собой, то все эти детали размещаются на одном большом радиаторе без изолирующих прокладок. Если не предъявляются особые требования к стабильности напряжения, то резистор R1 и стабилитрон VD3 из схемы можно исключить. Добавив емкости, показанные на схеме пунктиром, можно использовать устройство в качестве блока питания. В.САЖИН, г. Ливны, Орловской обл.1…

Предлагаемое защитное устройство автоматически отключает электродвигатель при переходе из режима нагрузки в режим холостого хода. Это особенно целесообразно для электронасосов, если колодец или скважина имеют ограниченный припас воды. Схема защитного устройства приведена на рисунке. Работает устройство следующим образом. При нажатии на кнопку SB2 тиристоры VS1 и VS2 включают электродвигатель M1. При этом напряжение на резисторе R2 выпрямляется мос¬том VD5…VD8 и поступает на тиристорную оптопару U1, которая блокирует кнопку SB2. Если нагрузка на электродвига¬теле уменьшается (соответственно снижается потребляемый ток), напряжение на резисторе R2 также уменьшается и становится недостаточным для включения тиристорной оптопары U1, тиристоры VS1 и VS2 отключают электродвигатель. При налаживании устройства может понадобиться подбор резистора R3. Тиристоры VS1 и VS2 устанавливают на радиаторах. Рези¬стор R2 проволочный. В.Ф.Яковлев, г.Шостка, Сумская обл. 1…

Схема устройства переключения с зарядным устройство м показана на рисунке. При наличии сетевого напряжения контактами К1.1 и К1.2 нагрузка подключена к сети, контактом К3.1 аккумулятор подключен к зарядному устройству. При пропадании сети контактами К1.1 и К1.2 нагрузка подключается на вторичную обмотку трансформатора Т1 преобразователя напряжения. Контактами К2.1 преобразователь подключается к аккумулятору. 1…

Настоящий справочник содержит данные о различных зарядных устройствах. Материал систематизирован таким образом, чтобы читатель мог обеспечить грамотную эксплуатацию, применение, ремонт и даже изготовление зарядных устройств в домашних условиях. В книге также представлены принципиальные схемы и печатные платы зарядных устройств промышленного производства. Частные разработки помогут автолюбителям усовершенствовать и модернизировать уже имеющиеся промышленные приборы, изготовить один из предложенных вариантов или на базе огромного количества схемных решений собрать свое оригинальное устройство, объединив понравившиеся узлы и блоки из нескольких предложенных зарядных устройств. Книга будет полезна широкому кругу автомобилистов и радиолюбителей, а также работникам ремонтных служб и заводов, изготавливающих электрооборудование для автомобилей.

СОДЕРЖАНИЕ:]
Введение
1. Система электроснабжения автомобиля
1.1. Общие сведения
2. Зарядные устройства
2.1. Общие сведения
2.2. Зарядные устройства работающие по закону Вудбриджа
2.2.1. Выпрямитель для зарядки аккумуляторов
2.2.2. Автоматическое зарядное устройство
2.3. Выпрямители полупроводниковые типа «ВПМ» и «ВПА»
2.4. Устройство зарядное
2.5. Выпрямитель для зарядки аккумуляторов «ВА-2»
2.6. Выпрямитель зарядный «ВЗУ»
2.7. Устройство зарядное «УЗ-С-12-6,3»
2.8. Выпрямительное устройство «ВУ-71М»
2.9. Зарядный аппарат «ВЗА-10-69-У2»
2.10. Универсальное зарядное устройство «УЗУ»
2.11. Устройство зарядное «Заряд-2»
2.12. Устройство, питающее многоцелевого назначения «Каскад-2»
2.13. Выпрямительные устройства типа «ВСЛ»
2.14. Модернизация простых зарядных устройств
2.15. Зарядные устройства с лампами накаливания
2.16. Зарядное устройство — стабилизатор напряжения
2.17. Зарядное устройство на торойде от ЛАТР-2
2.18. Регулируемый источник питания для ремонта автомобильного электрооборудования и зарядки аккумуляторов
2.19. Источник для ремонта автомобильного электрооборудования и зарядки аккумуляторов
2.20. Зарядное устройство для стартерных АБ
2.21. Простое тиристорное зарядное устройство
2.22. Мощный лабораторный источник питания для ремонта электрооборудования и зарядки аккумуляторов
2.23. Маломощное зарядное устройство
2.24. Универсальные выпрямители для зарядки АБ с электронным регулированием
2.25. Зарядное устройство
2.26. Несложное зарядное устройство на ТС-200
2.27. Зарядно-восстановительное устройство
2.28. Зарядное устройство
2.29. Десульфатирующее зарядное устройство
2.30. Подзарядное устройство «Электроника-ЛВС»
2.31. Зарядное устройство-автомат
2.32. Автомат для зарядки аккумуляторов
2.33. Простое автоматическое зарядное устройство
2.34. Зарядное устройство с электронной защитой
2.35. Автоматическое устройство для зарядки автомобильных аккумуляторов
2.36. Автоматическое зарядное устройство
2.37. Автоматическое зарядное устройство
2.38. Автоматическое зарядное устройство
2.39. Автоматическое зарядное устройство
2.40. Зарядное устройство
2.41. Зарядно-питающсс устройство с расширенными эксплуатационными возможностями
2.42. Приставка-автомат к зарядному устройству
2.43. Доработка зарядного устройства
2.44. Автоматический подзарядник аккумуляторов «ПАА-12/6»
2.45. Зарядное устройство с гасящим конденсатором в первичной цепи
2.46. Подзарядное устройство
2.47. Зарядное устройство
2.48. Простое зарядное устройство
2.49. Вариант зарядного устройства
2.50. Простое зарядное устройство
2.51. Зарядное устройство-автомат
2.52. Зарядное устройство-автомат
2.53. Автоматическое зарядное устройство для АБ
2.54. Зарядное устройство
2.55. Зарядное устройство для АБ
2.56. Автоматическое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора
2.57. Устройство для заряда аккумуляторов
2.58. Прибор для зарядки аккумуляторов «ассиметричным» током
2.59. Автоматическое зарядное устройство
2.60. Автоматическое зарядное устройство
2.61. Устройство зарядно-выпрямительное «Бархат»
2.62. Автоматические зарядные устройства с лампами накаливания
2.63. Зарядное устройство
2.64. Автоматическое зарядное устройство
2.65. Автоматическое зарядное устройство
2.66. Автомат для дозарядки АБ
3. Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы
Литература

Название: Зарядные устройства. Выпуск 1: Информационный обзор для автолюбителей

Год издания: Москва, 2005

Количество страниц: 192

Описание: Настоящий справочник содержит данные о различных зарядных устройствах. Материал систематизирован таким образом, чтобы читатель мог обеспечить грамотную эксплуатацию, применение, ремонт и даже изготовление зарядных устройств в домашних условиях. В книге также представлены принципиальные схемы и печатные платы зарядных устройств промышленного производства. Частные разработки помогут автолюбителям усовершенствовать и модернизировать уже имеющиеся промышленные приборы, изготовить один из предложенных вариантов или на базе огромного количества схемных решений собрать свое оригинальное устройство, объединив понравившиеся узлы и блоки из нескольких предложенных зарядных устройств. Книга будет полезна широкому кругу автомобилистов и радиолюбителей, а также работникам ремонтных служб и заводов изготавливающих электрооборудование для автомобилей.

Номер раздела	Название раздела	Количество страниц
	Сокращения, принятые в справочнике
	Введение
	СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ
	Общие сведения
	ЗАРЯДНЫЕ УСТРОЙСТВА
	Общие сведения
	Зарядные устройства работающие по закону Вудбриджа
	Выпрямитель для зарядки аккумуляторов
	Выпрямители полупроводниковые типа “ВПМ” и “ВПА”
	Устройство зарядное
	Выпрямитель для зарядки аккумуляторов “ВА-2”
	Выпрямитель зарядный “ВЗУ”
	Устройство зарядное “УЗ-С-12-6,3”
	Выпрямительное устройство “ВУ-71М”
	Зарядный аппарат “ВЗА-10-69-У2”
	Универсальное зарядное устройство “УЗУ”
	Устройство зарядное “Заряд-2”
	Устройство питающее многоцелевого назначения “Каскад-2”
	Выпрямительные устройства типа “ВСА”
	Модернизация простых зарядных устройств
	Зарядные устройства с лампами накаливания
	Зарядное устройство-стабилизатор напряжения
	Зарядное устройство на торойде от ЛАТР-2
	Регулируемый источник питания для ремонта автомобильного электрооборудования и зарядки аккумуляторов
	Источник для ремонта автомобильного электрооборудования и зарядки аккумуляторов
	Зарядное устройство для стартерных АБ
	Простое тиристорное зарядное устройство
	Мощный лабораторный источник питания для ремонта электрооборудования и зарядки аккумуляторов
	Маломощное зарядное устройство
	Универсальные выпрямители для зарядки АБ с электронным регулированием
	Зарядное устройство
	Несложное зарядное устройство на ТС-200
	Зарядно-восстановительное устройство
	Зарядное устройство
	Десульфатирующее зарядное устройство
	Подзарядное устройство “Электроника-АВС”
	Зарядное устройство-автомат
	Автомат для зарядки аккумуляторов
	Простое автоматическое зарядное устройство
	Зарядное устройство с электронной защитой
	Автоматическое устройство для зарядки автомобильных аккумуляторов
	Автоматическое зарядное устройство
	Автоматическое зарядное устройство
	Автоматическое зарядное устройство
	Автоматическое зарядное устройство
	Зарядное устройство
	Зарядно-питающее устройство с расширенными эксплуатационными возможностями
	Приставка-автомат к зарядному устройству
	Доработка зарядного устройства
	Автоматический подзарядник аккумуляторов “ПАА-12/6”
	Зарядное устройство с гасящим конденсатором в первичной цепи
	Подзарядное устройство
	Зарядное устройство
	Простое зарядное устройство
	Вариант зарядного устройства
	Простое зарядное устройство
	Зарядное устройство-автомат
	Зарядное устройство-автомат
	Автоматическое зарядное устройство для АБ
	Зарядное устройство
	Зарядное устройство для АБ
	Автоматическое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора
	Устройство для заряда аккумуляторов
	Прибор для зарядки аккумуляторов “асимметричным” током
	Автоматическое зарядное устройство
	Автоматическое зарядное устройство
	Устройство зарядно-выпрямительное “Бархат”
	Автоматические зарядные устройства с лампами накаливания
	Зарядное устройство
	Автоматическое зарядное устройство
	Автоматическое зарядное устройство
	Автомат для дозарядки АБ
	Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы
	Литература

Удивительная сложность внутри адаптера питания Apple

Вы когда-нибудь задумывались, что внутри зарядного устройства вашего Macbook? Есть еще много чего схемы, втиснутые в компактный адаптер питания, в том числе микропроцессор, чем можно было ожидать. В этом разборке зарядного устройства рассматриваются многочисленные компоненты зарядного устройства и объясняется, как они работают вместе для питания вашего ноутбука.

Внутри зарядного устройства Macbook. Многие электронные компоненты работают вместе, чтобы обеспечить бесперебойную работу вашего ноутбука.

В большинстве бытовой электроники, от мобильного телефона до телевизора, используется импульсный источник питания для преобразования переменного тока от стены в низковольтный постоянный ток, используемый электронными схемами. Импульсный источник питания получил свое название, потому что он включает и выключает питание тысячи раз в секунду, что оказывается очень эффективным способом сделать это преобразование. [1]

Импульсные источники питания сейчас очень дешевы, но так было не всегда. В 1950-х импульсные источники питания были сложными и дорогими, использовались в аэрокосмических и спутниковых приложениях, где требовались небольшие и легкие источники питания.К началу 1970-х новые высоковольтные транзисторы и другие технологические усовершенствования сделали импульсные источники питания намного дешевле, и они стали широко распространяться. используется в компьютерах. [2] Введение в 1976 году однокристального контроллера питания сделало импульсные источники питания более простыми, компактными и дешевыми.

Причастность Apple к импульсным источникам питания началась в 1977 году, когда главный инженер Apple Род Холт разработал импульсный источник питания для Apple II. По словам Стива Джобса: [3]

«Этот импульсный источник питания был таким же революционным, как и материнская плата Apple II.Род не получил за это большого признания в учебниках истории, но должен. Каждый компьютер теперь использует импульсные блоки питания, и все они копируют дизайн Рода Холта ».

Это фантастическая цитата, но, к сожалению, она полностью ложна. Революция в импульсных источниках питания произошла до появления Apple, дизайн Apple был похож на более ранние блоки питания [4] и другие компьютеры не используют дизайн Рода Холта. Тем не менее, Apple широко использует импульсные блоки питания и расширяет границы дизайна зарядных устройств с помощью своих компактных, стильных и современных зарядных устройств.

Внутри зарядного устройства

Для разборки я начал с блока питания Macbook мощностью 85 Вт, модель A1172, который достаточно мал, чтобы поместиться в ладони. На рисунке ниже показаны несколько функций, которые могут помочь отличить зарядное устройство от подделок: логотип Apple на корпусе, металлический (не пластиковый) контакт заземления справа и серийный номер рядом с контактом заземления.

Зарядное устройство Apple Macbook 85 Вт

Как ни странно, лучший способ вскрыть зарядное устройство, который я нашел, — это постучать деревянным зубилом по всему шву, чтобы открыть его.В открытом корпусе видны металлические радиаторы зарядного устройства. Радиаторы помогают охлаждать мощные полупроводники внутри зарядного устройства.

Внутри зарядного устройства Apple Macbook мощностью 85 Вт

На другой стороне зарядного устройства изображена монтажная плата с выводом мощности внизу. Некоторые из крошечных компонентов видны, но большая часть схемы покрыта металлическим радиатором, удерживаемым желтой изоляционной лентой.

Печатная плата внутри зарядного устройства Apple Macbook 85 Вт.Справа винты надежно крепят компоненты к радиаторам.

После снятия металлических радиаторов видны компоненты зарядного устройства. Эти металлические детали придают зарядному устройству значительный вес, больше, чем вы ожидаете от небольшого устройства.

Изображение зарядного устройства Apple на 85 Вт в разобранном виде с обширными металлическими радиаторами.

На схеме ниже обозначены основные компоненты зарядного устройства. Мощность переменного тока поступает в зарядное устройство и преобразуется в постоянный ток. Схема PFC (коррекция коэффициента мощности) повышает эффективность, обеспечивая стабильную нагрузку на линию переменного тока.Первичная обмотка прерывает высоковольтный постоянный ток из цепи коррекции коэффициента мощности и подает его в трансформатор. Наконец, вторичная обмотка получает низковольтное питание от трансформатора и выдает плавный постоянный ток на ноутбук. В следующих нескольких разделах эти схемы обсуждаются более подробно, поэтому следуйте диаграмме ниже.

Компоненты блока питания Apple Macbook мощностью 85 Вт.

AC входит в зарядное устройство

Электропитание переменного тока поступает в зарядное устройство через съемную вилку переменного тока. Большим преимуществом импульсных источников питания является то, что они могут работать в широком диапазоне входных напряжений.Просто поменяв вилку вилкой, зарядное устройство можно использовать в любом регионе мира. от европейских 240 вольт при 50 Гц до североамериканских 120 вольт при 60 Гц. Конденсаторы фильтра и катушки индуктивности во входном каскаде предотвращают выход помех из зарядного устройства по линиям электропередачи. Мостовой выпрямитель содержит четыре диода, которые преобразуют мощность переменного тока в постоянный. (Посмотрите это видео, чтобы продемонстрировать, как работает полный мостовой выпрямитель.)

Входные компоненты в зарядном устройстве Macbook.Выпрямитель на диодном мосту крепится к металлическому радиатору с помощью зажима.

PFC: сглаживание энергопотребления

Следующим шагом в работе зарядного устройства является схема коррекции коэффициента мощности (PFC), отмеченная фиолетовым цветом. Одна из проблем простых зарядных устройств заключается в том, что они потребляют энергию только в течение небольшой части цикла переменного тока. [5] Если так поступает слишком много устройств, это создает проблемы для энергокомпании. Правила требуют, чтобы зарядные устройства большего размера использовали метод, называемый коррекцией коэффициента мощности, чтобы они использовали мощность более равномерно.

В схеме PFC используется силовой транзистор, чтобы прецизионно прерывать входной переменный ток десятки тысяч раз в секунду; вопреки тому, что можно было ожидать, это делает нагрузку на линию переменного тока более плавной. Два самых больших компонента в зарядном устройстве — это индуктор и конденсатор PFC, которые помогают повысить напряжение примерно до 380 вольт постоянного тока. [6]

Первичный: отключение питания

Первичная цепь — это сердце зарядного устройства. Он берет постоянный ток высокого напряжения из схемы PFC, прерывает его и подает в трансформатор, чтобы генерировать низковольтный выход зарядного устройства (16.5-18,5 вольт). В зарядном устройстве используется усовершенствованная конструкция, называемая резонансным контроллером, которая позволяет системе работать на очень высокой частоте, до 500 килогерц. Более высокая частота позволяет использовать меньшие компоненты для более компактного зарядного устройства. Чип ниже управляет импульсным источником питания. [7]

Печатная плата внутри зарядного устройства Macbook. Микросхема посередине управляет импульсной схемой питания.

Два управляющих транзистора (на обзорной диаграмме) попеременно включаются и выключаются, чтобы снизить входное напряжение.Трансформатор и конденсатор резонируют на этой частоте, сглаживая прерывистый вход в синусоидальную волну.

Вторичный: плавная, чистая выходная мощность

Вторичная сторона схемы генерирует выходной сигнал зарядного устройства. Вторичная обмотка получает питание от трансформатора и преобразует его в постоянный ток с помощью диодов. Конденсаторы фильтра сглаживают мощность, которая покидает зарядное устройство через выходной кабель.

Самая важная роль вторичной обмотки — удерживать опасные высокие напряжения в остальной части зарядного устройства вдали от выхода, чтобы избежать потенциально смертельных ударов.Граница изоляции, отмеченная красным на предыдущей диаграмме, указывает на разделение между высоковольтной первичной и низковольтной вторичной обмотками. Две стороны разделены расстоянием около 6 мм, и только специальные компоненты могут пересекать эту границу.

Трансформатор безопасно передает мощность между первичной и вторичной обмотками, используя магнитные поля вместо прямого электрического соединения. Катушки с проволокой внутри трансформатора имеют тройную изоляцию для безопасности. Дешевые поддельные зарядные устройства обычно экономят на изоляции, что создает угрозу безопасности.Оптоизолятор использует внутренний луч света для передачи сигнала обратной связи между вторичной и первичной обмотками. Микросхема управления на первичной стороне использует этот сигнал обратной связи для регулировки частоты переключения, чтобы поддерживать стабильное выходное напряжение.

Выходные компоненты зарядного устройства Apple Macbook. Два светодиода питания спереди слева. За ними расположены три цилиндрических конденсатора фильтра, за конденсаторами видна плата микроконтроллера.

Мощный микропроцессор в вашем зарядном устройстве?

Один неожиданный компонент — это крошечная печатная плата с микроконтроллером, которую можно увидеть выше.Этот 16-битный процессор постоянно контролирует напряжение и ток зарядного устройства. Он включает выход, когда зарядное устройство подключено к Macbook, отключает выход, когда зарядное устройство отключено, и отключает зарядное устройство, если есть проблема. Это процессор Texas Instruments MSP430. микроконтроллер, примерно такой же мощный, как процессор в оригинальном Macintosh. [8]

Печатная плата микроконтроллера от блока питания Macbook на 85Вт, сверху четверть. Процессор MPS430 контролирует напряжение и ток зарядного устройства.

Квадратные оранжевые контактные площадки справа используются для программирования программного обеспечения во флеш-памяти микросхемы во время производства. [9] Трехконтактная микросхема слева (IC202) снижает напряжение зарядного устройства с 16,5 В до 3,3 В, необходимых процессору. [10]

Нижняя сторона зарядного устройства: множество мелких деталей

Перевернув зарядное устройство, вы обнаружите на печатной плате десятки крошечных компонентов. Микросхема контроллера PFC и микросхема контроллера источника питания (SMPS) являются основными интегральными схемами, управляющими зарядным устройством.Микросхема опорного напряжения отвечает за поддержание стабильного напряжения даже при изменении температуры. [11] Эти микросхемы окружены крошечными резисторами, конденсаторами, диодами и другими компонентами. Выходной MOSFET-транзистор включает и выключает питание выхода в соответствии с указаниями микроконтроллера. Слева от него резисторы измерения тока измеряют ток, протекающий к ноутбуку.

Печатная плата от блока питания Apple Macbook мощностью 85 Вт, демонстрирующая крошечные компоненты внутри зарядного устройства.

Граница изоляции (отмечена красным) отделяет цепь высокого напряжения от компонентов выхода низкого напряжения в целях безопасности. Пунктирная красная линия показывает границу изоляции, которая отделяет низковольтную сторону (внизу справа) от высоковольтной стороны. Оптоизоляторы посылают управляющие сигналы от вторичной стороны к первичной, отключая зарядное устройство в случае неисправности. [12]

Одна из причин, по которой зарядное устройство имеет больше элементов управления, чем обычное зарядное устройство, — это переменное выходное напряжение.Для выработки 60 Вт зарядное устройство обеспечивает напряжение 16,5 вольт при 3,6 ампера. Для 85 Вт напряжение увеличивается до 18,5 В при 4,6 А. Это позволяет зарядному устройству быть совместимым с зарядными устройствами с низким напряжением 60 Вт, при этом обеспечивая 85 Вт для ноутбуков, которые могут его использовать. [13] По мере увеличения тока выше 3,6 ампер выходное напряжение в цепи постепенно увеличивается. Если ток увеличивается слишком сильно, зарядное устройство резко отключается примерно на 90 Вт. [14]

Внутри разъема Magsafe

Магнитный разъем Magsafe, который подключается к Macbook, сложнее, чем можно было ожидать.Он имеет пять подпружиненных контактов (известных как контакты Pogo) для подключения к ноутбуку. Два контакта — это питание, два контакта — заземление, а средний контакт — это подключение для передачи данных к ноутбуку.

Контакты разъема Magsafe 2. Контакты расположены симметрично, поэтому разъем можно подключить любым способом.

Внутри разъема Magsafe находится крошечный чип, который сообщает портативному компьютеру серийный номер, тип и мощность зарядного устройства. Ноутбук использует эти данные, чтобы определить, подходит ли зарядное устройство.Эта микросхема также контролирует светодиоды состояния. Нет связи для передачи данных с самим блоком зарядного устройства; соединение для передачи данных только с микросхемой внутри разъема. Подробнее читайте в моей статье о Разъем Magsafe.

Печатная плата внутри разъема Magsafe очень маленькая. По два светодиода с каждой стороны. Чип представляет собой коммутатор 1-Wire DS2413.

Работа зарядного устройства

Возможно, вы заметили, что когда вы подключаете разъем к Macbook, требуется секунда или две, чтобы светодиод загорелся.В это время между Macbook, зарядным устройством и разъемом Magsafe происходит сложное взаимодействие.

Когда зарядное устройство отключено от ноутбука, выходной транзистор, о котором говорилось ранее, блокирует выходную мощность. [15] Когда разъем Magsafe подключен к Macbook, ноутбук понижает напряжение в линии электропередачи. [16] Микроконтроллер в зарядном устройстве обнаруживает это и ровно через одну секунду включает выход мощности. Затем ноутбук загружает информацию о зарядном устройстве с микросхемы разъема Magsafe.Если все хорошо, ноутбук начинает получать питание от зарядного устройства и через контакт данных посылает команду на включение светодиода соответствующего разъема. Когда разъем Magsafe отключен от ноутбука, микроконтроллер обнаруживает потерю тока и отключает питание, что также гасит светодиоды.

Вы можете задаться вопросом, почему зарядное устройство Apple имеет всю эту сложность. Другие зарядные устройства для ноутбуков просто обеспечивают напряжение 16 вольт, и когда вы их подключаете, компьютер потребляет энергию. Основная причина — безопасность, чтобы гарантировать, что питание не течет, пока разъем надежно не прикреплен к ноутбуку.Это сводит к минимуму риск возникновения искр или дуги при установке разъема Magsafe на место.

Почему не стоит покупать дешевое зарядное устройство

Зарядное устройство Macbook 85 Вт стоит 79 долларов от Apple, но за 14 долларов вы можете получить на eBay зарядное устройство, которое выглядит идентично. Вы получаете что-нибудь за дополнительные 65 долларов? Я открыл имитацию зарядного устройства Macbook, чтобы посмотреть, как оно соотносится с настоящим зарядным устройством. Снаружи зарядное устройство выглядит так же, как зарядное устройство Apple мощностью 85 Вт, за исключением того, что на нем нет названия и логотипа Apple.Но взгляд внутрь показывает большие различия. На фотографиях ниже показано оригинальное зарядное устройство Apple слева и его имитация справа.

Зарядное устройство Apple Macbook мощностью 85 Вт (слева) и имитация зарядного устройства (справа). Оригинальное зарядное устройство забито компонентами, в то время как имитация состоит из меньшего количества деталей.

Имитация зарядного устройства содержит примерно половину компонентов оригинального зарядного устройства и много свободного места на печатной плате. В то время как подлинное зарядное устройство Apple забито компонентами, имитация не учитывает множество фильтров и регулировок, а также всю схему PFC.Трансформатор в имитации зарядного устройства (большой желтый прямоугольник) намного крупнее, чем в зарядном устройстве Apple; более высокая частота более совершенного резонансного преобразователя Apple позволяет использовать трансформатор меньшего размера.

Печатная плата зарядного устройства Apple Macbook 85 Вт (слева) по сравнению с имитацией зарядного устройства (справа). В оригинальном зарядном устройстве гораздо больше компонентов.

Перевернув зарядные устройства и глядя на печатные платы, можно увидеть гораздо более сложную схему зарядного устройства Apple.Имитация зарядного устройства имеет только одну управляющую ИС (в верхнем левом углу). [17] так как схема PFC полностью опущена. Кроме того, схемы управления намного менее сложны, и имитация не учитывает заземление.

Имитация зарядного устройства на самом деле лучше, чем я ожидал, по сравнению с ужасным поддельное зарядное устройство для iPad и зарядное устройство для iPhone, которые я исследовал. Зарядное устройство, имитирующее Macbook, не прорезало все возможные варианты и использует умеренно сложную схему. Имитация зарядного устройства обращает внимание на безопасность, используя изоленту и сохраняя высокое и низкое напряжение на большом расстоянии, за исключением одной опасной ошибки сборки, которую можно увидеть ниже.Конденсатор Y (синий) был установлен криво, поэтому его соединительный провод со стороны низкого напряжения оказался в опасной близости от вывода на стороне высокого напряжения оптоизолятора (черный), создавая риск поражения электрическим током.

Угроза безопасности внутри зарядного устройства, имитирующего Macbook. Вывод конденсатора Y расположен слишком близко к выводу оптоизолятора, что может привести к поражению электрическим током.

Проблемы с зарядными устройствами Apple

Ирония заключается в том, что зарядное устройство Apple Macbook, несмотря на его сложность и внимание к деталям, не является надежным зарядным устройством.Когда я сказал людям, что разбираю зарядное устройство, я быстро собрал кучу сломанных зарядных устройств у людей, у которых вышли из строя зарядные устройства. Кабель зарядного устройства довольно хлипкий, что привело к коллективному иску о том, что адаптер питания опасно изнашивается, искры и преждевременно выходит из строя. Apple предоставляет подробные инструкции о том, как избежать повреждения провода, но более прочный кабель будет лучшим решением. В результате обзоры на веб-сайте Apple дают зарядному устройству мрачные 1,5 балла из 5.

Знак ожога внутри вышедшего из строя блока питания Apple Macbook мощностью 85 Вт.

Зарядные устройства Macbook также выходят из строя из-за внутренних проблем. На фотографиях выше и ниже видны следы ожогов внутри вышедшего из строя зарядного устройства Apple из моей коллекции. [18] Я не могу точно сказать, что пошло не так, но что-то вызвало короткое замыкание, которое сгорело несколько компонентов. (Белый мусор на фото — изолирующий силикон, используемый для крепления платы.)

Следы ожогов внутри неисправного зарядного устройства Apple Macbook.

Почему зарядные устройства Apple такие дорогие

Как видите, оригинальное зарядное устройство Apple имеет гораздо более продвинутый дизайн, чем имитация зарядного устройства, и включает в себя больше функций безопасности. Однако настоящее зарядное устройство стоит на 65 долларов дороже, и я сомневаюсь, что дополнительные компоненты стоят более 10–15 долларов [19]. Большая часть стоимости зарядного устройства идет на здоровую прибыль, которую Apple имеет от своих продуктов. У Apple, по оценкам, 45% прибыли от продаж iPhone [20] а зарядные устройства, наверное, даже выгоднее.Несмотря на это, я не рекомендую экономить деньги на дешевом зарядном устройстве eBay из-за риска для безопасности.

Заключение

Люди не особо задумываются о том, что внутри зарядного устройства, но внутри забито много интересной схемотехники. В зарядном устройстве используются передовые методы, такие как коррекция коэффициента мощности и резонансный импульсный источник питания, чтобы обеспечить мощность 85 Вт в компактном и эффективном устройстве. Зарядное устройство для Macbook — впечатляющая разработка, даже если она не так надежна, как можно было бы надеяться.С другой стороны, дешевые безымянные зарядные устройства срезаны по углам и часто имеют проблемы с безопасностью, что делает их опасными как для вас, так и для вашего компьютера.

Примечания и ссылки

[1] Основной альтернативой импульсному источнику питания является линейный источник питания, который намного проще и преобразует избыточное напряжение в тепло. Из-за этой потери энергии линейные источники питания имеют КПД только около 60% по сравнению с примерно 85% для импульсных источников питания. В линейных источниках питания также используется громоздкий трансформатор, который может весить несколько фунтов, а в импульсных источниках питания можно использовать крошечный высокочастотный трансформатор.

[2] Импульсные источники питания захватили компьютерную промышленность еще в 1971 году. В Electronics World говорится, что компании, использующие импульсные регуляторы, «читают как« Кто есть кто »в компьютерной индустрии: IBM, Honeywell, Univac, DEC, Burroughs и RCA, и это лишь некоторые из них». Видеть «Источник питания импульсного регулятора», Electronics World, версия 86, октябрь 1971 г., стр. 43-47. В 1976 году компания Silicon General представила интегральную схему SG1524 PWM, в которой схема управления импульсным источником питания размещена на одном кристалле.

[3] Цитата о блоке питания Apple II взята со страницы 74 книги 2011 года. Стив Джобс Уолтером Айзексоном. Это вдохновило меня написать подробную историю импульсных источников питания: Apple не произвела революцию в источниках питания; новые транзисторы сделали. Цитата Стива Джобса звучит убедительно, но я считаю, что это действительно поле искажения реальности.

[4] Если кто и может сделать импульсные блоки питания недорогим повседневным продуктом, так это Роберт Бошерт.Он начал продавать импульсные блоки питания в 1974 году. для всего, от принтеров и компьютеров до истребителя F-14. См. Роберт Бошерт: Человек многих шляп меняет мир источников питания в Electronic Design . Блок питания Apple II очень похож на Источник питания с обратным ходом Boschert OL25, но с запатентованным вариантом.

[5] Вы можете ожидать, что плохой коэффициент мощности связан с быстрым включением и выключением импульсных источников питания, но проблема не в этом. Сложность связана с нелинейным диодным мостом, который заряжает входной конденсатор только на пиках сигнала переменного тока.(Если вы знакомы с коэффициентами мощности из-за фазового сдвига, это совершенно другое дело. Проблема заключается в несинусоидальном токе, а не в фазовом сдвиге.)

Идея PFC заключается в использовании повышающего преобразователя DC-DC перед самим импульсным источником питания. Повышающий преобразователь тщательно контролируется, поэтому его входной ток является синусоидой, пропорциональной форме волны переменного тока. В результате повышающий преобразователь выглядит как хорошая резистивная нагрузка для линии питания, а повышающий преобразователь подает стабильное напряжение на компоненты импульсного источника питания.

[6] В зарядном устройстве используется микросхема MC33368 «Высоковольтный контроллер коэффициента мощности GreenLine». для запуска PFC. Чип разработан для приложений с низким энергопотреблением и высокой плотностью, поэтому он хорошо подходит для зарядного устройства.

[7] Микросхема контроллера SMPS представляет собой высоковольтный резонансный контроллер L6599; почему-то он помечен как DAP015D. Он использует топологию резонансного полумоста; в полумостовой схеме два транзистора управляют мощностью через трансформатор сначала в одном направлении, а затем в другом.В обычных импульсных источниках питания используется контроллер ШИМ (широтно-импульсной модуляции), который регулирует время включения входа. L6599, с другой стороны, регулирует частоту, а не ширину импульса. Два транзистора попеременно включаются в течение 50% времени. Когда частота превышает резонансную, мощность падает, поэтому управление частотой регулирует выходное напряжение.

[8] Процессор в зарядном устройстве представляет собой микроконтроллер со сверхнизким энергопотреблением MSP430F2003 с 1 КБ флэш-памяти и всего 128 байтами ОЗУ.Он включает высокоточный 16-битный аналого-цифровой преобразователь. Более подробная информация здесь.

Микропроцессор 68000 от оригинального Apple Macintosh и микроконтроллер 430 в зарядном устройстве нельзя напрямую сравнивать, поскольку они имеют очень разные конструкции и наборы команд. Но для грубого сравнения 68000 — это 16/32-битный процессор, работающий на частоте 7,8 МГц, а MSP430 — это 16-битный процессор, работающий на частоте 16 МГц. Контрольные показатели Dhrystone 1,4 MIPS (миллион инструкций в секунду) для 68000 и гораздо более высокая производительность 4.6 MIPS для MSP430. MSP430 рассчитан на низкое энергопотребление и использует около 1% мощности 68000.

[9] В зарядном устройстве Macbook мощностью 60 Вт используется специальный процессор MSP430, а в зарядном устройстве на 85 Вт используется универсальный процессор, в который необходимо загрузить микропрограммное обеспечение. Чип запрограммирован с использованием интерфейса Spy-Bi-Wire, который является двухпроводным вариантом стандартного интерфейса JTAG от TI. После программирования предохранитель внутри микросхемы перегорает, чтобы никто не мог прочитать или изменить прошивку.

[10] Напряжение на процессор подается не стандартным стабилизатором напряжения, а прецизионным эталоном LT1460, который выдает 3,3 В с исключительно высокой точностью 0,075%. Мне это кажется излишним; Этот чип является вторым по стоимости чипом в зарядном устройстве после контроллера SMPS, исходя из цен Octopart.

[11] Чип опорного напряжения необычный, это TSM103 / A, который объединяет два операционных усилителя и источник опорного напряжения 2,5 В в одной микросхеме. Свойства полупроводников сильно зависят от температуры, поэтому поддерживать стабильное напряжение непросто.Умная схема, называемая опорной шириной запрещенной зоны , компенсирует колебания температуры; Я подробно объясняю это здесь.

[12] Поскольку некоторые читатели очень заинтересованы в заземлении, я дам более подробную информацию. 1 кОм; Резистор заземления соединяет контакт заземления переменного тока с заземлением выхода зарядного устройства. (С 2-контактным штекером контакт заземления переменного тока не подключен.) Четыре 9,1 М & Ом; резисторы соединяют внутреннюю землю постоянного тока с выходной землей. Поскольку они пересекают границу изоляции, безопасность является проблемой.Их высокое сопротивление предотвращает опасность поражения электрическим током. Кроме того, поскольку имеется четыре последовательно соединенных резистора для резервирования, зарядное устройство остается безопасным, даже если резистор каким-либо образом закорачивает. Также имеется Y-конденсатор (680 пФ, 250 В) между внутренней землей и землей выхода; этот синий конденсатор находится на верхней стороне платы. Предохранитель T5A (5 ампер) защищает выходное заземление.

[13] Мощность в ваттах — это просто вольты, умноженные на амперы. Повышение напряжения выгодно, потому что позволяет увеличить мощность; максимальный ток ограничен размером провода.

[14] Схема управления довольно сложна. Выходное напряжение контролируется операционным усилителем в микросхеме TSM103 / A, который сравнивает его с опорным напряжением, генерируемым той же микросхемой. Этот усилитель посылает сигнал обратной связи через оптоизолятор на микросхему управления SMPS на первичной стороне. Если напряжение слишком высокое, сигнал обратной связи понижает напряжение и наоборот. Это нормально для блока питания, но с увеличением напряжения с 16,5 до 18,5 вольт все усложняется.

Выходной ток создает напряжение на резисторах считывания тока, которые имеют крошечное сопротивление 0,005 Ом; каждый — они больше похожи на провода, чем на резисторы. Операционный усилитель в микросхеме TSM103 / A усиливает это напряжение. Этот сигнал поступает на крошечный операционный усилитель TS321, который начинает нарастать, когда сигнал соответствует 4,1 А. Этот сигнал поступает в описанную ранее схему контроля, увеличивая выходное напряжение.

Токовый сигнал также поступает в крошечный компаратор TS391, который через другой оптоизолятор посылает сигнал на первичную обмотку, чтобы снизить выходное напряжение.Это похоже на схему защиты, если ток становится слишком большим. На печатной плате есть несколько мест, где можно установить резисторы с нулевым сопротивлением (например, перемычки) для изменения усиления операционного усилителя. Это позволяет точно регулировать усиление во время производства.

[15] Если вы измеряете напряжение от зарядного устройства Macbook, вы обнаружите около шести вольт вместо ожидаемых 16,5 вольт. Причина в том, что выход отключен, и вы измеряете только напряжение через байпасный резистор чуть ниже выходного транзистора.

[16] Ноутбук понижает выходной сигнал зарядного устройства до 39,41 кОм; резистор, чтобы указать, что он готов к питанию. Интересно то, что слишком низкое значение выхода не сработает — замыкание выхода на землю не сработает. Это обеспечивает функцию безопасности. Случайное прикосновение к контактам вряд ли подтянет выход к нужному уровню, поэтому зарядное устройство вряд ли включится, кроме как при правильном подключении.

[17] Имитация зарядного устройства использует микросхему контроллера Fairchild FAN7602 Green PWM, которая более продвинута, чем я ожидал в подделке; Я бы не удивился, если бы он использовал простой транзисторный генератор.Также следует отметить, что в имитационном зарядном устройстве используется односторонняя печатная плата, в то время как в подлинном используется двусторонняя печатная плата из-за гораздо более сложной схемы.

[18] Сгоревшее зарядное устройство — это зарядное устройство Apple A1222 для Macbook мощностью 85 Вт, которое отличается от зарядного устройства A1172 в остальной части разборки. A1222 находится в немного меньшем квадратном корпусе и имеет совершенно другой дизайн, основанный на Микросхема контроллера ШИМ NCP 1203. Компоненты в зарядном устройстве A1222 упакованы даже плотнее, чем в зарядном устройстве A1172.Судя по сгоревшему зарядному устройству, я думаю, что они слишком сильно загнали плотность.

[19] Я просмотрел многие компоненты зарядного устройства на Octopart, чтобы узнать их цены. Цены Apple должны быть значительно ниже. Зарядное устройство имеет множество миниатюрных резисторов, конденсаторов и транзисторов; они стоят меньше цента каждый. Более мощные силовые полупроводники, конденсаторы и катушки индуктивности стоят значительно дороже. Я был удивлен, что 16-битный процессор MSP430 стоит всего около 0,45 доллара. Я прикинул цену нестандартных трансформаторов.В списке ниже показаны основные компоненты.

$ 3,3368D 9020 электролитический конденсатор

Компонент	Стоимость
Процессор MSP430F2003	$ 0,45
MC33368D Микросхема PFC	$ 0,50
TSM103 / A, номер	$ 0,16
2x P11NM60AFP 11A, 600 В MOSFET	$ 2.00
3x оптопара Vishay	$ 0,48
2x 630V 0,47 мкФ пленочный конденсатор	$ 0,88
4x 25V 680 мкФ
9020	электролитический конденсатор			полипропиленовый конденсатор X2	0,17 долл.40
2x выпрямителя Шоттки со сдвоенным общим катодом 60 В, 15 А	$ 0,80
20NC603 силовой полевой МОП-транзистор	$ 1,57
трансформатор	$
Индуктор PFC	1,50 $?

[20] В статье «Разбивка полной стоимости iPhone 5» в 650 долларов подробно описывается рентабельность Apple, предполагающая 45% -ную рентабельность iPhone. Некоторые люди предполагают, что расходы Apple на исследования и разработки объясняют высокую стоимость их зарядных устройств, но математика показывает, что затраты на исследования и разработки должны быть незначительными.Книга Практичная конструкция импульсного источника питания по оценкам, 9 человеко-месяцев на разработку и доведение до совершенства импульсного источника питания, поэтому, возможно, инженерные затраты составят 200 000 долларов. Ежегодно продается более 20 миллионов Macbook, поэтому затраты на исследования и разработки на одно зарядное устройство составят один цент. Даже если предположить, что для зарядного устройства Macbook требуется в десять раз больше, чем у стандартного источника питания, стоимость только увеличивается до 10 центов.

качества в крохотной дорогой упаковке

Разборка миниатюрного зарядного устройства для iPhone размером с кубический дюйм от Apple показывает технологически продвинутый импульсный источник питания с обратным ходом, который выходит за рамки обычного зарядного устройства.Он просто принимает входной сигнал переменного тока (от 100 до 240 вольт) и производит 5 ватт плавной мощности 5 вольт, но схема для этого на удивление сложна и новаторская.

Как это работает

Адаптер питания iPhone — это импульсный источник питания, в котором входное питание включается и выключается примерно 70 000 раз в секунду, чтобы получить точное требуемое выходное напряжение. Благодаря своей конструкции импульсные источники питания, как правило, компактны и эффективны и выделяют меньше тепла по сравнению с более простыми линейными источниками питания.

Более подробно, мощность линии переменного тока сначала преобразуется в постоянное напряжение высокого напряжения [1] с помощью диодного моста. Постоянный ток включается и выключается транзистором, управляемым микросхемой контроллера источника питания. Прерванный постоянный ток подается на обратноходовой трансформатор [2], который преобразует его в переменный ток низкого напряжения. Наконец, этот переменный ток преобразуется в постоянный ток, который фильтруется для получения плавной мощности без помех, и эта мощность выводится через разъем USB. Схема обратной связи измеряет выходное напряжение и отправляет сигнал на контроллер IC, который регулирует частоту переключения для получения желаемого напряжения.

На приведенном выше виде сбоку показаны некоторые из более крупных компонентов. Зарядное устройство состоит из двух печатных плат, каждая размером чуть меньше одного дюйма [3]. Верхняя плата является первичной и имеет схему высокого напряжения, а нижняя плата, вторичная, имеет схему вывода низкого напряжения. Входной переменный ток сначала проходит через плавкий резистор (полосатый), который разорвет цепь в случае катастрофической перегрузки. Входной переменный ток преобразуется в высоковольтный постоянный ток, который сглаживается двумя большими электролитическими конденсаторами (черный с белым текстом и полосой) и катушкой индуктивности (зеленый).

Затем высоковольтный постоянный ток прерывается с высокой частотой переключающим транзистором MOSFET, который представляет собой большой трехконтактный компонент в верхнем левом углу. (Второй транзистор фиксирует скачки напряжения, как будет объяснено ниже.) Прерванный постоянный ток поступает на обратноходовой трансформатор (желтый, едва видимый за транзисторами), у которого есть выходные провода низкого напряжения, идущие к вторичной плате ниже. (Эти провода были обрезаны во время разборки.) Вторичная плата преобразует низкое напряжение трансформатора в постоянный ток, фильтрует его, а затем подает через разъем USB (серебряный прямоугольник в нижнем левом углу).Серый ленточный кабель (едва виден в правом нижнем углу под конденсатором) обеспечивает обратную связь от вторичной платы к микросхеме контроллера, чтобы поддерживать стабилизированное напряжение.

На приведенном выше рисунке более четко показан обратноходовой трансформатор (желтый) над разъемом USB. Большой синий компонент представляет собой специальный Y-образный конденсатор [4] для уменьшения помех. Микросхема контроллера видна над трансформатором в верхней части первичной платы. [5]

Схема в деталях

Первичный

На первичной печатной плате с обеих сторон размещены компоненты для поверхностного монтажа.На внутренней стороне (диаграмма вверху) находятся большие компоненты, а на внешней стороне (диаграмма внизу) — микросхема контроллера. (Крупные компоненты были удалены на схемах и обозначены курсивом.) Входное питание подключается к углам платы, проходит через 10 & Ом; плавкий резистор и выпрямляется до постоянного тока четырьмя диодами. Две демпфирующие цепи R-C поглощают электромагнитные помехи, создаваемые мостом. [6] Постоянный ток фильтруется двумя большими электролитическими конденсаторами и катушкой индуктивности, создавая 125–340 В постоянного тока.Обратите внимание на толщину дорожек на печатной плате, соединяющих эти конденсаторы и другие сильноточные компоненты, по сравнению с тонкими дорожками управления.

Источником питания управляет 8-контактная микросхема контроллера квазирезонансного SMPS STMicrosystems L6565. [7] Микросхема контроллера управляет переключающим транзистором MOSFET, который прерывает постоянный ток высокого напряжения и подает его на первичную обмотку обратноходового трансформатора. Контроллер IC принимает множество входных сигналов (обратная связь по вторичному напряжению, входное напряжение постоянного тока, первичный ток трансформатора и измерение размагничивания трансформатора) и регулирует частоту переключения и синхронизацию для управления выходным напряжением через сложную внутреннюю схему.Резисторы считывания тока позволяют ИС узнать, сколько тока проходит через первичную обмотку, которая определяет, когда транзистор должен быть выключен.

Второй переключающий транзистор, вместе с некоторыми конденсаторами и диодами, является частью резонансной фиксирующей цепи, которая поглощает скачки напряжения на трансформаторе. Эта необычная и инновационная схема запатентована Flextronics. [8] [9]

Контроллер IC требует питания постоянного тока для работы; это обеспечивается вспомогательной цепью питания, состоящей из отдельной вспомогательной обмотки трансформатора, диода и конденсаторов фильтра.Поскольку микросхема контроллера должна быть включена до того, как трансформатор сможет начать вырабатывать энергию, вы можете задаться вопросом, как решается эта проблема с курицей и яйцом. Решение состоит в том, что высоковольтный постоянный ток снижается до низкого уровня с помощью резисторов пусковой мощности, чтобы обеспечить начальную мощность для ИС до запуска трансформатора. Вспомогательная обмотка также используется ИС для определения размагничивания трансформатора, которое указывает, когда следует включить переключающий транзистор. [7]

Вторичная

На вторичной плате переменный ток низкого напряжения от трансформатора выпрямляется высокоскоростным диодом Шоттки, фильтруется катушкой индуктивности и конденсаторами и подключается к выходу USB.Конденсаторы танталовых фильтров обеспечивают высокую емкость в небольшом корпусе.

USB-выход также имеет определенные сопротивления, подключенные к контактам для передачи данных, чтобы указать iPhone, какой ток может обеспечить зарядное устройство, через собственный протокол Apple. [10] IPhone отображает сообщение «Зарядка не поддерживается с этим аксессуаром», если зарядное устройство имеет неправильное сопротивление.

Вторичная плата содержит стандартную схему обратной связи импульсного источника питания, которая контролирует выходное напряжение с помощью регулятора TL431 и обеспечивает обратную связь с микросхемой контроллера через оптрон.Вторая цепь обратной связи отключает зарядное устройство для защиты, если зарядное устройство перегревается или выходное напряжение слишком высокое. [11] Ленточный кабель обеспечивает эту обратную связь с основной платой.

Изоляция

Поскольку источник питания может иметь внутреннее напряжение до 340 В постоянного тока, безопасность является важной проблемой. Строгие нормы регулируют разделение между опасным линейным напряжением и безопасным выходным напряжением, которые изолированы за счет комбинации расстояния (называемого утечкой и зазором) и изоляции.Стандарты [12] несколько непонятны, но между двумя цепями требуется расстояние примерно 4 мм. (Как я уже говорил в «Крошечном, дешевом, опасном»: внутри (поддельного) зарядного устройства для iPhone дешевые зарядные устройства полностью игнорируют эти правила безопасности.)

Вы можете ожидать, что на первичной плате будет опасное напряжение, а на вторичной плате будет безопасное напряжение, но вторичная плата состоит из двух зон: опасной зоны, соединенной с первичной платой, и зоны низкого напряжения. Граница изоляции между этими областями составляет около 6 мм в зарядном устройстве Apple, что можно увидеть на приведенной выше диаграмме.Эта граница изоляции гарантирует, что опасные напряжения не могут достичь выхода.

Есть три типа компонентов, которые пересекают границу изоляции, и они должны быть специально разработаны для обеспечения безопасности. Ключевым компонентом является трансформатор, который обеспечивает подачу электроэнергии на выход без прямого электрического подключения. Изнутри трансформатор хорошо изолирован, как будет показано ниже. Второй тип компонентов — это оптопары, которые отправляют сигнал обратной связи от вторичной обмотки к первичной.Внутри оптопара содержит светодиод и фототранзистор, поэтому две стороны соединены только светом, а не электрической цепью. (Обратите внимание на силиконовую изоляцию на вторичной стороне оптопар, чтобы обеспечить дополнительную безопасность.) Наконец, Y-конденсатор — это конденсатор особого типа [4], который позволяет избежать электромагнитных помех (EMI) между высоковольтной первичной и низковольтной. напряжение вторичное.

На рисунке выше показаны некоторые методы изоляции.На вторичной плате (слева) установлен синий Y-конденсатор. Обратите внимание на отсутствие компонентов в середине вторичной платы, образующих границу изоляции. Компоненты справа от вторичной платы подключены к первичной плате серым ленточным кабелем, поэтому они находятся под потенциально высоким напряжением. Другое соединение между платами — это пара проводов от трансформатора обратного хода (желтый), подающего выходную мощность на вторичную плату; они были вырезаны, чтобы разделить доски.

Схема

Я собрал примерную схему, показывающую схему зарядного устройства.[13] Щелкните, чтобы увеличить версию.

Эти схемы очень маленькие

Глядя на эти изображения, легко потерять представление о том, насколько малы эти компоненты, и как зарядное устройство вмещает всю эту сложность в один дюйм. На следующем слегка увеличенном изображении показаны четверть, рисовое зерно и горчичное зерно для сравнения размеров. Большинство компонентов представляют собой устройства для поверхностного монтажа, которые припаяны непосредственно к печатной плате. Самые маленькие компоненты, такие как резистор, показанный на рисунке, известны как размер «0402», поскольку они есть.04 дюйма на 0,02 дюйма. Более крупные резисторы слева от горчичного зерна обрабатывают большую мощность и известны как размер «0805», поскольку их размер составляет 0,08 x 0,05 дюйма.

Разборка трансформатора

Обратный трансформатор является ключевым компонентом зарядного устройства, самым большим и, вероятно, самым дорогим компонентом. [14] Но что внутри? Я разобрал трансформатор, чтобы узнать.

Трансформатор имеет размеры примерно 1/2 «на 1/2» на 1/3 «. Внутри трансформатор имеет три обмотки: первичная обмотка высокого напряжения, вспомогательная обмотка низкого напряжения для подачи питания на схемы управления и -токовая низковольтная выходная обмотка.Выходная обмотка подключается к черному и белому проводам, выходящим из трансформатора, а другие обмотки подключаются к контактам, прикрепленным к нижней части трансформатора.

Снаружи трансформатор покрыт парой слоев изоляционной ленты. Вторая строка начинается с «FLEX» для Flextronics. Две заземленные жилы провода намотаны вокруг трансформатора с внешней стороны для обеспечения экранирования.

После удаления экрана и ленты две половинки ферритового сердечника можно снять с обмоток.Феррит — довольно хрупкий керамический материал, поэтому при удалении сердечник сломался. Сердечник окружает обмотки и содержит магнитные поля. Размер каждого сердечника составляет примерно 6 мм x 11 мм x 4 мм; этот стиль ядра известен как EQ. Круглая центральная часть немного короче концов, что создает небольшой воздушный зазор, когда части сердечника соединяются вместе. Этот воздушный зазор 0,28 мм сохраняет магнитную энергию для обратноходового трансформатора.

Под следующими двумя слоями ленты находится обмотка из 17 витков тонкой лакированной проволоки, которая, как мне кажется, является еще одной защитной обмоткой, возвращающей на землю паразитные помехи.

Под экраном и еще двумя слоями ленты находится 6-витковая вторичная выходная обмотка, подключенная к черному и белому проводам. Обратите внимание, что эта обмотка представляет собой провод большого сечения, так как она питает выход 1 А. Также обратите внимание, что обмотка имеет тройную изоляцию, что является требованием безопасности UL, чтобы гарантировать, что первичная обмотка высокого напряжения остается изолированной от выхода. Это то место, где обманывают дешевые зарядные устройства — они просто используют обычный провод вместо тройной изоляции, а также экономят на ленте.В результате вас мало что защитит от высокого напряжения, если есть дефект изоляции или скачок напряжения.

Под следующим двойным слоем ленты находится 11-витковая первичная силовая обмотка большого калибра, которая питает ИС контроллера. Поскольку эта обмотка находится на первичной стороне, она не требует тройной изоляции. Его просто покрывают тонким слоем лака.

Под последним двойным слоем ленты находится первичная входная обмотка, состоящая из 4 слоев примерно по 23 витка в каждом.На эту обмотку подается высоковольтный ввод. Поскольку сила тока очень мала, провод может быть очень тонким. Поскольку у первичной обмотки примерно в 15 раз больше витков, чем у вторичной обмотки, вторичное напряжение будет 1/15 первичного напряжения, но в 15 раз больше тока. Таким образом, трансформатор преобразует вход высокого напряжения в выход низкого напряжения с высоким током.

На последней картинке показаны все компоненты трансформатора; слева направо показаны слои от внешней ленты до самой внутренней намотки и шпульки.

Огромная прибыль Apple

Я был удивлен, узнав, насколько огромна прибыль Apple от этих зарядных устройств. Эти зарядные устройства продаются примерно за 30 долларов. (если не подделка), но это почти вся прибыль. Samsung продает очень похожие Зарядное устройство для куба примерно за 6-10 долларов, которое я тоже разобрал (подробности напишу позже). Зарядное устройство Apple более качественное, и, по моим оценкам, внутри него стоят дополнительные компоненты на сумму около доллара. [14] Но он продается на 20 долларов дороже.

Отзыв о безопасности зарядного устройства Apple в 2008 году

В 2008 году Apple отозвала зарядные устройства для iPhone из-за дефекта, из-за которого контакты переменного тока могли выпасть из зарядного устройства и застрять в розетке. [15] К неисправным зарядным устройствам были прикреплены штыри с помощью того, что было описано как не более чем клей и «выдавать желаемое за действительное». [15] Apple заменила зарядные устройства модернизированной моделью, обозначенной зеленой точкой, показанной выше (которая неизбежно имитирует поддельные зарядные устройства).

Я решил посмотреть, какие улучшения безопасности Apple внесла в новое зарядное устройство, и сравнить с другими аналогичными зарядными устройствами.Я попытался вытащить штыри из зарядного устройства Apple, зарядного устройства Samsung и поддельного зарядного устройства. Поддельные зубцы достали с помощью плоскогубцев, так как их практически ничем не закрепляло, кроме трения. Штыри Samsung пришлось долго тянуть и крутить плоскогубцами, так как у них есть маленькие металлические язычки, удерживающие их на месте, но в конце концов они вышли.

Когда я перешел к зарядному устройству Apple, зубцы не сдвинулись с места, даже когда я очень сильно тянул плоскогубцами, поэтому я вытащил Dremel и протер его через корпус, чтобы выяснить, что удерживает зубцы.У них есть большие металлические фланцы, встроенные в пластик корпуса, поэтому штырь не может вырваться из-за разрушения зарядного устройства. На фотографии показана вилка Apple (обратите внимание на толщину пластика, удаленного с правой половины), контакт поддельного зарядного устройства, удерживаемый только за счет трения, и контакт Samsung, удерживаемый небольшими, но прочными металлическими язычками.

Я впечатлен усилиями Apple по повышению безопасности зарядного устройства после отзыва. Они не просто немного улучшили штыри, чтобы сделать их более безопасными; очевидно, кому-то было сказано сделать все возможное, чтобы убедиться, что зубцы не могут вырваться снова ни при каких обстоятельствах.

Что делает зарядное устройство Apple для iPhone особенным

Адаптер питания Apple, безусловно, представляет собой высококачественный источник питания, предназначенный для выработки тщательно отфильтрованной мощности. Apple явно приложила дополнительные усилия, чтобы уменьшить помехи от электромагнитных помех, вероятно, чтобы зарядное устройство не мешало работе сенсорного экрана. [16] Когда я открыл зарядное устройство, я ожидал найти стандартный дизайн, но я сравнил зарядное устройство с зарядным устройством Samsung и несколькими другими высококачественными промышленными разработками [17], и Apple выходит за рамки этих разработок по нескольким направлениям.

Входной переменный ток фильтруется через крошечное ферритовое кольцо на пластиковом корпусе (см. Фото ниже). Выход диодного моста фильтруется двумя большими конденсаторами и катушкой индуктивности. Два других демпфера R-C фильтруют диодный мост, который я видел только в других источниках питания аудио, чтобы предотвратить гудение 60 Гц; [6] возможно, это улучшает впечатление от прослушивания iTunes. В других разобранных мною зарядных устройствах не используется ферритовое кольцо, а обычно используется только один конденсатор фильтра. Плата первичной схемы имеет заземленный металлический экран над высокочастотными компонентами (см. Фото), которого я больше нигде не видел.Трансформатор имеет экранирующую обмотку для поглощения электромагнитных помех. В выходной цепи используются три конденсатора, включая два относительно дорогих танталовых [14] и катушку индуктивности для фильтрации, тогда как во многих источниках питания используется только один конденсатор. Конденсатор Y обычно не используется в других конструкциях. Резонансная зажимная схема является очень инновационной. [9]

Конструкция Apple обеспечивает дополнительную безопасность несколькими способами, о которых говорилось ранее: сверхсильными контактами переменного тока и сложной схемой отключения при перегреве / перенапряжении.Расстояние изоляции Apple между первичной и вторичной обмотками, похоже, выходит за рамки установленных правил.

Выводы

Зарядное устройство для iPhone от Apple вмещает множество технологий в небольшом пространстве. Apple приложила дополнительные усилия, чтобы обеспечить более высокое качество и безопасность, чем зарядные устройства других известных брендов, но за это качество приходится платить.

Если вас интересуют источники питания, ознакомьтесь с другими моими статьями: крошечный, дешевый, опасный: внутри (поддельного) зарядного устройства для iPhone, где я разбираю 2 доллара.79 зарядное устройство для iPhone и обнаружите, что оно нарушает многие правила безопасности; не покупайте ни одного из них. Также обратите внимание на то, что Apple не произвела революцию в источниках питания; новые транзисторы сделали, что исследует историю импульсных источников питания. Чтобы увидеть, как адаптер Apple разобран, посмотрите видеоролики, созданные scourtheearth и Ladyada. Наконец, если у вас есть интересное зарядное устройство, которое вам не нужно, отправьте его мне, и, возможно, я опишу его подробный разбор.

Также смотрите комментарии к Hacker News.

Примечания и ссылки

[1] Вы можете задаться вопросом, почему напряжение постоянного тока внутри блока питания намного выше, чем напряжение в сети. Напряжение постоянного тока примерно в sqrt (2) раз больше напряжения переменного тока, поскольку диод заряжает конденсатор до пика сигнала переменного тока. Таким образом, входное напряжение от 100 до 240 вольт переменного тока преобразуется в постоянное напряжение от 145 до 345 вольт внутри. Этого недостаточно, чтобы официально считаться высоким напряжением, но для удобства я назову это высоким напряжением. Согласно стандартам, все, что ниже 50 В переменного тока или 120 В постоянного тока, считается сверхнизким напряжением и считается безопасным при нормальных условиях.Но для удобства я буду называть выход 5 В низким напряжением.

[2] В источнике питания Apple используется обратная схема, в которой трансформатор работает «в обратном направлении», чем вы могли ожидать. Когда в трансформатор подается импульс напряжения, выходной диод блокирует выход, поэтому выход отсутствует — вместо этого создается магнитное поле. Когда подача напряжения прекращается, магнитное поле разрушается, вызывая выход напряжения из трансформатора. Источники питания с обратной связью очень распространены для источников питания с малой мощностью.

[3] Размер первичной платы составляет около 22,5 мм на 20,0 мм, а вторичной платы — около 22,2 мм на 20,2 мм. [4] Для получения дополнительной информации о конденсаторах X и Y см. Презентацию Kemet и «Проектирование источников питания с низким током утечки».

[5] Для наглядности перед тем, как делать снимки в этой статье, была снята изоляция. Конденсатор Y был покрыт черной термоусадочной трубкой, сбоку цепи была обмотана изолента, плавкий резистор был закрыт черной термоусадочной трубкой, а над USB-разъемом была черная изолирующая крышка.

[6] Демпфирующие цепи могут использоваться для уменьшения шума 60 Гц, создаваемого диодным мостом в источниках питания аудиосистемы. Подробный справочник по демпферам R-C для диодов источника питания аудиосигнала — в разделе «Расчет оптимальных демпферов», а в качестве образца дизайна — «Проектирование источника питания усилителя аудиосигнала».

[7] Источником питания управляет микросхема контроллера квазирезонансного SMPS (импульсного источника питания) L6565 (техническое описание). (Разумеется, чип мог быть чем-то другим, но схема точно соответствует L6565 и никакому другому чипу, который я исследовал.)

Для повышения эффективности и уменьшения помех в микросхеме используется метод, известный как квазирезонанс, который впервые был разработан в 1980-х годах. Выходная цепь спроектирована таким образом, что при отключении питания напряжение трансформатора будет колебаться. Когда напряжение достигает нуля, транзистор снова включается. Это известно как переключение при нулевом напряжении, потому что транзистор переключается, когда на нем практически нет напряжения, что сводит к минимуму потери мощности и помехи во время переключения.Схема остается включенной в течение переменного времени (в зависимости от требуемой мощности), а затем снова выключается, повторяя процесс. (Для получения дополнительной информации см. Исследование квазирезонансных преобразователей для источников питания.)

Одним из интересных следствий квазирезонанса является то, что частота переключения меняется в зависимости от нагрузки (типичное значение составляет 70 кГц). В ранних источниках питания, таких как блок питания Apple II, для регулирования мощности использовались простые цепи переменной частоты. Но в 1980-х годах эти схемы были заменены микросхемами контроллеров, которые переключались с фиксированной частотой, но изменяли ширину импульсов (известную как ШИМ).Теперь усовершенствованные ИС контроллеров вернулись к регулированию частоты. Но, кроме того, в сверхдешевых подделках используются схемы переменной частоты, практически идентичные Apple II. Таким образом, и высокопроизводительные, и недорогие зарядные устройства теперь вернулись к переменной частоте.

Мне потребовалось много времени, чтобы понять, что маркировка «FLEX01» на микросхеме контроллера указывает на Flextronics, а X на микросхеме был от логотипа Flextronics: . Я предполагаю, что на чипе есть такая маркировка, потому что он производится для Flextronics.Маркировка «EB936» на микросхеме может быть собственным номером детали Flextronics или кодом даты.

[8] Я думал, что Flextronics — это просто сборщик электроники, и я был удивлен, узнав, что Flextronics делает много инновационных разработок и имеет буквально тысячи патентов. Я думаю, что Flextronics заслуживает большего признания за свои разработки. (Обратите внимание, что Flextronics — это другая компания, чем Foxconn, которая производит iPad и iPhone и вызывает разногласия по поводу условий работы).

Изображение выше взято из патента Flextronics 7,978,489: «Интегрированные преобразователи мощности» описывает адаптер, который выглядит так же, как зарядное устройство для iPhone.Сам патент представляет собой сумку из 63 различных пунктов формулы (пружинные контакты, экраны EMI, термоклейкий материал), большинство из которых фактически не имеют отношения к зарядному устройству iPhone.

[9] В патенте Flextronics 7 924 578: Квазирезонансная схема резервуара с двумя выводами описывает резонансную схему, используемую в зарядном устройстве iPhone, которая показана на следующей диаграмме. Транзистор Q2 приводит в действие трансформатор. Транзистор Q1 является фиксирующим транзистором, который направляет скачок напряжения от трансформатора на резонансный конденсатор C13.Инновационная часть этой схемы заключается в том, что Q1 не требует специальной схемы управления, как другие схемы с активными фиксаторами; он питается от конденсаторов и диодов. В большинстве источников питания зарядных устройств, напротив, используется простой зажим резистор-конденсатор-диод, который рассеивает энергию в резисторе. [18]

Более поздние патенты Flextronics расширяют резонансный контур еще большим количеством диодов и конденсаторов: см. Патенты 7 830 676, 7 760 519 и 8,000 112

[10] Apple указывает тип зарядного устройства с помощью запатентованной технологии сопротивлений на контактах USB D + и D-.Подробнее о протоколах зарядки USB см. В моих предыдущих ссылках.

[11] Одна загадочная особенность зарядного устройства Apple — вторая цепь обратной связи, отслеживающая температуру и выходное напряжение. Эта схема на вторичной плате состоит из термистора, второго регулятора 431 и нескольких других компонентов для контроля температуры и напряжения. Выход подключен через второй оптрон к другим схемам на другой стороне вторичной платы. Два транзистора подключены к SCR-подобной защелке лома, которая закорачивает вспомогательное питание, а также отключает микросхему контроллера.Эта схема кажется чрезмерно сложной для этой задачи, тем более, что многие микросхемы контроллеров имеют эту функцию. Я могу неправильно понять эту схему, потому что кажется, что Apple излишне занимала место и дорогие компоненты (возможно, стоимостью 25 центов), реализуя эту функцию в таких условиях. сложный способ.

[12] Обратите внимание на загадочную надпись «Для использования с оборудованием информационных технологий» на внешней стороне зарядного устройства. Это означает, что зарядное устройство соответствует стандарту безопасности UL 60950-1, который определяет различные требуемые изоляционные расстояния.Краткий обзор изоляционных расстояний см. В разделе «Разделение цепей i-Spec» и в некоторых из моих предыдущих ссылок.

[13] Некоторые примечания к используемым компонентам: На первичной плате корпус JS4 представляет собой два диода в одном корпусе. Входные диоды с маркировкой 1JLGE9 представляют собой диоды 1J 600V 1A. Коммутационные транзисторы представляют собой N-канальные полевые МОП-транзисторы 1HNK60, 600 В, 1 А. Значения многих резисторов и конденсаторов указываются с помощью стандартной трехзначной маркировки SMD (две цифры, а затем мощность десять, что дает Ом или пикофарады).

На вторичной плате конденсатор «330 j90» представляет собой танталовый полимерный конденсатор 300 мФ 6,3 В Sanyo POSCAP (j означает 6,3 В, а 90 — код даты). 1R5 указывает на индуктивность 1,5 мкГн. GB9 — это прецизионный шунтирующий регулятор с низким катодным током AS431I, регулируемый по низкому катодному току, а 431 — это обычный регулятор TL431. SCD34 — это выпрямитель Шоттки на 3 А, 40 В. YCW — это неопознанный транзистор NPN, а GYW — неопознанный транзистор PNP. Конденсатор Y с маркировкой «MC B221K X1 400V Y1 250V» представляет собой Y-конденсатор 220 пФ.Конденсатор «107A» представляет собой танталовый конденсатор емкостью 100 мкФ 10 В (A означает 10 В). Оптопары PS2801-1. (Все эти обозначения компонентов следует рассматривать как предварительные, наряду со схемой.)

[14] Чтобы получить приблизительное представление о том, сколько стоят компоненты в зарядном устройстве, я посмотрел цены на некоторые компоненты на сайте octopart.com. Эти цены — лучшие цены, которые я смог найти после краткого поиска, в количестве 1000 штук, пытаясь точно сопоставить детали. Я должен предположить, что цены Apple значительно лучше этих цен.

9020 9020 9020 9020 9020 9020 1A 600V (1J) диод

Компонент	Цена
0402 Резистор SMD	$ 0,002
0805 Конденсатор SMD	$ 0,007
Транзистор SMD	0,07			$ 0,06
термистор	$ 0,07
Y конденсатор	$ 0,08
3.Электролитический конденсатор 3 мкФ, 400 В	$ 0,10
TL431	$ 0,10
1,5 мкГн индуктивность	$ 0,12
SCD 34 диод
SCD 34 диод							9020	$ 0,22
Разъем USB	$ 0,33
Танталовый конденсатор 100 мкФ	$ 0,34
L6565 IC	$ 0.55
Тантал-полимерный конденсатор 330 мкФ (Sanyo POSCAP)	$ 0,98
Обратный трансформатор	$ 1,36

Несколько заметок. Подходящие трансформаторы обычно изготавливаются по индивидуальному заказу, и цены везде разные, поэтому я не очень уверен в этой цене. Я думаю, что цена POSCAP высока, потому что я искал точного производителя, но танталовые конденсаторы в целом довольно дороги. Удивительно, насколько дешевы резисторы и конденсаторы SMD: доли копейки.

[15] Об отзыве зарядных устройств Apple было объявлено в 2008 году. Сообщения в блогах показали, что штыри на зарядном устройстве были прикреплены только с помощью 1/8 дюйма металла и небольшого количества клея. Apple отозвала адаптеры питания iPhone 3G в проводной сети, предоставляет более подробную информацию.

[16] Низкокачественные зарядные устройства мешают работе с сенсорными экранами, и это подробно описано в Noise Wars: Projected Capacity наносит ответный удар. (Клиенты также сообщают о проблемах с сенсорным экраном из-за дешевых зарядных устройств на Amazon и других сайтах.)

[17] Существует множество промышленных конструкций для USB-преобразователей переменного / постоянного тока в диапазоне 5 Вт.Образцы образцов доступны в iWatt, Fairchild, STMicroelectronics, Texas Instruments, ON Semiconductor и Maxim.

[18] Когда диод или транзистор переключается, он создает всплеск напряжения, которым можно управлять с помощью демпферной цепи или схемы ограничения. Для получения дополнительной информации о демпферах и зажимах см. «Пассивные демпферы без потерь для высокочастотного преобразования ШИМ» и «Справочное руководство по импульсным источникам питания».

Отчет о воздействии зарядки системы распределения

V1G PEV (технический отчет)

Пратт, Ричард М.и Бернал Леонардо Э. Распределительная система V1G Отчет о воздействии зарядки PEV . США: Н. П., 2018. Интернет. DOI: 10,2172 / 1480851.

Пратт, Ричард М. и Бернал, Леонардо Э. Распределительная система V1G Отчет о воздействии зарядки PEV . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1480851

Пратт, Ричард М., и Бернал, Леонардо Э. Мон. «Отчет о воздействии зарядки распределительной системы V1G PEV». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1480851. https://www.osti.gov/servlets/purl/1480851.

@article {osti_1480851,
title = {Отчет о воздействии зарядки на систему распределения V1G PEV},
author = {Пратт, Ричард М. и Бернал, Леонардо Э.},
abstractNote = {Подключаемые к электросети электромобили (PEV) - это чистый вид транспорта, который потребует новой парадигмы управления между энергоснабжением и транспортным сектором, поскольку внедрение PEV продолжает расти. Удовлетворение прогнозируемых потребностей в энергии PEV потребует внедрения методов интеграции PEV / сети помимо зарядки PEV в благоприятное время. MATLAB использовался для моделирования ежедневных поездок транспортных средств и процессов зарядки сотен PEV. Данные Национального обследования домашних хозяйств (NHTS) использовались в качестве источника данных о поездках на транспортных средствах, а проект EV предоставил измеренные данные о начислении платы за PEV для калибровки моделей населения PEV.В анализе GridLAB-D использовались прототипные модели фидера и населения PEV для оценки тарификации PEV V1G (однонаправленной) в жилых домах в нескольких местах, влияния распределительного фидера V1G PEV, влияния скорости использования (TOU) на тарификацию PEV и методов управления зарядкой. Основные выводы: оптимизация тарификации с использованием тарифов калифорнийских TOU может привести к экономии более 20 долларов в месяц для участников программы, не участвующих в программе TOU; участники, не являющиеся участниками TOU, потребляют 30-40% энергии зарядки PEV; около 50% водителей PEV сокращают расходы на топливо для транспорта на 50 долларов в месяц; 6.Зарядка 6 кВт приведет к превышению пределов мощности распределительного трансформатора на прототипных фидерах, если коэффициент использования PEV в домашних условиях достигнет 0,75 PEV на дом; загрузка распределительного фидера пропорциональна скорости зарядки PEV; был разработан метод дистанционного определения случаев перегрузки трансформатора в жилых помещениях с использованием изменений скорости зарядки PEV; а период низкой стоимости TOU состоит из распределения PEV, нуждающихся в малых, средних и больших потребностях в энергии, которые могут быть более эффективно перемещены в группы, чтобы уменьшить пиковую мощность TOU и обеспечить более высокий уровень принятия PEV на дом без перегрузки распределительных трансформаторов.},
doi = {10.2172 / 1480851},
url = {https://www.osti.gov/biblio/1480851}, journal = {},
number =,
объем =,
place = {United States},
год = {2018},
месяц = ​​{1}
}

Подробная ошибка IIS 8.5 — 404.11

Ошибка HTTP 404.11 — не найдено

Модуль фильтрации запросов настроен на отклонение запроса, содержащего двойную escape-последовательность.

Наиболее вероятные причины:

• Запрос содержал двойную escape-последовательность, а фильтрация запросов настроена на веб-сервере, чтобы отклонять двойные escape-последовательности.

Что можно попробовать:

• Проверьте параметр configuration/system.webServer/security/requestFiltering@allowDoubleEscaping в файле applicationhost.config или web.confg.

Подробная информация об ошибке:

Module	RequestFilteringModule
Notification	BeginRequest
Handler	StaticFile
Код ошибки	0x000040000

Запрошенный URL	https: // www.generalcable.com:443/assets/documents/latam%20documents/mexico%20site/cat%c3%a1logos/cord-and-cordset-productos.pdf?ext=.pdf
Physical Path	C: \ inetpub \ GCKentico \ assets \ documents \ latam% 20documents \ mexico% 20site \ cat% c3% a1logos \ cord-and-cordset-productos.pdf? Ext = .pdf
Метод входа в систему	Еще не определено
Пользователь входа в систему	Еще не определен
Каталог отслеживания запросов	C: \ inetpub \ logs \ FailedReqLogFiles

Дополнительная информация:

Это функция безопасности.Не изменяйте эту функцию, пока не полностью осознаете масштаб изменения. Перед изменением этого значения необходимо выполнить трассировку сети, чтобы убедиться, что запрос не является вредоносным. Если сервер разрешает двойные escape-последовательности, измените параметр configuration/system.webServer/security/requestFiltering@allowDoubleEscaping. Это могло быть вызвано неправильным URL-адресом, отправленным на сервер злоумышленником.

Просмотр дополнительной информации »

Как рассчитать трансформаторы с ферритовым сердечником

Расчет ферритового трансформатора — это процесс, в котором инженеры оценивают различные характеристики обмотки и размер сердечника трансформатора, используя феррит в качестве материала сердечника.Это помогает им создать идеально оптимизированный трансформатор для конкретного приложения.

В сообщении представлено подробное объяснение того, как рассчитать и спроектировать индивидуальные трансформаторы с ферритовым сердечником. Содержание легко понять и может быть очень удобно для инженеров, работающих в области силовой электроники и производящих инверторы SMPS.

Почему ферритовый сердечник используется в высокочастотных преобразователях

Вы, возможно, часто задавались вопросом о причине использования ферритовых сердечников во всех современных импульсных источниках питания или преобразователях SMPS.Верно, он предназначен для достижения более высокой эффективности и компактности по сравнению с источниками питания с железным сердечником, но было бы интересно узнать, как ферритовые сердечники позволяют нам достичь такой высокой степени эффективности и компактности?

Это связано с тем, что в трансформаторах с железным сердечником железный материал имеет гораздо более низкую магнитную проницаемость, чем ферритовый материал. Напротив, ферритовые сердечники обладают очень высокой магнитной проницаемостью.

Это означает, что под воздействием магнитного поля ферритовый материал может достигать очень высокой степени намагничивания, лучше, чем все другие формы магнитных материалов.

Более высокая магнитная проницаемость означает меньшее количество вихревых токов и меньшие коммутационные потери. Магнитный материал обычно имеет тенденцию генерировать вихревой ток в ответ на повышение частоты магнитного поля.

По мере увеличения частоты вихревой ток также увеличивается, вызывая нагрев материала и увеличение импеданса катушки, что приводит к дополнительным коммутационным потерям.

Ферритовые сердечники, благодаря своей высокой магнитной проницаемости, могут более эффективно работать на более высоких частотах благодаря меньшим вихревым токам и меньшим коммутационным потерям.

Теперь вы можете подумать, почему бы не использовать более низкую частоту, поскольку это, наоборот, помогло бы уменьшить вихревые токи? Это кажется верным, однако более низкая частота также означала бы увеличение количества витков для того же трансформатора.

Поскольку более высокие частоты допускают пропорционально меньшее количество витков, в результате трансформатор становится меньше, легче и дешевле. Вот почему SMPS использует высокую частоту.

Топология инвертора

В инверторах с импульсным режимом обычно используются два типа топологии: двухтактная и полный мост.Двухтактный использует центральный отвод для первичной обмотки, в то время как полный мост состоит из одной обмотки как для первичной, так и для вторичной обмотки.

На самом деле обе топологии имеют двухтактный характер. В обоих вариантах на обмотку подается непрерывно переключаемый обратный и прямой переменный ток от полевых МОП-транзисторов, колеблющийся с заданной высокой частотой, имитируя двухтактное действие.

Единственное принципиальное различие между ними заключается в том, что первичная сторона трансформатора с центральным ответвлением имеет в 2 раза больше витков, чем у полномостового трансформатора.

Как рассчитать трансформатор инвертора с ферритовым сердечником

Расчет трансформатора с ферритовым сердечником на самом деле довольно прост, если у вас есть все указанные параметры.

Для простоты мы попытаемся решить эту формулу на примере настройки, скажем, для трансформатора на 250 Вт.

Источником питания будет аккумулятор на 12 В. Частота переключения трансформатора будет 50 кГц, что является типичным значением для большинства инверторов SMPS. Предположим, что на выходе будет 310 В, что обычно является пиковым значением 220 В (среднеквадратичное значение).

Здесь 310 В будет после выпрямления через мостовой выпрямитель с быстрым восстановлением и LC-фильтры. Выбираем ядро ​​как ETD39.

Как мы все знаем, когда используется батарея 12 В, ее напряжение никогда не бывает постоянным. При полной зарядке значение составляет около 13 В, которое продолжает падать по мере того, как нагрузка инвертора потребляет энергию, пока, наконец, батарея не разрядится до минимального предела, который обычно составляет 10,5 В. Поэтому для наших расчетов мы будем рассматривать 10,5 В в качестве значения питания для V _{дюйм (мин)} .

Число витков первичной обмотки

Стандартная формула для расчета числа витков первичной обмотки приведена ниже:

Н _{(первичный)} = В _{дюйм (ном.)} x 10 ⁸ /4 x f x B _max x A _c

Здесь N _{(первичный)} относится к номерам первичных витков. Поскольку в нашем примере мы выбрали двухтактную топологию с центральным ответвлением, полученный результат будет составлять половину от общего количества необходимых витков.

• Vin _(ном.) = Среднее входное напряжение. Поскольку наше среднее напряжение батареи составляет 12 В, возьмем Vin _(ном.) = 12.
• f = 50 кГц или 50 000 Гц. Это предпочтительная частота переключения, выбранная нами.
• B _max = максимальная плотность потока в гауссах. В этом примере мы предположим, что B _max находится в диапазоне от 1300G до 2000G. Это стандартное значение для сердечников трансформаторов на основе феррита.В этом примере давайте установим 1500G. Таким образом, мы имеем B _max = 1500. Более высокие значения B _max не рекомендуются, так как это может привести к достижению трансформатором точки насыщения. И наоборот, более низкие значения B _max могут привести к недоиспользованию ядра.
• A _c = Эффективная площадь поперечного сечения в см ² . Эту информацию можно получить из паспортов ферритовых сердечников. Вы также можете найти A _c , представленный как A _e .Для выбранного сердечника с номером ETD39 эффективная площадь поперечного сечения, указанная в листе технических данных, составляет 125 мм ² . Это равно 1,25 см ² . Следовательно, A _c = 1,25 для ETD39.

Приведенные выше цифры дают нам значения всех параметров, необходимых для расчета первичных витков нашего инверторного трансформатора SMPS. Следовательно, подставляя соответствующие значения в приведенную выше формулу, получаем:

N _{(первичный)} = V _{in (nom)} x 10 ⁸ /4 x f x B _макс x A _c

N _{(первичный)} = 12 x 10 ⁸ /4 x 50000 x 1500 x 1.2

N _{(первичный)} = 3,2

Поскольку 3,2 — это дробное значение и его трудно реализовать на практике, мы округлим его до 3 витков. Однако, прежде чем окончательно определить это значение, мы должны выяснить, совместимо ли значение B _max и находится ли оно в допустимом диапазоне для этого нового округленного значения 3.

Потому что уменьшение количества витков вызовет пропорциональное увеличение B _max , поэтому становится обязательной проверить, находится ли увеличенное значение B _max в пределах допустимого диапазона для наших 3 витков первичной обмотки.

Проверка счетчика B _max путем подстановки следующих существующих значений получаем:
Vin _(nom) = 12, f = 50000, N _pri = 3, A _c = 1,25

B _макс. = V _{дюйм (номинал)} x 10 ⁸ /4 x f x N _{(первичный)} x A _c

B _макс. = 12 x 10 ⁸ /4 x 50000 x 3 x 1.25

B _max = 1600

Как видно, новое значение B _max для N _(pri) = 3 витка выглядит нормально и находится в пределах допустимого диапазона. Это также означает, что, если в любое время вам захочется изменить количество витков N _{(первичный)} , вы должны убедиться, что оно соответствует новому значению B _max .

Напротив, можно сначала определить B _max для желаемого числа витков первичной обмотки, а затем отрегулировать число витков до этого значения, соответствующим образом изменив другие переменные в формуле.

Обороты вторичной обмотки

Теперь мы знаем, как рассчитать первичную обмотку ферритового инверторного трансформатора SMPS, пришло время взглянуть на другую сторону, то есть на вторичную обмотку трансформатора.

Поскольку пиковое значение для вторичной обмотки должно составлять 310 В, мы хотели бы, чтобы это значение сохранялось для всего диапазона напряжения батареи, начиная с 13 В до 10,5 В.

Без сомнения, нам придется использовать систему обратной связи для поддержания постоянный уровень выходного напряжения для противодействия низкому напряжению батареи или возрастающим колебаниям тока нагрузки.

Но для этого должен быть некоторый верхний запас или запас для облегчения этого автоматического управления. Запас +20 В выглядит достаточно хорошо, поэтому мы выбираем максимальное пиковое выходное напряжение как 310 + 20 = 330 В.

Это также означает, что трансформатор должен быть рассчитан на выход 310 В при минимальном напряжении батареи 10,5.

Для управления с обратной связью мы обычно используем саморегулирующуюся схему ШИМ, которая увеличивает ширину импульса при низком заряде батареи или высокой нагрузке и пропорционально сужает ее при отсутствии нагрузки или при оптимальном состоянии батареи.

Это означает, что при низком уровне заряда батареи ШИМ должен автоматически настраиваться на максимальный рабочий цикл для поддержания предусмотренного выхода 310 В. Можно предположить, что этот максимальный ШИМ составляет 98% от общего рабочего цикла.

Зазор 2% оставлен на мертвое время. Мертвое время — это нулевой интервал напряжения между каждой частотой полупериода, в течение которого полевые МОП-транзисторы или определенные силовые устройства остаются полностью отключенными. Это обеспечивает гарантированную безопасность и предотвращает прострождение полевых МОП-транзисторов в переходные периоды двухтактных циклов.

Следовательно, входное питание будет минимальным, когда напряжение батареи достигнет минимального уровня, то есть, когда В _в = В _{в (мин)} = 10,5 В. Это приведет к тому, что рабочий цикл будет максимум 98%.

Приведенные выше данные можно использовать для расчета среднего напряжения (СКЗ постоянного тока), необходимого для первичной обмотки трансформатора, чтобы генерировать 310 В на вторичной, при минимальном уровне заряда батареи 10,5 В. Для этого мы умножаем 98% на 10,5. , как показано ниже:

0.98 x 10,5 В = 10,29 В, это номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора.

Теперь мы знаем максимальное вторичное напряжение, которое составляет 330 В, и мы также знаем первичное напряжение, которое составляет 10,29 В. Это позволяет нам получить соотношение двух сторон как: 330: 10,29 = 32,1.

Так как соотношение номинальных напряжений равно 32,1, передаточное число также должно быть в том же формате.

Значение, x: 3 = 32,1, где x = вторичные витки, 3 = первичные витки.

Решив это, мы можем быстро получить вторичное количество витков

Следовательно, вторичные витки = 96.3.

На рисунке 96.3 показано количество витков вторичной обмотки, которое нам нужно для предлагаемого ферритового инверторного трансформатора, который мы проектируем. Как указывалось ранее, поскольку дробные значения трудно реализовать на практике, мы округляем его до 96 оборотов.

На этом наши расчеты завершены, и я надеюсь, что все читатели, должно быть, поняли, как просто рассчитать ферритовый трансформатор для конкретной схемы инвертора SMPS.

Расчет вспомогательной обмотки

Вспомогательная обмотка — это дополнительная обмотка, которая может потребоваться пользователю для некоторой внешней реализации.

Допустим, помимо 330 В на вторичной обмотке, вам нужна еще одна обмотка для получения 33 В для светодиодной лампы. Сначала мы вычисляем соотношение витков вторичной обмотки : вспомогательное относительно номинала вторичной обмотки 310 В. Формула:

N _A = V _sec / (V _aux + V _d )

N _A = вторичный: вспомогательный коэффициент, В _сек = вторичное регулируемое выпрямленное напряжение, В _aux = вспомогательное напряжение, В _d = величина прямого падения диода для выпрямительного диода.Поскольку нам нужен высокоскоростной диод, мы будем использовать выпрямитель Шоттки с V _d = 0,5 В

Решение дает нам:

N _A = 310 / (33 + 0,5) = 9,25, округлим его. off на 9.

Теперь давайте вычислим количество витков, необходимых для вспомогательной обмотки, мы получим это, применив формулу:

N _aux = N _sec / N _A

Где N _aux = вспомогательные витки, N _сек = вторичные витки, N _A = вспомогательное передаточное число.

Из наших предыдущих результатов мы имеем N _сек = 96 и N _A = 9, подставив их в приведенную выше формулу, мы получаем:

N _aux = 96/9 = 10,66, округление дает нам 11 ходов. Таким образом, для получения 33 В нам потребуется 11 витков на вторичной стороне.

Таким образом, вы можете выбрать размер вспомогательной обмотки по своему усмотрению.

Заключение

В этом посте мы узнали, как рассчитать и спроектировать инверторные трансформаторы на основе ферритового сердечника, выполнив следующие действия:

• Расчет первичных витков
• Расчет вторичных витков
• Определить и подтвердить B _max
• Определите максимальное вторичное напряжение для ШИМ-управления с обратной связью
• Найдите передаточное отношение первичной вторичной обмотки
• Вычислите количество витков вторичной обмотки
• Вычислите количество витков вспомогательной обмотки

Используя вышеупомянутые формулы и расчеты, заинтересованный пользователь может легко спроектировать индивидуальный Инвертор на основе ферритового сердечника для применения в импульсных источниках питания.

Для вопросов и сомнений, пожалуйста, используйте поле для комментариев ниже, я постараюсь решить не раньше

Более подробную информацию можно найти по этой ссылке:

Как рассчитать импульсные источники питания

Цепи и системы для эффективной портативной беспроводной зарядки

Абстрактные

В современном мире, в котором постоянно растет количество портативной электроники с низким энергопотреблением, от имплантатов до беспроводных аксессуаров, эффективное и удобное питание этих устройств становится все более серьезной проблемой.Предлагаемое решение состоит в беспроводной подзарядке этих маломощных портативных устройств через общую магнитную связь с более мощными портативными устройствами, такими как смартфон. Такой способ удобен для пользователей, экологически безопасен и дешев в реализации. Это портативное приложение для беспроводной зарядки отличается от традиционных систем на основе зарядных площадок тем, что передатчик имеет ограниченную энергию, поэтому эффективность системы является ключевым фактором. Кроме того, поскольку и передатчик, и приемник портативны, нагрузка на передатчик изменяется динамически, что влияет на эффективность и передаваемую мощность.Этот тезис решает эти проблемы за счет разработки эффективной и надежной системы беспроводной зарядки. Первая половина диссертации представляет собой контур управления усилителем мощности передатчика для повышения эффективности и балансировки мощности при изменении условий нагрузки. Математический анализ резонансной индуктивной беспроводной цепи питания показывает влияние изменяющихся условий на переключение усилителя мощности при нулевом напряжении и его влияние на КПД и мощность. Контур управления регулирует шунтирующую емкость усилителя мощности и последовательную индуктивность для поддержания переключения при нулевом напряжении при регулировании подаваемой мощности.Вторая половина диссертации представляет собой реализацию резонансной индуктивной системы беспроводной зарядки, работающей на частоте 6,78 МГц, которая с высокой эффективностью передает энергию между портативными устройствами. Специальная интегральная схема, разработанная на 0,18 мкм HVCMOS, реализует производный контур управления, считывая переключение нулевого напряжения усилителя мощности и регулируя компоненты усилителя мощности. Полная эффективность 78% достигается при передаче 200 мВт на расстоянии 7 мм. КПД более 70% сохраняется на расстояниях 4–12 мм.Демонстрируется разнообразный набор приложений, которые используют смартфон для беспроводной подзарядки фитнес-трекера, кохлеарного имплантата, MP3-плеера, калькулятора, игрушечного фонаря, беспроводной клавиатуры и велосипедного фонаря, заряжая большинство устройств за 2 минуты в течение типичное ежедневное использование.

Описание

Диссертация: M. Eng., Массачусетский технологический институт, факультет электротехники и информатики, 2014.

Эта электронная версия была представлена ​​автором-студентом.Заверенная диссертация имеется в Архиве и специальных собраниях института.

Каталогизируется из представленной студентами версии диссертации в формате PDF.

Включает библиографические ссылки (страницы 121–125).

Отдел

Массачусетский Институт Технологий. Кафедра электротехники и информатики; Массачусетский Институт Технологий. Кафедра электротехники и информатики

Издатель

Массачусетский технологический институт

Ключевые слова

Электротехника и информатика.

Конструкция и выбор верхней нагрузки для катушек Тесла

Опубликовано: 24 сентября 2015 г. Обновлено: 3 октября 2018 г.

Это глава 10 руководства по проектированию DRSSTC: Topload

Введение

Верхняя нагрузка катушки Тесла служит более чем одной цели. Самая важная причина, по которой он присутствует, заключается в том, что он действует как конденсатор, который может накапливать высоковольтный заряд, а также понижает резонансную частоту вторичного контура.

Магнитное поле вокруг верхней нагрузки предотвратит образование искр на верхней обмотке вторичной обмотки, а также в некоторой степени предотвратит попадание искр внутрь к вторичной обмотке, первичной обмотке и защитной планке.

Он также увеличивает расстояние от центра и высоту до всей сборки, чтобы избежать ограничения длины искры, если она всегда будет попадать на землю из-за небольшого расстояния.

Формы

Круглые и гладкие поверхности предпочтительны для получения максимально длинных искр, когда исключается коронация. Неровная поверхность приведет к появлению множества маленьких искр, едва видимых невооруженным глазом, где энергия рассеивается, а это означает, что в искру, которую вы хотите получить, нужно вложить меньше энергии.

Круглые и гладкие поверхности почти не оставляют нам двух форм, сфер и тороидов.

Сферы могут вызвать проблемы с искрами, идущими вниз, чтобы поразить первичную обмотку, или привести к скачку искр вдоль вторичной обмотки. Это вызвано формой электромагнитного поля от сферы. Если используется сфера, лучше всего разместить точку разрыва наверху, чтобы искры выходили как можно дальше от вторичной катушки.

Тороиды обеспечивают наилучшее формирование электромагнитного поля, при котором вероятность попадания искр внутрь к вторичной катушке гораздо меньше.Если диаметр тороида очень большой, под ним можно использовать вторичный тороид меньшего размера, чтобы гарантировать отсутствие прорыва верхней обмотки вторичной катушки.

Твердый против скелета

С точки зрения эффективности, на самом деле не имеет значения, используете ли вы твердый металлический тороид, кусок гибкого воздуховода, согнутый в кольцо, или каркасный каркас, сделанный из труб, все они работают примерно одинаково . Однако, если вы хотите запустить катушку без точки отрыва, вы обнаружите, что гладкая поверхность дает одну большую ленту, которая блуждает вокруг верхней нагрузки, тогда как грубая может генерировать несколько более коротких стримеров.

Использовать ли эти материалы

Медь: Один из лучших проводников по соотношению цена / сопротивление.

Алюминий: электрическое сопротивление примерно в 2 раза больше, чем у меди.

Гофрированный алюминиевый воздуховод полностью изготовлен из алюминия, скрученного в непрерывный шов.

Две сковороды, установленные напротив друг друга, могут составлять небольшую, однородную и дешевую верхнюю загрузку. Речь идет о двух формах для торта Savarin, установленных напротив друг друга, они бывают самых разнообразных, а некоторые даже имеют заполненную середину, что позволяет легко установить их на вторичную катушку.

Тороид из пенополистирола / пончик / тороид из хобби-магазина, покрытый алюминиевой лентой, делает тороид легким и дешевым, однако получить очень гладкую поверхность может быть сложно.

Две нижние части от пивных или газированных банок могут образовывать крошечный верх.

Латунь: электрическое сопротивление примерно в 4 раза больше, чем у меди.

Для соединений с помощью стержня с резьбой или болтов для крепления верхней нагрузки латунь является предпочтительным материалом, поскольку ее удельное сопротивление все еще хорошее по сравнению с тем, насколько она жесткая и прочная.

По возможности избегайте этих материалов, они не оптимальны

Гибкие воздуховоды из металлизированного полиэстера: полиэфирная пленка очень тонкая и рассчитана только на максимальную рабочую температуру 71 ° C.Отрыв от поверхности пленки может легко повредить пленку или расплавить ее. Спираль изготовлена ​​из пружинной стали.

Нержавеющая сталь: электрическое сопротивление примерно в 40 раз больше, чем у меди.

Салатницы из нержавеющей стали от Ikea дешевы, почти круглые и из них легко собрать сферу.

Ток и потери при максимальных нагрузках

Удо Ленц на 4хв.На форумах org были проведены очень конкретные измерения максимальной нагрузки и тока дуги на DRSSTC на трех разных уровнях мощности, где самый высокий давал дугу 80 см. Его измерения для DRSSTC были вдохновлены измерениями Грега Лейха из крупнейшего в мире SGTC Electrum.

ОБНОВЛЕНИЕ

: эти ссылки теперь мертвы, попробуйте archive.org найти копию, фотографии катушки можно увидеть здесь: https://www.lod.org/electrum.html

Hydron с сайта highvoltageforum.net выполнила некоторые другие очень специфические измерения с помощью регистратора данных с батарейным питанием: https: // highvoltageforum.сеть / index.php? topic = 117.0

Ток через верхнюю нагрузку

Дан ток через верхнюю нагрузку (в данной рабочей точке вашей катушки). Если вы увеличиваете удельное сопротивление, рассеивание в верхней нагрузке возрастает (см. Уравнение выше), и, следовательно, ваш коэффициент добротности снижается. Если бы верхняя нагрузка была сверхпроводящей, она ничего не рассеивала бы и не повлияла бы на вашу добротность.

Выбор малого и большого диаметра

Эмпирическое правило для выбора меньшего диаметра тороида с верхней нагрузкой DRSSTC состоит в том, чтобы взять диаметр вторичной обмотки и использовать то же значение.

Примерно то же правило можно использовать для большого диаметра, возьмите длину вторичной обмотки, и это будет ваш главный диаметр тороида.

Эти правила применяются, если вы следуете общим рекомендациям по проектированию для определения размеров вторичной обмотки.

Меньший диаметр будет влиять на напряжение пробоя, поэтому, если малый диаметр слишком большой, катушка не разорвется без точки отрыва. Слишком маленький диаметр приведет к его разрыву при более низком напряжении, что лишит катушку некоторого напряжения, накопленного на тороиде, что обычно приводит к появлению нескольких стримеров меньшего размера.

Большой диаметр влияет на контроль поля под тороидом, поэтому слишком маленький, вы получите удары по первичной катушке / шине заземления или, если слишком малые удары по вторичной обмотке, которые могут ее разрушить!

Выбор расстояния до верхней обмотки вторичной обмотки

Нижняя сторона тороида должна совпадать с верхней обмоткой вторичной обмотки или подниматься на расстояние до диаметра вторичной обмотки.

Один или два тороида

Если вы хотите поднять верхнюю нагрузку выше вторичной, чем указано выше, будет хорошей идеей добавить второй тороид меньшего размера для формирования поля.Также может потребоваться добавить второй тороид меньшего размера, если основной тороид очень широкий, поэтому формирование поля вокруг верхней части вторичной катушки является слабым.

Расчет емкости шара

K — диалетрическая постоянная 1,01, R — радиус сферы. В этой формуле для измерений используются дюймы, 10 мм = 25,4 мм. Результат в пФ.

Расчет емкости тороида

D1 — это наибольший диаметр тороида, а D2 — младший диаметр кольца тороида.В этой формуле для измерений используются дюймы, 10 мм = 25,4 мм. Результат в пФ.

Точка прорыва

Точка разрыва должна представлять собой хороший проводник с ровной поверхностью, чтобы избежать большого распыления коронного разряда вокруг провода, стержня или того, что для этого используется.

Наконечник точки отрыва может быть вольфрамовым, если нагревание или даже оплавление является проблемой.

Точка отрыва должна располагаться достаточно далеко от очень близкого и сильного магнитного поля, которое находится близко к поверхности верхней нагрузки.По крайней мере, 10 сантиметров было бы хорошим началом, можно использовать даже более длинные и направленные вверх дуги, чтобы отвести дуги дальше от удара в первичной катушке, шине заземления или просто получить более длинные дуги для заземления с большего расстояния.

Запуск DRSSTC без точки разрыва может быть очень напряженным для IGBT, поскольку катушка Тесла должна создавать большой потенциал на поверхности при верхней нагрузке, чтобы она могла сломаться с очень ровной поверхности. Инвертор IGBT намного счастливее, когда он может просто продолжать подавать энергию в дугу.

Рассказы о работе DRSSTC без точки прорыва говорят о том, что ничего не происходит, пока он почти не достигнет полного входного напряжения от f.ex. вариак. Внезапно большие дуги начнут вылетать в непредсказуемых и случайных направлениях. В половине случаев искры исходят либо от верхней нагрузки, либо от скачков искр на вторичной обмотке или даже внутри вторичной обмотки.

Строительство

Искусство изготовления металлического тороида называется прядением металла. Листу металла придают форму металлическим стержнем, сопоставляя его с несколькими различными деревянными мастер-моделями, установленными на токарном станке.