Ремонт автомобильного зарядного устройства для телефонов

Ремонт автомобильного зарядного устройства для телефонов

С.А. Елкин г. Житомир РА 7/8’2009
Однажды мне пришлось ремонтировать автомобильное зарядное устройство (ЗУ) для сотового телефона (СТ). Неисправность выглядела неявно. Светодиод индикатора без присоединения аккумуляторной батареи (АКБ) СТ светился зеленым цветом. Когда СТ(нагрузка) присоединялся, свечение прекращалось. Поскольку схема ЗУ отсутствовала, пришлось перерисовать соединения элементов между собой с печатной платы. Схема оказалась довольно простой и занятной.

Как видно из схемы, показанной на рис.1, структурно ЗУ состоит из управляемого импульсного стабилизатора (ИС), выполненного на транзисторах VT1 и VT2 и элементах VD1, С1, С2, L1, R1, R2, измерительного моста, выполненного на резисторах R3-R5 и транзисторе VT3. Резистор R6 служит для ограничения
базового тока транзистора VT3.
Двухцветный светодиод VD2, который включен в диагональ измерительного моста между точками А и Б, служит индикатором состояния ЗУ.
Устройство управления выполнено на транзисторе VT4, резисторах R7, R8, R9 и коммутирующем диоде VD4. Это устройство предназначено для изменения характера работы ИС в двух основных режимах: без подключенной АКБ СТ и с подключенной АКБ СТ.
В первом режиме ток от источника питания 14 В в ИС проходит по
цепи переход эмиттер — коллектор транзистора VT1, дроссель L1, диод VD3, резисторы R7 и R8. Этот ток создает падение напряжения на резисторе R8, которое приоткрывает транзистор VT4,
обеспечивает условия (баланс амплитуд) для возникновения генерации.
При подключении АКБ СТ (второй режим) положительный потенциал базы транзистора VT4 за счет падения напряжения на резисторе R8, а также изменении потенциала точки С увеличивается, транзистор VT4 приоткрывается, режим работы ИС изменяется, чем обеспечивается необходимое значение тока заряда для АКБ СТ.
Потенциал диагоналей измерительного моста (который также включен в цепь выходного напряжения ИС) в первом режиме таков, что светодиодный индикатор светится зеленым цветом.
Очевидно, что потенциал точки С во втором режиме (при подключении АКБ МТ) также изменяется, что приводит к изменению цвета свечения светодиодного индикатора с зеленого на красный. Вариант схемы и подробное описание работы аналогичного светодиодного индикатора, управляемого выходным током ЗУ, описаны в [1].
Конструкция
ЗУ собрано в корпусе, который при надобности с помощью штыревого соединителя присоединяется к штатному гнездовому соединителю прикуривателя автомобиля.
Сборочный узел — печатная плата с контактными частями ХР1 и соединителем ХР2 показаны на фото.
Расположение деталей на печатной плате (нумерация деталей — авторская, в соответствии со схемой, показанной на рис.1) показано на рис.2.

Ремонт и настройка
Опыт ремонта аналогичных устройств подсказывал, что поскольку схема ИС предельно проста, то при заменах вышедших из строя элементов в процессе ремонта обязательно необходима как общая проверка работы (в данном случае — в обоих режимах работы ИС), так и подстройка выходных параметров, поскольку они целиком зависят от параметров конкретно устанавливаемых элементов.
Осмотр платы показал, что транзистор VT1 уже меняли, причем сменили на экземпляр без опознавательных знаков. Заменил этот транзистор на КТ814В. Подключил ЗУ к источнику питания 14 В. К соединителю ХР2 временно вместо АКБ СТ присоединил три вспомогательных, предварительно разряженных Ni-Cd аккумулятора емкостью 0,7 А*ч.
При подключении вспомогательной АКБ индикатор ЗУ уже не гас, а четко изменял цвет на красный. Ток потребления от источника питания 14 В равнялся 250 мА. Транзистор VT1 ощутимо нагревался.

Поскольку ИС — импульсное устройство, дальнейшую проверку его работоспособности провел с помощью осциллографа. Колебания на коллекторе VT1 в первом режиме выглядели как короткие ограниченные импульсы с частотой около 300 кГц.
Во втором режиме эти колебания уже не срывались, а только изменялись, к тому же имели сложную форму со скважностью больше двух (рис.3,а). Надобность в регулировке режима ИС подтверждалась.
Выпаял из платы резистор R7 и временно на его место установил потенциометр, включенный реостатом с сопротивлением введенной части, равной 16 кОм. Подключил ЗУ к источнику питания с напряжением 14 В.
Изменением сопротивления введенной части вспомогательного потенциометра добился получения на экране осциллографа формы колебаний, показанной на рис.З,b. При этом ток потребления от источника питания 14 В равнялся 75 мА. Форма наблюдаемых колебаний была близка к меандру. Транзистор VT1 практически не нагревался. Частота генерации импульсов на коллекторе VT1 равнялась 48 кГц. В дальнейшем процесс зарядки управлялся уже зарядным процессором СТ, что четко индицировалось как периодические [2] изменения цвета свечения светодиодного индикатора ЗУ.
По истечении примерно 2 ч работы в режиме зарядки ток потребления (заряда АКБ) от источника питания 14 В уменьшился до 50 мА, а частота колебаний на коллекторе транзистора VT1 увеличилась до 77 кГц. При отсоединении от ЗУ вспомогательной АКБ, ток потребления от источника питания 14 В уменьшился до 10 мА, форма колебаний на коллекторе VT1 имела вид пачек импульсов (рис.3,с) со скважностью 1:4. Напряжение на соединителе ХР2 в первом режиме равнялось 7,5 В. Измерения подтверждали правильность направления в проведении послеремонтных регулировок.
Чтобы учесть возможные изменения полученных выходных параметров ЗУ в зависимости от конкретного типа АКБ (и не вникать глубоко в конкретные и, собственно, ненужные нюансы) того СТ, с которым оно будет реально работать, желательно конечную регулировку в том же алгоритме провести именно с разряженной штатной АКБ СТ.
Рекомендации
Если вы внимательно ознакомились с описанием работы схемы и порядком проведения регулировок, которые были изложены выше, считаю необходимым еще раз обратить ваше внимание на то, что регулировки должны проводиться именно на АКБ (причем для подстраховки — на вспомогательной). Иначе говоря, на компоненте, который имеет на своих полюсах некоторое начальное напряжение, поскольку оно и является в данной схеме управляющим как для ИС, так и для схемы индикации.
Чтобы усвоить физический смысл, лежащий в основе проведенных послеремонтных регулировок, любознательным полезно ознакомиться с информацией из литературных источников раздела «Литература», приведенного в конце статьи, а затем вдумчиво поэкспериментировать. Для этого, медленно вращая ось вспомогательного потенциометра, надо внимательно понаблюдать за экраном осциллографа и за значением тока потребления от источника питания 14 В.
При изменении сопротивления введенной части потенциометра, на экране осциллографа четко видно, что при этом как частота колебаний, так и их форма на коллекторе транзистора VT1 изменяются весьма существенно. В достаточно широких пределах изменяется и ток, потребляемый ЗУ от источника 14 В.
Чтобы глубоко не вдаваться в физические принципы работы как накапливающего энергию [3] элемента (L1), так и самого [4] ИС, отмечу, что излом в правой части верхней полки рабочего импульса на коллекторе транзистора VT1 означает переход магнитопровода дросселя L1 на работу с линейной части характеристики намагничивания на нелинейную.
Иначе говоря, магнитопровод дросселя L1 в определенные моменты времени открытого СОстояния ключевого транзистора начинает входить в насыщение. Такой режим работы означает резкое понижение КПД ИС как преобразователя, повышенный нагрев магнитопровода дросселя L1, а также резкое увеличение помех.
Что касается силового ключа — транзистора VT1, то увеличение тока через него, естественно, приводит к повышенному нагреву его корпуса, а поскольку он в данной конструкции установлен без радиатора, его мощность рассеивания без радиатора по данным производителя не должна превышать 0,7 Вт.
Экспериментальная проверка параметров двух аналогичных экземпляров автомобильных (разных производителей) ЗУ для МТ показали их близкое соответствие параметрам, полученным экспериментально, и указанным ранее.
При проведении ремонта следует также учитывать, что схема ЗУ «боится» подключения источника питания 14 В в обратной полярности. При этом выходит из строя либо транзистор VT1, либо оба транзистора ИС. Поэтому, если вам встретится неисправность ЗУ из-за выхода из строя этих транзисторов, установите последовательно в цепь любого из проводов питания защитный диод типа 1 N4005.

Не стоит также напрягаться и в арифметических вычислениях на предмет работы ЗУ в режиме «быстрой» (4-часовой) зарядки СТ от источника питания автомобиля, если в том нет особой надобности. Во-первых, это нигде для данного ЗУ не декларировано, во-вторых, не такой уж это хороший режим и для самой АКБ СТ, независимо от его типа. В-третьих, кроме разработчиков зарядного процессора СТ, пожалуй, мало кто может однозначно ответить на вопросы: «А информация на экране СТ о разряде АКБ соответствует какому проценту разряда штатной АКБ — 100% или меньше, а если меньше (что естественно), то на сколько?».
Практика же эксплуатации СТ показывает, что если его АКБ от штатного ЗУ полностью заряжается за ночь (8. 10 ч), то этого, в большинстве случаев, вполне достаточно. А для длительных и экстремальных разговоров просто надо иметь резервную АКБ!
От элементов данной схемы можно получить и более высокие энергетические выходные параметры, если использовать дроссель L1 с большим сечением магнитопровода, заменить транзистор VT1 более мощным и установить его на радиаторе. Однако при этом плату ЗУ, новые радиокомпоненты и конструктивные элементы
придется установить в другом большем по размерам корпусе.
Детали
При замене транзистора VT1 желательно использовать транзистор с минимальным напряжением эмиттер-коллектор не менее 60 В, частотным диапазоном от 3 МГц и выше, который имеет мощность не менее 0,7 Вт. Например, можно использовать отечественный транзистор КТ814В, изменив соответствующим образом расположение его выводов, чтобы их расположение соответствовало расположению отверстий для электродов транзистора С2907 на печатной плате.
Транзистор VT2 можно заменить отечественным КТ361Г или КТ361 И. Транзистор VT3 можно заменить отечественным КТ502Г Транзистор VT4 можно заменить отечественным КТ315Д. Следует отметить, что у рекомендуемых для замены транзисторов VT2-VT4 расположение выводов полностью совпадают со штатными транзисторами.
Диод VD1 — это диод с барьером Шотки. Использование кремниевых высокочастотных диодов в качестве VD1 возможно, однако приводит
к снижению КПД ИС. Диод VD2 — согласно схеме. Диод VD3 — согласно схеме или КД105. Диод VD4, согласно схеме, можно заменить КД521 с любым буквенным индексом.
Дроссель L1 намотан на магнитопроводе в форме катушки. Высота магнитопровода 9 мм, диаметр щечек 6 мм. Число витков 4, диаметр провода 0,4 мм. Материал, из которого изготовлен магнитопровод, неизвестен. Индуктивность дросселя 210 мГн.
РА 7/8’2009
Литература
1. Власюк Н.П. Зарядное устройство мобильного телефона LG//Радиоаматор. — 2005. — №4. — С.54.
2. Елкин С.А. Индикатор тока заряда в сетевом зарядном устройстве АСР-7Е//Электрик. -2006. — №5-6. — С.40.
3. Косенко С. Особенности работы индуктивных элементов в однотактных преобразователях//Радио. — 2005. — №7. — С.30.
4. Компаненко Л. Синхронизируемый импульсный стабилизатор напряжения//Радио. -2004.-№11.-С.32.
5. Елкин С.А. Сетевой источник питания для тонометра ВМG4906//Радиоаматор. — 2007. -№11. -С.25.

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Источник

Советы, что делать, если USB-порт автомобиля не заряжает телефон

Вот решение, чтобы телефон снова заряжался в машине.

Хотите узнать, почему USB-порт вашего автомобиля перестал заряжать ваш смартфон? Вы не одиноки в этом вопросе. Время от времени с подобной проблемой сталкиваются многие автовладельцы.

Если автомобильный разъем USB-порт не заряжает ваш телефон, проблема может быть связана как с самим разъемом автомобиля, так и с кабелем или даже с телефоном. Также имейте в виду, что не все автомобильные USB-порты предназначены для зарядки телефонов или питания периферийных устройств.

Кроме того, также существует проблема совместимости между портом и телефоном, которая может быть решена (или не решена) с помощью другого кабеля.

Сильные и слабые стороны зарядки смартфонов в автомобиле через USB-разъем

USB-порт – мировой стандарт, который выбрали почти все производители автомобилей. Этот порт также поддерживают большинство автопроизводителей, оснащая им свои новые автомобили. Благодаря мировой стандартизации сегодня вы можете использовать одни и те же кабели для подключения к USB-порту в машине различных гаджетов.

Проблема заключается в том, что USB способен передавать как энергию, так и данные через одно и то же соединение, не каждый USB-порт имеет такую возможность. Но даже если USB-порт спроектирован изначально для передачи электропитания, незначительные различия в способах управления зарядкой через USB-разъем (например, у телефонов Apple управление зарядкой осуществляется не так, как в телефонах Android) могут помешать нормально заряжать телефон в машине.

Когда впервые появился USB-порт, первоначальный стандарт позволял использовать две разные версии USB-портов: один порт для передачи данных и один для передачи электричества. Порты данных передают данные назад и вперед между устройством и компьютером, в то время как порты питания передают электроэнергию. Вот почему некоторые устройства, такие как жесткие диски и сканеры, которые получают питание через USB-соединение, должны быть подключены к определенным USB-портам для нормальной работы.

USB-соединение для передачи данных в автомобилях

В некоторых автомобилях c USB-портами эти разъемы предназначены только для передачи данных. Этот тип USB-портов обычно позволяет подключать флэш-накопитель USB для прослушивания музыки или установки обновлений встроенного в машину программного обеспечения. Также к таким разъемам вы можете подключить смартфон или MP3-плеер для прослушивания музыки. Поскольку порт этого типа использует только клеммы и провода для передачи данных и в нем нет клемм для питания, этот разъем не может питать любые периферийные устройства в машине или заряжать ваш телефон.

Если вы не уверены, есть ли в вашем автомобиле порты USB, не способные передавать на устройства питание, и в руководстве к машине ничего об этом не сказано, есть несколько способов проверить, какой тип портов используется в вашем автомобиле.

Самый простой способ – попробовать различные USB-кабели и устройства, чтобы проверить, идет ли на гаджеты питание.

USB-провода для передачи данных и зарядные кабели

Стандарт USB определяет конфигурацию четырех контактов, пронумерованных от одного до четырех. Клеммы 1 и 4 передают питание, в то время как клеммы 2 и 3 передают данные. Большинство USB-кабелей представляют собой просто прямые провода, с каждой стороны которых есть клеммы, которые и проводят как электричество по соответствующим контактам, так и данные.

Но есть кабели, которые не предназначены для передачи данных и электропитания. Например, кабели, предназначенные только для передачи данных, не используют контакты 1 и 4, а кабели для питания пропускают клеммы 2 и 3. Но это все теория. На практике все гораздо сложнее.

Чтобы компьютеры или другие информационно-развлекательные системы обеспечивали более высокую зарядку, простого подключения кабеля недостаточно. За процессом зарядки устройства следит компьютер, который, получая с устройства информацию о необходимости более мощного заряда, обеспечивает заряжаемому гаджету более высокую силу тока. Без регулировки силы тока устройство либо имеет риск выйти из строя при перезарядке либо будет заряжаться вечно.

USB-порты в автомобилях

В современных автомобилях, несмотря на развитие технологий, все еще часто встречаются USB-порты, которые не могут обеспечить зарядку подключаемым устройствам. Но даже в тех автомобилях, где через USB-разъем питание поступает на устройство, все-таки главным предназначением порта является передача данных с устройства в информационно-развлекательную систему автомобиля. То есть большинство USB-портов настроены на передачу данных.

Кстати, в некоторых случаях вы можете столкнуться с проблемой, когда в случае подключения телефона к машине информационно-развлекательная система автомобиля не распознает тип подключаемого устройства. Самое плохое, что в этом случае вы не только не сможете передавать данные с телефона в автомобиль, но и заряжать его.

Но иногда эту проблему можно обойти, используя специальный кабель USB, предназначенный для зарядки. Этот тип проводов совершенно не способен передавать данные. Он предназначен только для передачи электроэнергии через USB-соединение. Так что вы не сможете использовать этот тип кабелей для передачи файлов и прослушивания музыки. Однако даже если информационно-развлекательная система вашего автомобиля не распознает телефон, с помощью кабеля питания вы сможете заряжать смартфон в машине.

Еще одна проблема с питаемыми USB-портами и зарядными устройствами связана с самими телефонами. Дело в том, что разные компании, которые производят смартфоны, имеют разный подход к USB-зарядке. Проблема заключается в том, что хотя все USB-порты рассчитаны на работу с напряжением в 5В, они способны выдавать различную силу току.

А, как известно, всем телефонам требуется разная сила тока для нормальной зарядки. Например, некоторые телефоны будут заряжаться нормально на 1,5А (ампер), в то время как другие будут при этой силе тока заряжаться слишком медленно или, даже находясь на зарядке, терять заряд батареи (то есть телефон будет получать с USB-порта меньше энергии, чем расходует).

Если ваш автомобиль распознает ваш телефон и подключает его к режиму медиаплеера с помощью обычного USB-кабеля, существует вероятность того, что прилагаемой силы тока зарядки будет недостаточно для поддержания текущего заряда телефона или его зарядки. И все дело будет в силе тока, который выдает USB-разъем автомобиля. Вполне возможно, вашему телефону этой силы тока будет недостаточно.

Также имейте в виду, что очень часто неоригинальные кабели также могут мешать нормально заряжать телефон в машине. Поэтому старайтесь использовать только оригинальные USB-провода.

Если же вы испробовали все способы зарядки телефона в машине через USB-порт, но телефон по-прежнему, находясь подключенным к разъему, теряет свой заряд, попробуйте приобрести специальное зарядное устройство-адаптер, которое вставляется в прикуриватель автомобиля. Этот адаптер имеет один или несколько разъемов USB, выдающих разную силу тока.

Источник