08/12/2013

220В для телефона в автомобиле

220В для телефона в автомобиле

Автомобильный гаджет для удобства связи

В подавляющем большинстве мобильные телефоны имеют напряжение питания до 5 В. Чаще всего 3,7В и в качестве источника питания подразумевают последовательное включение 3-х одиночных аккумуляторов или интегральной батареи из трех подобных единиц. Классическое напряжение питания в автомобиле – 12 В. Понизить напряжение питания и стабилизировать ток особого схемотехнического труда не составляют, если не брать во внимание великое множество разъемов для телефонов разных фирм. Ну просто каждая уважающая себя фирма должна создать разъем питания не похожий на конкурента. Отсюда следует, что для зарядки телефона в автомобиле приходится прикупать отдельный модуль, с “родным” разъемом для имеющегося телефона и только для своего телефона, хотя в подавляющем большинстве случаев кабель питания состоит всего лишь из двух проводов.

Идея

Наиболее простой и универсальный выход – это сделать то, что у всех телефонов одинаковое – подключение к стандартной сети с напряжением питания 110…220В через стандартный штепсель сетевого шнура. Все зарядные устройства современных мобильных телефонов работают на основе импульсной инверсии высоковольтного переменного напряжения промышленной сети в постоянное низковольтное и допускают широкий диапазон питающих напряжений и частот этого самого переменного напряжения.

Потому для зарядки телефона проще всего преобразовать напряжения автомобильной сети 12 В в напряжение, годное для подключения зарядного устройства любого мобильного телефона(220В). Для простых телефонов достаточно будет мощности преобразования 5 Вт, для смартфонов понадобиться несколько больше – 15..30 Вт.

Само собой, предполагается простота реализации и доступная элементная база с широким выбором замены.

Принцип работы

Схема преобразователя построена по принципу двухтактного возбудителя на основе трансформатора ТН14-115-400. Понятное дело, что основанная проблема будет как раз в трансформаторе. Указанный типовой трансформатор (см. рис.2а) рассчитан на входное напряжение 115В и выходное 6,3В (несколько обмоток) с частотой 400Гц, скорее всего для какой то бортовой техники военного образца. Общая мощность трансформатора около 15Вт.

Лет 10 назад чисто ради интереса погонял эти трансформаторы по частотному диапазону и понял, что они неплохо работают и на более высоких частотах (военное железо, наверное)). Так как первичное напряжение в автомобиле 12 В, то индуктивности обмоток рассчитанных на 6,3 В может не хватить, пришлось  поднять частоту преобразования примерно в два раза. В результате вся схема работает на частоте около 800Гц, которую прекрасно “хавают” зарядные блоки мобильных телефонов, а на выходе такого трансформатора как раз получится 220 В соответственно коэффициенту трансформации ТН14-115-400.  После запуска преобразователя мои прикидочные расчеты полностью оправдались.

Схема

Двухтактный преобразователь требует парафазного питающего напряжения (рис.1), который создается генератором, построенным на одной интегральной схеме DD1 (561ЛА7). Генератор построен по релаксационной схеме и имеет две цепи обратной связи и систему автоматического смещения. Судя по моему опыту, это наиболее стабильная, удачная и надежная схема генератора на логических элементах. Причем, по такой схеме можно делать генераторы чуть ли не на любом типе логики.

Генератор, построенный по предложенной схеме,  без проблем вырабатывает противофазные напряжения если времязадающие цепочки его обоих плеч R1C1 и R2C2 одинаковы, что исключает дополнительные триггерные схемы для получения парафазного меандрового напряжения. Параметры времязадающих цепочек выбраны так, что бы генератор надежно возбуждался и работал на частоте около 800Гц. Диоды VD1,VD2 обеспечивают разряд конденсаторов времязадающих цепочек генератора в моменты его переключения. Диоды можно и не устанавливать, если в логической серии предусмотрены внутренние защитные диоды интегрированные в логический элемент.

220В для телефона в автомобиле

Когда два противофазных напряжения с амплитудой 12 В получены, то остается только усилить ток и подать на обмотки трансформатора для преобразования. Двухкаскадные усилители тока обоих плеч абсолютно одинаковые. Каждый усилитель постоянного тока нагружен на собственную обмотку и если сигнал меандровый (скважность – 2), то протекания постоянного тока подмагничивания через трансформатор не происходит.  Первичные обмотки трансформатора включены последовательно, со средней точкой замкнутой на землю.

Каждый каскад усилителя состоит из усилительного элемента – транзистора (VT1…VT4), базового резистора (R5,R6,R9,R10) и токоограничивающего резистора (R3,R4,R7,R8). Базовые резисторы необходимы для более надежного закрывания транзистора, а токоограничивающие резисторы устанавливают максимальный ток базы транзисторного каскада на определенном уровне, не превышающем максимальное значение тока предыдущего каскада. Для первого каскада (VT1,VT2) этот ток составляет около 1 мА, а для второго(VT3,VT4) каскада 50мА.

220В для телефона в автомобиле

Высокочастотные диоды VD3 и VD4 шунтируют выбросы напряжения самоиндукции, если нагрузка преобразователя отсутствует. В цепь первичного питания 12 В, полученного от автоприкуривателя, включен также предохранитель на 2А (на схеме не показан).

Конструкция и настройка

Все элементы схемы (рис.2а), уместились на одной стороне импровизированной печатной платы из фольгированного стеклотекстолита (размерами около 50х50мм) с процарапанными посадочными местами. Транзисторы выходных каскадов имеют небольшие радиаторы, хотя и не греются вовсе. Электрорадиоэлементы схемы соединены навесным монтажом, как и в случае (http://www.afterwork.com.ua/?p=3719).

Плата, выходные контакты и предохранитель установлены на пластиковом П-образном шасси размерами 60х60х50мм (рис.2б). Для обеспечения необходимого воздухообмена в шасси с двух противоположных сторон проделано ряд отверстий диаметром 2мм.

220В для телефона в автомобиле

Верхняя крышка приклеена намертво к пластиковому шасси на основе клея из той же пластмассы и растворителя 647, как в случае этой разработки (http://www.afterwork.com.ua/?p=3650). Надписи черным по белому удобно осуществлять при помощи СD-маркера черного цвета (рис.3). Для удобства подсоединения разных устройств к разъему автоприкуривателя сделан переходник .

Тестирование и применение

В течение суток проверял работу блока на активное сопротивление при рассеиваемой мощности 5Вт. При этом больше всего нагревался трансформатор, причем, такое впечатление, что не обмотки, а сам магнитопровод (максимум до 50 градусов Цельсия). Транзисторы оставались еле-еле теплыми, а общий ток потребления не превышал 1А, при условии “проседания” выходного напряжения не больше 10%. КПД преобразователя примерно 50%, для таких малых мощностей это не имеет особого значения.

Телефоны без сенсорных экранов прекрасно заряжались за положенное им время. Во время работы преобразователя трансформатор слегка вибрирует на частоте 800Гц, что ощущается в виде легкого свиста. Так как частота преобразования фиксирована, тон свиста во время зарядки не меняется, а в автомобиле звук двигателя практически заглушает этот паразитный эффект.

Примечания

1. Если есть возможность применить ферритовый трансформатор с соответствующими обмотками, то частоту преобразования лучше выбрать больше 30кГц, что бы не слышать вибраций трансформатора, правда , в этом случае нет гарантии его нормального выпрямления напряжения с такой частотой  в самом инверторе зарядного устройства мобильного телефона.

2. Возможно было бы дополнительно установить индикатор включения в виде светодиода, но сам телефон и свист трансформатора всегда помогают убедится, что устройство работает.

3. Пробовал для работы применять 400 Гц трансформаторы меньшей мощности, в результате не все телефоны переводятся в режим зарядки. Наверное из-за недостатка тока.

Источник питания – это как колесо в автомобиле, без него никуда не поедешь!

Похожие записи

6 комментариев »

  1. Преобразователь это конечно круто, но для зарядки телефона проще использовать стабилизатор напряжения.

    Комментарий by SterAK — 16/03/2014 @ 17:17

  2. Телефоны разные бывают, вообще то аккумуляторы заряжают током, некоторые требуют постоянного напряжения (чаще 5в), а все они втыкаются в розетку 220В. Так что лучше не мучиться и сделать 220В в автомобиле.

    Комментарий by opyvovar — 17/03/2014 @ 12:32

  3. С преобразователем как раз то выйдет больше мучений. Искомый стабилизатор – КР142ЕН5А или зарубежные аналоги. Выдаёт напряжение ровно 5В и ток 2А. В среднем выходной ток ЗУ телефона 0,5А, так что по току есть огромный запас.

    Комментарий by SterAK — 18/03/2014 @ 17:24

  4. КР142ЕН5А немного неудачный пример, там радиатор нужен на рассеивание около 10Вт (1А зарядного тока) , а он будет много больше коробочки вышеприведенного преобразователя. Уж лучше какой то импульсный преобразователь с огромным кпд, как в навигаторах или видеорегистраторах. Да и не все телефоны заряжать можно от 5В, а от 220В – все! Кроме того на 220 можно зацепить и подстригательную машинку (электробритву) и хитрые зарядки USB (Apple), и еще кучу всего.
    Кроме того, этот преобразователь, только с трансформатором наоборот, на самом то деле -возбудитель для более мощного на 100Вт, но это уже другая история.

    Комментарий by opyvovar — 18/03/2014 @ 22:20

  5. Меня смущает очень высокая частота преобразователя, а бытовые приборы рассчитаны под 50 герц. Тем более мощность преобразователя крайне мала.
    Не видел не разу телефона с зарядным током аккумулятора 1А, максисимум 0,4-0,5А.
    Просто где-то попадалась схема адаптера как раз с использованием стабилизатора.
    Вот например заводской вариант http://lib.chipdip.ru/700/DOC000700301.jpg но там вроде другой принцип преобразования. Думаю что самым удачным вариантом будет сколхозить с такого БП схему.

    Комментарий by SterAK — 19/03/2014 @ 16:23

  6. Меня тоже смущала высокая частота преобразователя, но чем больше частота, тем больше размеры, приходится ползти вверх по частоте. А значение частоты для импульсных преобразователей (зарядных устройств) не очень то важно. Будет даже лучше, если частота поднимется в разумных пределах. А относительно тока заряда то смартфоны, планшеты и т.п. заряжаются еще большим током, чем 1А.

    Комментарий by opyvovar — 21/03/2014 @ 12:46

RSS лента комментариев к этой записи.

Оставить комментарий



Творим После Работы работает на WordPress, русская версия WordPress от MyWordPress.Ru
Информация на сайте является собственностью авторов.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ копировать и размещать любую информацию без согласия авторов.