Ремонт автомобильного зарядного устройства для сотового телефона. 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, C1, C2, 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 D3, 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 XP1 и соединителем XP2 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 VT1уже меняли, причем сменили на экземпляр без опознавательных знаков. Заменил этот транзистор на КТ814В. Подключил ЗУ к источнику питания 14 В. К соединителю XP2 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.З,a). 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.3,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 часа 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 XP2 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 1N4005.

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 часов), 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 C2907 на печатной плате.

Транзистор VT2 можно заменить отечественным КТ361Г или КТ361И. 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.

Литература:
1. Власюк Н.П. Зарядное устройство мобильного телефона. Радиоаматор. – 4-2005.
2. Елкин С.А. Индикатор тока заряда в сетевом зарядном устройстве Электрик 5,6-2006.
3. Косенко С. Особенности работы индуктивных элементов в однотактных преобразователях. Радио. 7-2005.
4. Компаненко Л. Синхронизируемый импульсный стабилизатор напряжения. Радио 11-2004.
5. Елкин С.А. Сетевой источник питания для тонометра ВМС4906. Радиоаматор 11-2007.

Автор: С.А. Елкин, г. Житомир

---