Схема импульсного стабилизатора для зарядки телефона

Классификация портов Charger

• SDP
  (Standard Downstream Ports) – обмен данными и зарядка, допускает ток до 0,5 A.
• CDP
  (Charging Downstream Ports) – обмен данными и зарядка, допускает ток до 1,5 A; аппаратное опознавание типа порта (enumeration) производится до подключения гаджетом линий данных (D- и D+) к своему USB-приемопередатчику.
• DCP
  (Dedicated Charging Ports) – только зарядка, допускает ток до 1,5 A.
• ACA
  (Accessory Charger Adapter) – декларируется работа PD-OTG в режиме Host (с подключением к PD периферии – USB-Hub, мышка, клавиатура, HDD и с возможностью дополнительного питания), для некоторых устройств – с возможностью зарядки PD во время OTG-сессии.

Беспроводная зарядка

Удлинители могут перестать заряжать телефон, они могут перетереться, гнездо для зарядки в телефоне может расшататься. Все это обуславливает необходимость беспроводной зарядки. Как сделать беспроводную зарядку для телефона, рассмотрим ниже.

Принцип беспроводной зарядки основывается на том, что в зарядку встраивается катушка, которая создает магнитное поле, под крышкой телефона находится другая катушка, служащая приемником. Когда приемник находится в зоне действия проводника, активируются электромагнитные импульсы. Через выпрямители и конденсаторы идет воздействие на батарею телефона.

Но перед тем, как сделать свой выбор в пользу беспроводной зарядки, необходимо учесть, что у нее есть ряд отрицательных качеств:

• нет достоверных данных о воздействии на организм человека;
• транслирование энергии низкоэффективно;
• полный заряд батареи восстанавливаются за больший промежуток времени по сравнению с проводной зарядкой;
• рабочая емкость аккумулятора может быть уменьшена;
• в случае неправильной комплектации аккумулятор может перегреться, что приведет к его преждевременному износу.

Давайте разберемся, как сделать беспроводную зарядку для телефона.

Для этого необходимо несколько метров тонкой медной проволоки. Проводник сматываем в катушку с числом витков, равным 15. Спираль для сохранения формы закрепляем двухсторонним скотчем или клеем. Несколько сантиметров проволоки оставляем для пайки. Соединение с гнездом зарядки осуществляется при помощи конденсатора и импульсного диода, которые крепятся к противоположным концам.

Размер одного витка на проводнике должен составлять 1,5 см. После скручивания диаметр получившейся катушки — 10 см.

Для формирования передатчика используется еще более тонкий медный провод в количестве 30 витков. Контур замыкается конденсатором и транзистором. Помещаем данное устройство в зону передающего кольца вверх дисплеем.

Как работает беспроводная зарядка

Принцип работы такой схемы беспроводной зарядки достаточно прост. Роль зарядного устройства играет передающий контур, само устройство состоит из двух контуров — передатчика и приемника.

Приемный контур (плоская катушка) находится в самом телефоне, передатчик сделан в виде небольшой подставки, внутрь которого запрятана передающая катушка.

Cхема беспроводной зарядки

Электричество передается из одного контура в другой методом индукции, возникший во втором контуре ток сначала выпрямляется и подается на аккумулятор. В качестве выпрямителя можно использовать буквально любой маломощный диод шоттки.

Сборку беспроводной зарядки своими руками начнем с передатчика.

Передатчик

Схема передатчика проста и понятна. Обычная схема блокинг-генератора на одном транзисторе. Оправа для намотки передающей катушки — на ваше усмотрение. Желательно взять оправу с диаметром 7-10 см. На оправу мотаем 40 витков медной проволоки с диаметром 0,5мм. Обмотка имеет отвод от середины. Сначала аккуратно мотаем 20 витков, затем провод скручиваем, делаем отвод и в том же направлении мотаем остальные 20 витков. С катушкой все понятно? Пошли дальше.

Транзистор  абсолютно любой, я пробовал и полевые и биполярные, с полевыми чуть быстрее заряжается. Можно использовать полевые ключи серии IRFZ44/48, IRL3705, IRF3205 (указываю только те, которые использовал сам), но можно ставить буквально любые. Из биполярных можно использовать отечественные: КТ819, 805, 817, 815, 829. Выбор не критичен. Можно также использовать и транзисторы прямой проводимости, но в этом случае придется поменять полярность питания.

Номинал базового резистора не критичен (22 Ом-830 Ом).

Приемник

Приемный контур — мотал целых полчаса. Катушка плоская, состоит из 25 витков провода 0,3-0,4мм. Контур удобно мотать на небольшом куске пластмассы, витки постепенно нужно укрепить при помощи суперклея, работа достаточно грязная и долгая. После намотки отделяем контур от пластмассового стенда, на который он был намотан. Это удобно делать при помощи монтажного ножа или лезвием.

Далее контур был подключен к аккумулятору через диод SS14, последний является высокочастотным кремниевым диодом в СМД исполнении.

В моем случае, не работал разъем зарядки на телефоне, поэтому зарядку подключил напрямую к аккумулятору. Такое решение неудобно тем, что датчик не будет показывать, что телефон заряжается. С телефоном все завершено, теперь нужно поставить заднюю крышку.

Время зарядки напрямую зависит от мощности источника питания, в моем случае было использовано заводское зарядное устройство подопытного телефона. Устройство обеспечивает выходное напряжение в 5Вольт, при токе в 350мА.

Такая беспроводная зарядка для телефона работает безотказно, при таком раскладе компонентов мобильник полностью заряжается за 7 часов, долго, но зато заряжается. Ускорить время зарядки можно только умощнением схемы — использовать более мощный блок питания и намотать контура более толстым проводом.

Минусы самодельного БЗУ

Главный минус заключается в том, что такое зарядное устройство не позволяет использовать телефон во время зарядки. То есть вы не сможете отодвинуть гаджет дальше, чем на 5 см от БЗУ (беспроводного зарядного устройства).

Еще вам придется самостоятельно разбирать свой смартфон или планшет и добавлять в корпус хоть и небольшую, но все же схему с катушкой. Конечно, само собой разумеется, что после таких действий ни о какой гарантии не может быть и речи. Да и есть риск, что вы просто испортите устройство.

Еще одним недостатком является то, что подобные генераторы и передающие контуры создают довольно сильные магнитные поля (хоть и с небольшим радиусом действия), которые могут создавать помехи в сети электропитания или для акустических систем (если их расположить неподалеку от колонок или усилителя звука).

Кроме того, подобные самодельные устройства имеют довольно низкий уровень КПД (коэффициент полезного действия). То есть скорость зарядки будет довольно низкая, при этом потребление электроэнергии останется прежним (даже немного выше).

Стоит ли делать подобное устройство? Это вопрос личных предпочтений. Если вами руководит любопытство и жажда эксперимента, то вполне можно все выполнить со старым телефоном, который уже не жалко. Если же вам нужна экономия, эстетичность и удобство, то лучше использовать обычное ЗУ или покупать телефоны, которые уже с завода поддерживают БЗУ.

Делаем кабель для зарядки

После изготовления самой зарядки вопрос «Как сделать зарядку для телефона?» не снимается, поскольку нужно еще изготовить кабель.

Отрезаем маленький разъем USB-кабеля, длина кабеля при этом должна составлять полметра.

Аналогично разделываем провода. + и — уже выявлен, можно не повторять. Остальные провода откусываем, после чего помещаем в термокембрик, зачищаем, залуживаем.

Аккумуляторы могут заряжаться в разных зарядных устройствах, предназначенных для них. В большинстве случаев можно использовать и зарядники от мобильников.

Можно не усложнять себе жизнь, а заряжать аккумуляторы в соответствующих зарядных устройствах.

Делаем портативную зарядку

Как сделать зарядку для телефона, если имеются аккумуляторы, отсек для них, зарядное устройство для них или старого мобильника и USB-удлинитель?

Аккумуляторы должны быть типа АА. Помимо этого, в наличии должны находиться паяльник и тестер.

Берем 4 аккумулятора (желательно большой емкости) и вставляем их в отсек для них. Тестером измеряем напряжение, должно быть не менее 5 вольт. Это обусловлено тем, что современные телефоны можно зарядить от USB-разъема, в котором напряжение составляет 5 В.

От USB-удлинителя, который не жалко использовать, отрезаем штекер, подсоединяющийся к компьютеру. Изучаем распиновку контактов, вызваниваем тестером. Находим + и -, остальные провода убираем кусачками и изолируем.

Надеваем на провода термокембрик и для обеспечения плотного входа обрабатываем зажигалкой. Делаем примерку на месте крепления штекера.

Нам понадобится припаять провода к металлическим заклепкам. С этой целью используют паяльную кислоту, которую можно нанести оловянной палочкой, после чего залуживаем заклепки.

Припаиваем провода в соответствии с их зарядом.

Разъем нужно приклеить к корпусу, предварительно обезжирив или соскоблив ножом разъем и пластмассу.

Наносим подогретый клей на корпус и прижимаем. Обмазываем клеем вокруг, закрывая открытые контакты. Оставшиеся ненужные провода откусываются и замазываются клеем. При необходимости его можно замаскировать с помощью маркера.

Вставляем аккумуляторы. Они должны быть одной и той же емкости. При этом их суммарная емкость должна превышать таковую у телефонного аккумулятора.

От теории к практике

В первую очередь стоит отметить, что нам придется не только делать базовую станцию, но и изменить сам смартфон. Дело в том, что если изначально телефон не поддерживает беспроводную зарядку, то этого говорит о том, что он не оснащен индуктивной катушкой. И в том случае нам придется самостоятельно ее изготовить и поместить в корпус смартфона. А контакты от катушки-приемника придется подпаять к входу «+» и «-» разъема microUSB в корпусе телефона.

В принципе, сделать беспроводное ЗУ может абсолютно каждый. Главное в этом вопросе – это точное соблюдение всех правил. Сам процесс изготовления можно разделить на две части:

• изготовление передатчика;
• изготовление приемника.

Итак, от слов к делу.

Что нам понадобится

Конечно, чтобы собрать подобное устройство, потребуются определенные материалы. Здесь все довольно просто. Для передатчика нам потребуется следующее:

• Оправа на 5 см (максимум 7 см).
• Медная проволока диаметром 1 мм (25 витков).
• Транзистор – полевой IRF Z44.
• Конденсатор – 10n.
• Резистор – 10 Ом.
• Резистор – 1К (2 штуки).

Это все, что нужно для передатчика. Найти все эти материалы не составит труда. Питаться ретранслятор будет от самой обычной мобильной зарядки.

Чтобы телефон смог принять электрический ток от передатчика, нам потребуется собрать приемник. Для этого потребуется:

• Диод VD1 M4.
• Конденсатор – 10n (нФ).
• Конденсатор 100n.
• Конденсатор 10u (10мФ).
• Стабилизатор напряжения 7805 (на 5В).
• Для катушки потребуется провод 0,4мм (30 витков).

Итак, давайте соберем это все вместе.

Собираем передатчик

Здесь все довольно просто. Есть генератор и передающий контур (та самая катушка). Генератор питается от обычного блока питания на 5В 2А и передает импульсы на передающий контур, который создает магнитное поле определенной частоты. Для радиолюбителей с опытом собрать подобный девайс не составит труда. Ниже будет приложена схема.

Итак, для того, чтобы намотать катушку, нам потребуется оправа диаметром 5 см

Медный провод с сечением 1 мм (важно, что бы он был в лаковой изоляции). Берем медный провод, оставляем около 3-5 см кончик (условно это будет плюс)

Далее наматываете провод по спирали 25 витков. Каждые 3-5 витков желательно обрабатывать лаком (или суперклеем). Это позволит катушке после намотки держать нужную форму и создаст изоляцию.

В результате у вас должна получиться катушка в виде медного диска.

Откладываем катушку в сторону до полного высыхания. А тем временем займемся сбором генератора импульсов. Все делаете по схеме:

Стоит отметить, что для передатчика не столь важны размеры. Вы можете поместить генератор с катушкой в любой корпус на свое усмотрение, украсить как угодно. Главное, чтобы между катушками (передатчика и приемника) было минимальное расстояние.

Собираем приемник

Здесь также есть свой принимающий контур (катушка). С него-то все и начинается. Выше мы уже рассматривали, как намотать передающий контур. По такой же схеме мотается и принимающий контур с той лишь разницей, что в этот раз мы используем провод с сечением 0,4 мм и делаем 30 витков (каждые 5-7 витков не забываем мазать контур лаком или суперклеем). Далее вся схема собирается на SMD компонентах (это те же радиодетали, но очень маленького размера с поверхностным монтажом).

К примеру, вот такими бывают SMD-конденсаторы:

Собираем по следующей схеме:

Как видите, ничего сложного. Единственный вопрос, как это все лучше расположить в корпусе телефона. Здесь уже вы сами должны проявить фантазию, так как корпуса у всех разные.

Как это работает в сборке

Как уже говорилось выше, вся суть в том, чтобы генератор транслировал импульсы на передающий контур, который создает магнитное поле с определенной частотой. Приемный контур, попадая в магнитное поле, начинает генерировать электрические импульсы. Сигналы с приемного контура поступают в схему выпрямителя и стабилизатора напряжения. В результате на выходе получается стабильное напряжение 5В (до 1А). Выход с приемника нужно припаять к ножкам разъема microUSB («+» и «-»).

Вот распайка стандартного microUSB разъема на большинстве смартфонов и планшетов:

Здесь нас интересуют черный и красный выводы. К ним и нужно припаять выход со схемы приемника. Далее собираете смартфон, подключаете передающий контур к сети электропитания и подносите телефон (внутри уже собрана схема приемника) к базовой станции (внутри которой собран передающий контур). Чем ближе поднести, тем выше будет напряжение, соответственно, сила тока будет повышаться.

На что еще обратить внимание при выборе беспроводного ЗУ

Основным критерием выбора беспроводной зарядки для смартфона является стандарт. Но не только он имеет значение. При покупке следует обратить также на электрические характеристики зарядного устройства. Если напряжение на выходе является стандартизированным и составляет 5 В, то сила тока может варьироваться от сотен миллиампер – до ампера и больше. Учитывая, что сила тока на выходе проводного ЗУ составляет 1-2 А, выбирать нужно модель, у которой ток заряда составит около 1 А. Чем больше значение – тем лучше, так как слабая док-станция будет подзаряжать телефон слишком долго.

Форма тоже может иметь значение: Иногда дизайн ЗУ может попросту не вписываться в интерьер. Наклонные устройства не всегда удобны в плане устойчивости. Наиболее предпочтительными являются прямоугольные и круглые горизонтальные площадки.

Плюсы и минусы беспроводной зарядки для смартфона

Как работает беспроводная зарядка для телефона – мы разобрались, в чем заключаются основные нюансы и тонкости подбора – тоже. Осталось определить, стоит ли покупать такой гаджет, или он себя не оправдает. Для этого нужно ознакомиться с плюсами и минусами, чтобы решить для себя, покупать или нет зарядку Qi.

Плюсы

• Защита для интерфейсного разъема смартфона. В процессе зарядки исключается риск повредить гнездо, случайно дернув за кабель. Разъем подвергается меньшему износу, так как используется реже.
• Возможность зарядить смартфон, не имея ЗУ. Многие заведения в мире, такие как McDonalds или StarBucks, оснащают столики док-станциями Qi. Благодаря этому можно перекусить или попить кофе, одновременно подзаряжая телефон. IKEA также продвигает такие зарядки, встраиваемые в бытовую мебель.
• Всегда заряженный аккумулятор дома. Беспроводная зарядка позволяет вовремя подзаряжать смартфон, просто положив его на площадку док-станции. Если телефон используется редко, а ЗУ Qi всегда под рукой – можно не беспокоиться о том, что батарея сядет в неподходящий момент. Продуманный контроллер прекращает подачу тока на батарею по достижении 100 %, поэтому перезаряда бояться не стоит.
• Безопасность. Как бы не противились скептики индукционных технологий и не заявляли о вреде невидимой «радиации» (откуда только ей взяться в электромагнитной катушке?), беспроводные зарядки безопаснее проводных. Риск получить удар током от кабеля сетевого ЗУ мизерен, но в случае с Qi он еще ниже, так как работают док-станции обычно от 5 вольт. Что же касается индукции – на таких мощностях она абсолютно безвредна для человека. В ходе проведения МРТ организм подвергают воздействию в тысячи раз большего электромагнитного излучения.

Минусы

• Потеря мобильности. Электромагнитное излучение док-станции достаточно слабое и эффективно лишь на малом расстоянии. Чтобы телефон быстро зарядился – нужно положить его ровно на подставку. Пользоваться устройством в процессе зарядки проблематично, если не невозможно.
• Низкая скорость зарядки. Выходная мощность беспроводной зарядки для смартфона редко превышает 1 А. Это значит, что батарея, емкостью 3000 мАч, в идеальных условиях будет заряжаться около 3 часов. А если положить смартфон неровно – время может резко увеличиться.
• Ограниченная совместимость. В общей массе относительно мало смартфонов поддерживают стандарт Qi или PMA. Далеко не для всех существуют совместимые приемники или чехлы, позволяющие заряжать девайс без кабелей.
• Большие размеры катушек. Проблема совместимости устройств в значительной степени обусловлена относительно большими размерами индукционных катушек. Если стремиться сохранить их малую толщину – извлечь большую мощность тока (свыше 1 А) не получится. Увеличение размеров неминуемо приведет к утолщению смартфона. В гонке за каждым миллиметром производители не всегда могут это позволить.