Как работает зарядное устройство для телефона

В сегодняшней статье мы рассмотрим принцип работы зарядного устройства, которое используется для подзарядки аккумулятора современных смартфонов.

Если вы думаете, что внутри такого блока питания находится обычный или импульсный трансформатор, то это не совсем так. На самом деле внутри пластикового корпуса скрывается довольно интересное устройство — обратноходовый преобразователь.

Данное устройство одновременно обладает свойствами как трансформатора, так и самоиндукции.

В отличие от классических трансформаторов, обратноходовые преобразователи отличаются гибкостью и универсальностью в работе.

В частности, зарядное устройство для телефона способно стабильно держать выходное напряжение на одном уровне, даже если значения входного напряжения в электросети скачет в диапазоне сотни вольт.

Например, напряжение в электросети может «гулять» в пределах 100-240 V, но на выходе напряжение всегда будет 5 V.

Что собой представляет обратноходовой преобразователь

По сути, данное устройство является повышающим DC/DC преобразователем, но с одним существенным отличием.

Для начала давайте разберем на схематическом примере, как работает стандартный повышающий DC/DC преобразователь.

В работе устройства задействовано пять основных элементов:

дроссель;
конденсатор;
диод;
ШИМ-контроллер;
транзистор.

Для работы всех вышеперечисленных элементов дополнительно потребуется источник питания. Давайте изобразим все элементы схематично. Транзистор изобразим в виде кнопки, чтобы было понятно, когда он закрыт и открыт.

В момент, когда транзистор находится в открытом положении (при подключении устройства к источнику питания), через дроссель и транзистор по идее должен протекать ток. Но этого не происходит до тех пор, пока дроссель сопротивляется прохождению тока.

Когда дроссель сформирует магнитное поле, то перестанет сопротивляться протеканию тока. Однако в этот самый момент срабатывает ШИМ-контроллер и закрывает транзистор, чтобы предотвратить короткое замыкание.

После закрытия транзистора дроссель пытается сбросить накопленное магнитное поле в виде электричества. По сути, дроссель сам становится источником тока. На его контактах возникает напряжение. Такое явление называется самоиндукцией.

Советуем к прочтению: Микросхема усилитель TDA7294: описание, datasheet и примеры использования

С помощью ШИМ-контроллера можно не только регулировать величину магнитного поля, но также можно менять напряжение, которое идет к конденсатору и нагрузке.

Обратноходовой преобразователь отличается от повышающего DC/DC преобразователя тем, что в нем установлен не стандартный дроссель, а специальный — многообмоточный.

Хоть такой дроссель и выполняет функцию трансформатором, обычно его трансформатором не принято называть.

Схема обратноходового преобразователя, который применяется в зарядных устройствах для телефонов, выглядит следующим образом.

Как вы могли заметить, источником питания в данном случае является уже сетевое напряжение в розетке.

Также стоит отметить, что в схеме обратноходового преобразователя добавляются еще два элемента — это диодный мост и транзистор, которые выпрямляют и сглаживают сетевое напряжение, поступающее из розетки.

Работает устройство следующим образом:

при открытом транзисторе первая обмотка многообмоточного дросселя накапливает магнитное поле;
когда транзистор закрывается, вторая обмотка дросселя сбрасывает магнитное поле в виде электричества на конденсатор и затем на нагрузку.

Обратите внимание: более низкое напряжение на выходе достигается за счет того, что на вторичной обмотке дросселя намотано меньшее количество витков, чем на первичной. В данном случае дроссель работает по принципу трансформатора.