Как увеличить ток зарядки для телефона

Чем может быть полезна быстрая зарядка

С увеличением ёмкости аккумуляторов телефонов потребовалось увеличить и мощность зарядных устройств, чтобы достичь маленького времени зарядки, для чего и нужно было увеличивать выходную мощность: напряжение, ток. Таким образом зарядные с Quick Charge 3.0 кроме 5 В могут выдавать 9В/12В/20В +возможность регулировки с шагом 0.2 В (до 12 В).

Ввиду распространенности ЗУ с этой технологией появляется интерес использовать их для получения повышенного напряжения без дополнительных преобразователей.

Схема подключения

Представленная схема позволит выводам, настроенным как двухтактный выход, подавать на выводы DN и DP нужные значения напряжения:

Настройка в STM32CubeMX

Нужно настроить четыре любые выводы общего назначения как двухтактный выход (Output Push Pull) без подтяжки (No pull-up and no pull-down) с соответствующими названиями (ПКМ -> Enter User Label).

Описание протокола Quick Charge

QC 2.0 (из документа CHY100)

После включения в сеть замыкаются выводы DN, DP и начинает следить за уровнем на выводе DP, подаем на него напряжение от 0.325 В до 2 В (обычно 0.6 В) на время не менее 1.25 с и таким образом происходит вход в режим Быстрой Зарядки. Теперь на DN нужно подать минус (чтобы напряжение на нем упало ниже 0.325 В) на время не менее 1 мс. Остается выставить сочетание напряжения, соответствующее необходимому, согласно таблице:

QC 3.0 (из документа FAN6290Q)

В этой версии есть возможность изменять значение напряжения с шагом 200 мВ, для этого нужно выставить сочетание, соответствующее режиму Continuous Mode:

Перейти в него можно из любого другого (5В/9В/12В), а потом для увеличения выходного напряжения (DN: 3.3 В, DP: импульс 0.6-3.3-0.6В), а для уменьшения (DP: 0.6 В, DN: 3.3-0.6-3.3В).

Программирование

Остается завернуть изменение уровней сигнала согласно алгоритму в код с использованием библиотеки HAL, учитывая понятные ярлыки-названия, установленные в Кубе:

void QC_GPIO_9V(void){

    /* DP: 0.6V; DN: 0.6V - preset */
    HAL_GPIO_WritePin(QC_DP_UP_GPIO_Port, QC_DP_UP_Pin, GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(QC_DP_DOWN_GPIO_Port, QC_DP_DOWN_Pin, GPIO_PIN_RESET);

    HAL_GPIO_WritePin(QC_DN_UP_GPIO_Port, QC_DN_UP_Pin, GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(QC_DN_DOWN_GPIO_Port, QC_DN_DOWN_Pin, GPIO_PIN_RESET);

    HAL_Delay(1250); /* min 1.25s */

    /* DP: 0.6V; DN: 0V */
    HAL_GPIO_WritePin(QC_DN_UP_GPIO_Port, QC_DN_UP_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(1); /* min 1ms */

    /* DP: 3.3V; DN: 0.6V for 9V */
    HAL_GPIO_WritePin(QC_DP_UP_GPIO_Port, QC_DP_UP_Pin, GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(QC_DP_DOWN_GPIO_Port, QC_DP_DOWN_Pin, GPIO_PIN_SET);

    HAL_GPIO_WritePin(QC_DN_UP_GPIO_Port, QC_DN_UP_Pin, GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(QC_DN_DOWN_GPIO_Port, QC_DN_DOWN_Pin, GPIO_PIN_RESET);
}

Таким образом получились функции:

QC_GPIO_5V();
QC_GPIO_9V();
QC_GPIO_12V();
QC_GPIO_20V();

QC_GPIO_Reg();
QC_GPIO_Dec();
QC_GPIO_Inc();

Скачать проект в STM32CubeIDE можно на GitHub: Quick-Charge-STM32-HAL

Проверка работы

Остается подключить всё согласно схеме и выполнить функцию для получения нужного напряжения (для испытания используется безымянная китайская зарядка с QC 3.0):

Сработало:

Причем выходное напряжение можно изменить в любой момент:

При использовании разъема USB Type-C обязательно нужно добавить два резистора 5.1 кОм между CC1, CC2 и GND, чтобы устройство определялось как UFP (Upstream Facing Port).

Определение подключения

В случае, если питание будет подаваться на микроконтроллер уже после подключения, то выполнение нужной функции может выполнятся перед главным циклом один раз.
Если микроконтроллер питается от независимого источника, то выполнение функции можно назначить по внешнему прерыванию (вывод VBUS подключается через стабилизатор 3.3 В) или просто с помощью кнопки — можно сделать свой «триггер».

Проверка на разных ЗУ с USB-A и USB-C

Работоспособность проверена на различных недорогих зарядных, а также на мощных ноутбучных зарядок 65Вт с USB Type-C.

При этом наименьшее выходное напряжение может различаться — так, обычные имели нижний порог 4.2 В, а продвинутые — 3.7 В.

Подробнее в видео

Итого

Хоть стандартом становится технология Power Delivery (PD), но куча современных сетевых зарядных устройств как и многие переносные аккумуляторные ЗУ поддерживают в том числе Quick Charge (QC), что позволит с легкостью получить повышенное напряжения без использования дополнительных преобразователей.

Несмотря на то, что в теории можно получить даже 20 В, но на практике таких зарядок почти нет. Также стоит учесть, что при подключении слишком мощной нагрузки напряжение будет сильно просаживаться, а некоторые ЗУ вообще уйдут в защиту.

Кто не хочет, чтобы его смартфон заряжался вместо нескольких часов за пару минут? Ускоренная зарядка телефона избавляет от утомительного ожидания. 10-30 минут, и батарея заполняется наполовину.

Что такое ускоренная зарядка

Работы над ускорением зарядки ведутся с тех пор, как появились высокотехнологичные смартфоны. Многие вспоминают время, когда старенький кнопочный Nokia держал заряд неделю. При этом они упускают из виду, что современные телефоны имеют большую производительность (в разы). Добавить к этому выросшее качество изображения, вместительность памяти, огромный сенсорный экран. Вполне закономерно, что, чем «круче» смартфон, тем больше он «кушает».

Чтобы поддерживать автономность современных телефонов, производители увеличили емкость аккумуляторов. Соответственно, заряжаться они стали дольше. Для тех, кто не знает, как заряжается батарея, есть простое объяснение:

Когда телефон подключается через зарядное устройство к сети, в аккумулятор поступает энергия. Чтобы батарея не перегрелась, мощность ограничивается специальным контроллером внутри телефона. Обычно он пропускает не больше 5 Вт.

Медленная зарядка безопаснее. Производители телефонов подстраховались, чтобы не произошло перезарядки малоемкостных батарей. Но современные устройства способны справиться с большей мощностью.

Принцип ускоренной зарядки заключается в увеличении мощности тока, подаваемого на аккумулятор. Специальные устройства могут давать 10 Вт и даже много больше. А вот способен ли телефон их принять, зависит уже от его характеристик.

Новые технологии

Казалось бы, нужно просто увеличить мощность для ускорения процесса зарядки. Но это неправильно. Вместе с этим вырастет нагрев батареи. Именно поэтому были разработаны стандарты быстрой зарядки. Суть состоит в регулировке напряжения и силы тока. Для этого применяются разные алгоритмы. Кроме того, быстрое зарядное устройство и телефон сообщаются. Становится понятно, сколько заряда требуется, и вообще, потянет ли смартфон большую мощность.

На 2021 год многие производители гаджетов обзавелись своим стандартом.

• Quick Charge. Принадлежит компании Qualcomm, которая является первооткрывателем быстрой зарядки. Заявленная входная мощность доходит до 24 Вт и выше. Но на деле смартфоны с QC 2.0 и 3.0 чаще получают до 18 Вт. С технологией «дружат» гаджеты со специальными процессорами Qualcomm, а для QC 3.0 нужен Snapdragon. Сами зарядки бывают класса А и В. Первые встречаются намного чаще. С обычным кабелем micro-USB они дают 24 Вт, а с USB Type-C – 36 Вт.
• Технология от компании Lenovo (Motorola). В ее основе лежит Quick Charge 2.0, поэтому и совместимость между ними хорошая. Но в отличие от QC 2.0 с 18 Вт, TurboPower 30 дает 28,5 Вт.
• Pump Express. Соперничает Quick Charge. Разработка принадлежит MediaTek. Данный вариант примечателен тем, что аккумулятор может быстро заряжаться напрямую, минуя контроллер (у версии PE 3.0). Для поддержки необходимы только порт и провод USB Type-C. Список совместимых девайсов очень обширный.
• Adaptive Fast Charging. Наиболее популярная технология от Samsung. Ее поддерживают все телефоны линейки Note и S-серии, начиная с Galaxy Note 4 и Galaxy S6. Максимальная мощность, правда, небольшая – 15 Вт при напряжении в 9 В. Этого хватает, чтобы зарядить аккумулятор, емкостью 3000 мАч за полчаса на 50%.
• VOOC Flash Charging и Dash Charge. Принадлежат одной компании ВВК. VOOC Flash Charging представлена под брендом Oppo. При напряжении 5 В мощность составляет 25 Вт. Аккумулятор 3000 мАч за 30 минут восполняет 75% заряда. Dash Charge применяется в смартфоне OnePlus 3. Быстрая зарядка работает только с «родным» кабелем. Мощность – 20 Вт при напряжении 5 В. Телефон заряжается за полчаса до 63%.
• Super mCharge. Многообещающая технология от Meizu. При 11 Вт устройства дают мощность 55 Вт. Это позволяет заряжать аккумулятор 3000 мАч за 20 минут полностью! Телефон должен поддерживать стандарт. Также понадобится специальное зарядное устройство и кабель.
• USB Power Delivery. Технология, продвигаемая Google. В будущем планируется внедрить ее на всех устройствах Андроид. Шаг навстречу уже сделала компания Qualcomm: USB PD совместим с QC0. Также технологию использует Apple (Айфон 8, XS, XR, X, Айпад Про, Макбук 12). Быстрая зарядка от Apple требует наличия стороннего провода Lightning-USB-C с поддержкой USB-PD. При напряжении 14,5 Вт мощность составляет 29 Вт.

Как ускорить зарядку телефона

Ускорить зарядку смартфона или планшета очень просто. Для этого необходимо специальное зарядное устройство. Алгоритм действий следующий:

1. Зайти на сайт производителя гаджета и выяснить, какую технологию быстрой зарядки поддерживает ваша модель телефона или планшета.
2. Выбрать зарядное устройство, поддерживающее ту же технологию. Обратить внимание, какой к нему нужен провод.
3. Включить зарядное устройство в сеть, и подключить телефон. Полчаса, и гаджет наполовину зарядится.

Быстрое устройство работает «быстро» только до восполнения 50-75% заряда батареи. Затем мощность постепенно снижается. В конце, от 90% до 100% телефон заряжается медленно. То есть, от наполненности аккумулятора напрямую зависит скорость зарядки.

Оригинальные vs китайские устройства

Средняя стоимость сертифицированных быстрых зарядных устройств составляет 1000 рублей. Желая сэкономить, многие устремляют свой взор на китайские подделки. Например, на сайте Алиэкспресс можно заказать быструю зарядку за 200-300 рублей. Обзор одного такого устройства можно посмотреть на видео:

Да, китайские быстрые зарядки справляются со своей задачей. Однако они не безопасны. Сделанные из некачественных материалов, блоки питания перегреваются. В лучшем случае они быстро выходят из строя, в худшем – приводят к перегреву и поломке телефона.

Вопросы и ответы

Вопрос: Что будет, если подключить к телефону несовместимую быструю зарядку?

Ответ: Ничего. Заряд будет осуществляться в базовом «медленном» режиме. В нем напряжение ограничено 5 В, а входной ток 2-3 А.

Вопрос: Как отразится быстрая зарядка на долговечности батареи?

Ответ: Нет. Постепенно емкость всех аккумуляторов сама по себе снижается. На этот процесс влияет температура и скорость заряда. При использовании сертифицированных устройств нагрева батареи не происходит. Что касается скорости заряда, то ее можно увеличить без каких-либо последствий, если ток будет не выше 1С. Большая часть зарядок вписывается в эти рамки. В технологиях, где ток составляет 2С, емкость батареи снижается до 20% за 800 циклов. Что и без того входит в гарантийный срок.

Появление высокотехнологичных гаджетов, с одной стороны, достижение. А с другой, пользователям приходится искать способы сделать их автономными. Аккумуляторы с большой емкостью можно заряжать реже, но занимает это больше времени. Решить проблему можно только быстрыми зарядками. Отключение блютза, gps, ненужных программ, уменьшение яркости (то, что делают приложения «быстрая зарядка») – капля в море, которая ничего не решит. Естественно, во время зарядки телефона не нужно им пользоваться.

Автор предлагает варианты переделки зарядного устройства для сотового телефона в стабилизированный блок питания с регулируемым выходным напряжением или в источник стабильного тока, например, для зарядки аккумуляторов.

Одни из самых многочисленных электронных приборов, которые широко используются в быту, — несомненно, зарядные устройства (ЗУ) для сотовых телефонов. Некоторые из них можно доработать, улучшив параметры или расширив функциональные возможности. Например, превратить ЗУ в стабилизированный блок питания (БП) с регулируемым выходным напряжением или ЗУ со стабильным выходным током.

Это позволит питать от сети различную радиоаппаратуру или заряжать Li-Ion, Ni-Cd, Ni-MH аккумуляторы и батареи.

Значительная часть ЗУ для сотовых телефонов собрана на основе однотранзисторного ав-тогенераторного преобразователя напряжения. Один из вариантов схемы такого ЗУ на примере модели ACH-4E приведён на рис. 1. Там же показано, как превратить его в БП с регулируемым выходным напряжением. Обозначения штатных элементов приведены в соответствии с маркировкой на печатной плате.

Рис. 1. Один из вариантов схемы ЗУ на примере модели ACH-4E

Вновь введённые элементы и доработки выделены цветом.

В простых ЗУ, к которым относится дорабатываемое, зачастую применён однополупериодный выпрямитель сетевого напряжения, хотя на плате, в большинстве случаев, есть место для размещения диодного моста. Поэтому на первом этапе доработки установлены недостающие диоды, а резистор R1 с платы удалён (он установлен на месте диода D4) и припаян непосредственно к одному из штырей вилки XP1. Следует отметить, что встречаются ЗУ, в которых отсутствует и сглаживающий конденсатор С1. Если это так, необходимо установить конденсатор ёмкостью 2,2…4,7 мкФ на номинальное напряжение не менее 400 В. Затем конденсатор С5 заменяют другим с большей ёмкостью. В таком варианте доработки ЗУ показаны на рис. 2.

Рис. 2. Доработанное ЗУ

В оригинальном ЗУ в выходном выпрямителе применён диод 1N4937, который заменён диодом Шотки 1N5818, что позволило увеличить выходное напряжение. После такой доработки сняты зависимости выходного напряжения от тока нагрузки, которые показаны синим цветом на рис. 3. Амплитуда пульсаций выходного напряжения с ростом тока нагрузки увеличивается с 50 до 300 мВ. При токе нагрузки более 300 мА появляются пульсации частотой 100 Гц.

Рис. 3. Зависимости выходного напряжения от тока нагрузки

Зависимости показывают, что стабильность выходного напряжения в ЗУ невысока. Обусловлено это тем, что его стабилизация осуществляется косвенно контролем напряжения на обмотке II, а именно, за счёт выпрямления импульсов на обмотке II и подачи закрывающего напряжения через стабилитрон ZD (напряжение стабилизации 5,6…6,2 В) на базу транзистора Q1.

Для повышения стабильности выходного напряжения и возможности его регулировки на втором этапе доработки введена микросхема DA1 (параллельный стабилизатор напряжения). Управление преобразователем и обеспечение гальванической развязки реализованы с помощью транзисторной оптопары U1. Для подавления импульсных помех с частотой автогенератора дополнительно установлен фильтр L1C6C8. Резистор R9 удалён.

Выходное напряжение устанавливают переменным резистором R12. Когда напряжение на управляющем входе микросхемы DA1 (вывод1) превысит 2,5 В, ток через микросхему и, соответственно, через излучающий диод оптопары U1 резко возрастёт. Фототранзистор оптопары откроется, и на затвор базы транзистора Q1 поступит закрывающее напряжение с конденсатора С4. Это приведёт к тому, что скважность импульсов автогенератора уменьшится (или произойдёт срыв генерации). Выходное напряжение перестанет расти и начнёт плавно уменьшаться вследствие разрядки конденсаторов С5 и С8.

Когда напряжение на управляющем входе микросхемы станет менее 2,5 В ток через неё уменьшится и фототранзистор закроется. Скважность импульсов автогенератора возрастёт (или он начнёт работу), и выходное напряжение станет расти. Интервал выходного напряжения, который можно установить резистором R12, — 3,3…6 В. Напряжения менее 3,3 В с учётом падения на излучающем диоде оптопары оказывается недостаточно для нормальной работы микросхемы. Зависимости выходного напряжения (для разных значений) от тока нагрузки доработанного устройства показаны красным цветом на рис. 3. Амплитуда пульсаций выходного напряжения — 20…40 мВ.

Элементы (кроме переменного резистора) второго этапа доработки размещены на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 0,5…1 мм, её чертёж показан на рис. 4. Монтаж — со стороны печатных проводников. Можно при-менить постоянные резисторы МЛТ, С2-23, Р1-4, конденсаторы С6, С7 — керамические, С5 — оксидный импортный, он снят с материнской платы персонального компьютера, С8 — оксидный низкопрофильный импортный. Поскольку выходное напряжение приходится устанавливать нечасто, применён не переменный резистор, а подстроечный PVC6A (POC6AP). Это позволило установить его на задней стенке корпуса ЗУ. Дроссель L1 намотан в один слой проводом ПЭВ-2 0,4 на цилиндрическом ферритовом магнитопроводе диаметром 5 мм и длиной 20 мм (от дросселя ИИП компьютера). Можно применить оптопары серии РС817 и аналогичные. Плату с деталями (рис. 5) вставляют в свободное место ЗУ (частично над конденсатором С1), соединения проводят отрезками изолированного провода. Для подстроечного резистора в задней стенке ЗУ делают отверстие соответствующих размеров, в которое его вклеивают. После проверки устройства резистор R12 снабжают шкалой (рис. 6).

Рис. 4. Печатная плата и элеменеты на ней

Рис. 5. Плата с деталями

Рис. 6. Шкала на ЗУ

Второй вариант доработки ЗУ — введение в него стабилизатора(или ограничителя) тока. Это позволит заряжать Li-Ion или Ni-Cd, Ni-MH аккумуляторы и батареи, содержащие до четырёх аккумуляторов. Схема такой доработки показана на рис. 7. С помощью переключателя можно выбрать режимы работы: блок питания или один из двух режимов «ЗУ» с ограничением тока. Конденсатор 220 мкФ (С5) заменён конденсатором ёмкостью 470 мкФ, но на большее напряжение, поскольку в режимах «ЗУ» без нагрузки выходное напряжение может увеличиться до 6…8 В.

Рис. 7. Схема второго варианта доработки ЗУ 

В режиме «БП» устройство работает в штатном режиме. При переходе в один из режимов «ЗУ» выходной ток протекает через резистор R10 (или R11). Когда напряжение на нём достигнет 1 В, часть тока начнёт ответвляться в излучающий диод оптопары U1, что приведёт к открыванию фототранзистора. Это приведёт к уменьшению выходного напряжения и стабилизации (ограничению) выходного тока I_вых. Его значение можно определить по приближённым формулам: I_вых = 1 /R10 или I_вых = 1/R11. Подборкой этих резисторов устанавливают желаемое значение тока. Полевой транзистор VT1 ограничивает ток через излучающий диод оптопары и тем самым защищает его от выхода из строя.

Большинство деталей размещают на односторонней печатной плате (рис. 8 и рис. 9) из фольгированного стеклотекстолита толщиной 0,5…1 мм. Полевой транзистор должен быть с начальным током стока не менее 25 мА. Переключатель — любой малогабаритный движковый на одно или два направления и три положения, например SK23D29G, его размещают на задней стенке ЗУ и снабжают шкалой. Если применить переключатель на большее число положений, можно увеличить число номинальных значений тока и расширить тем самым номенклатуру заряжаемых аккумуляторов.

Рис. 8. Печатная плата и элеменеты на ней

Рис. 9. Плата с деталями

Поскольку зарядка осуществляется стабильным током, её следует проводить определённое время, которое зависит от типа и ёмкости заряжаемого аккумулятора или батареи.

Автор: И. Ннчаев, г. Москва

Здравствуйте.
Сейчас занимаюсь переделкой зарядника от мобильного для питания небольшого FM/MP3 плеера. Схема зарядки вот такая

Изначальные параметры выхода 8.5В 750мА (во всяком случае так на корпусе написано).

Для питания плеера нужно было 5В — напряжение выхода я изменил заменой стабилитрона VD6 (в моем случае 12В на 8.2В). Подключил к плееру и заметил вольтметром что при полной мощности звука (6W) напряжение проседает с 5В до 4В, а на ослике видно что и до 3В.

Давай думать как увеличить ток выхода зарядника. Сначало R5 заменил с 8.2Ом на 4.7Ом — ток выхода поднялся, но недостаточно — падение напряжение составило с 5В до 3.7В. Тогда я еще заменил R8 с 470Ом на 220Ом, ток еще поднялся — падение напряжение составило с 5В до 4В.

В общем этот результат меня уже устраивает, так как при динамической нагрузке в виде плеера и конденсатора 2000мкФ непосредственно на усилке, при полной мощности звука просадка напряжение составляет не более 0.3В в импульсе.

Достичь еще меньшей просадки напряжения что-то изменяя в заряднике простыми методами наверное и нереально, так-как стабилизация напряжения идет по высоковольтной части, а не на низковольтной вторичке — а там диод на котором напряжения падает тем больше чем больше ток через него течет.

Несколько примечаний.
1. В моем случае не пришлось увеличивать емкость С1 (4.7мкФ), перематывать трансформатор, менять транзистор VT1 на более мощный (например MJE13003) так-как выходная мощность зарядника осталась приблизительно тойже. Примечание: транзистор таки поменял на MJE13003 с небольшим алюминиевым радиатором в виде пластинки 1.2*2см. Все-таки заменой резистора R5 ограничение тока через транзистор я увеличил почти в два раза и MJE13001 по теплу уже может не справиться.
2. В некоторых зарядниках нет транзистора VT2. По своей сути как я понимаю он защищает схему от короткого замыкания по выхода, ну и ток ограничивает через транзистор VT1 и обмотку трансформатора.
3. В некоторых зарядниках конденсатор C3 до 10мкФ, для динамической нагрузки есть смысл его заменить на 0.33мкФ, тогда зарядник будет быстрее реагировать на просадку напряжения на выходе.

Если в чем то неправ, то прошу поправить, так-как я все еще в процессе и есть некоторые сомнения…

Дополнения.
1. Забыл написать, конденсатор С4 у меня 470мкФ, заменю на 820мкФ LowESR. Заменил, эффект бомба — просадка напряжения снизилась еще на 0.3В. У старого на 470мкФ внутренне сопротивление было 0.12Ом, а у нового на 820мкФ 0.03Ом.
2. Родные провода от зарядки нафиг, у моих сопротивление 0.4Ом, их два — значит суммарное 0.8Ом, а это при токе всего в 1А уже 0.8В падения напряжения на одних проводах. Поэтому надо менять родные на провода сечением хотя бы 0.3кв.мм, и падение напряжение на них будет раз в 10 меньше чем на родных.
3 В моей зарядка мост высоковольтной части полный, из четырех диодов — а схема стырина из тырнета. Если у Вас всего один диод, но есть разводка на плате под полный мост — советую допаять три диода.
4. В параллель родному диоду VD на вторичке можно подпаять еще точно такой же, это еще снизит падение на 0.1-0.3В (в зависимости от диодов). Я пытался заменить свой быстрый диод со скоростью закрытия 150ns на шоттки и на более мощный быстрый но скоростью 500ns — как результат еще большее падение напряжения даже на холостых. Происходит это скорее всего из-за того что замена более медленная по скорости открытиязакрытия.
5. Сильно советую после перепайки схемы, да и вообще пока Вы ее ковыряете — включать в 220 через последовательно подключенную лампочку на 220 Вольт (мощность лампы должна соответствовать или быть больше мощности нагрузки). Ну и ясень пень не забывать выключать из сети прежде чем трогать плату руками.

Из статьи вы узнаете как повысить силу тока в цепи зарядного устройства, в блоке питания, трансформатора, в генераторе, в USB портах компьютера не изменяя напряжения.

Что такое сила тока?

Электрический ток представляет собой упорядоченное перемещение заряженных частиц внутри проводника при обязательном наличии замкнутого контура.

Появление тока обусловлено движением электронов и свободных ионов, имеющих положительный заряд.

В процессе перемещения заряженные частицы могут нагревать проводник и оказывать химическое действие на его состав. Кроме того, ток может оказывать влияние на соседние токи и намагниченные тела.

Сила тока — электрический параметр, представляющий собой скалярную величину. Формула:

I=q/t, где I — сила тока, t — время, а q — заряд.

Стоит знать и закон Ома, по которому ток прямо пропорционален U (напряжению) и обратно пропорционален R (сопротивлению).

I=U/R.

Сила тока бывает двух видов — положительной и отрицательной.

Ниже рассмотрим, от чего зависит этот параметр, как повысить силу тока в цепи, в генераторе, в блоке питания и в трансформаторе.

Приведем проверенные рекомендации, которые позволят решить поставленные задачи.

От чего зависит сила тока?

Чтобы повысить I в цепи, важно понимать, какие факторы могут влиять на этот параметр. Здесь можно выделить зависимость от:

• Сопротивления. Чем меньше параметр R (Ом), тем выше сила тока в цепи.
• Напряжения. По тому же закону Ома можно сделать вывод, что при росте U сила тока также растет.
• Напряженности магнитного поля. Чем она больше, тем выше напряжение.
• Числа витков катушки. Чем больше этот показатель, тем больше U и, соответственно, выше I.
• Мощности усилия, которое передается на ротор.
• Диаметра проводников. Чем он меньше, тем выше риск нагрева и перегорания питающего провода.
• Конструкции источника питания.
• Диаметра проводов статора и якоря, числа ампер-витков.
• Параметров генератора — рабочего тока, напряжения, частоты и скорости.

Как повысить силу тока в цепи?

Бывают ситуации, когда требуется повысить I, который протекает в цепи, но при этом важно понимать, что нужно принять меры по защите электроприборов, сделать это можно с помощью специальных устройств.

Рассмотрим, как повысить силу тока с помощью простых приборов.

Для выполнения работы потребуется амперметр.

Вариант 1.

По закону Ома ток равен напряжению (U), деленному на сопротивление (R). Простейший путь повышения силы I, который напрашивается сам собой — увеличение напряжения, которое подается на вход цепи, или же снижение сопротивления. При этом I будет увеличиваться прямо пропорционально U.

К примеру, при подключении цепи в 20 Ом к источнику питания c U = 3 Вольта, величина тока будет равна 0,15 А.

Если добавить к цепи еще один источник питания на 3В, общую величину U удается повысить до 6 Вольт. Соответственно, ток также вырастет в два раза и достигнет предела в 0,3 Ампера.

Подключение источников питания должно осуществляться последовательно, то есть плюс одного элемента подключается к минусу первого.

Для получения требуемого напряжения достаточно соединить в одну группу несколько источников питания.

В быту источники постоянного U, объединенные в одну группу, называются батарейками.

Несмотря на очевидность формулы, практические результаты могут отличаться от теоретических расчетов, что связано с дополнительными факторами — нагревом проводника, его сечением, применяемым материалом и так далее.

В итоге R меняется в сторону увеличения, что приводит и к снижению силы I.

Повышение нагрузки в электрической цепи может стать причиной перегрева проводников, перегорания или даже пожара.

Вот почему важно быть внимательным при эксплуатации приборов и учитывать их мощность при выборе сечения.

Величину I можно повысить и другим путем, уменьшив сопротивление. К примеру, если напряжение на входе равно 3 Вольта, а R 30 Ом, то по цепи проходит ток, равный 0,1 Ампер.

Если уменьшить сопротивление до 15 Ом, сила тока, наоборот, возрастет в два раза и достигнет 0,2 Ампер. Нагрузка снижается почти к нулю при КЗ возле источника питания, в этом случае I возрастают до максимально возможной величины (с учетом мощности изделия).

Дополнительное снизить сопротивление можно путем охлаждения провода. Такой эффект сверхпроводимости давно известен и активно применяется на практике.

Чтобы повысить силу тока в цепи часто применяются электронные приборы, например, трансформаторы тока (как в сварочниках). Сила переменного I в этом случае возрастает при снижении частоты.

Если в цепи переменного тока имеется активное сопротивление, I увеличивается при росте емкости конденсатора и снижении индуктивности катушки.

В ситуации, когда нагрузка имеет чисто емкостной характер, сила тока возрастает при повышении частоты. Если же в цепь входят катушки индуктивности, сила I будет увеличиваться одновременно со снижением частоты.

Также читают — как действует электрический ток на организм человека.

Вариант 2.

Чтобы повысить силу тока, можно ориентироваться на еще одну формулу, которая выглядит следующим образом:

I = U*S/(ρ*l). Здесь нам неизвестно только три параметра:

• S — сечение провода;
• l — его длина;
• ρ — удельное электрическое сопротивление проводника.

Чтобы повысить ток, соберите цепочку, в которой будет источник тока, потребитель и провода.

Роль источника тока будет выполнять выпрямитель, позволяющий регулировать ЭДС.

Подключайте цепочку к источнику, а тестер к потребителю (предварительно настройте прибор на измерение силы тока). Повышайте ЭДС и контролируйте показатели на приборе.

Как отмечалось выше, при росте U удается повысить и ток. Аналогичный эксперимент можно сделать и для сопротивления.

Для этого выясните, из какого материала сделаны провода и установите изделия, имеющие меньшее удельное сопротивление. Если найти другие проводники не удается, укоротите те, что уже установлены.

Еще один путь — увеличение поперечного сечения, для чего параллельно установленным проводам стоит смонтировать аналогичные проводники. В этом случае возрастает площадь сечения провода и увеличивается ток.

Если же укоротить проводники, интересующий нас параметр (I) возрастет. При желании варианты увеличения силы тока разрешается комбинировать. Например, если на 50% укоротить проводники в цепи, а U поднять на 300%, то сила I возрастет в 9 раз.

Как повысить силу тока в блоке питания?

В интернете часто можно встретить вопрос, как повысить I в блоке питания, не изменяя напряжение. Рассмотрим основные варианты.

Ситуация №1.

Блок питания на 12 Вольт работает с током 0,5 Ампер. Как поднять I до предельной величины? Для этого параллельно БП ставится транзистор. Кроме того, на входе устанавливается резистор и стабилизатор.

Узнайте больше — как проверить транзистор мультиметром на исправность.

При падении напряжения на сопротивлении до нужной величины открывается транзистор, и остальной ток протекает не через стабилизатор, а через транзистор.

Последний, к слову, необходимо выбирать по номинальному току и ставить радиатор.

Кроме того, возможны следующие варианты:

• Увеличить мощность всех элементов устройства. Поставить стабилизатор, диодный мост и трансформатор большей мощности.
• При наличии защиты по току снизить номинал резистора в цепочке управления.

Ситуация №2.

Имеется блок питания на U = 220-240 Вольт (на входе), а на выходе постоянное U = 12 Вольт и I = 5 Ампер. Задача — увеличить ток до 10 Ампер. При этом БП должен остаться приблизительно в тех же габаритах и не перегреваться.

Здесь для повышения мощности на выходе необходимо задействовать другой трансформатор, который пересчитан под 12 Вольт и 10 Ампер. В противном случае изделие придется перематывать самостоятельно.

При отсутствии необходимого опыта на риск лучше не идти, ведь высока вероятность короткого замыкания или перегорания дорогостоящих элементов цепи.

Трансформатор придется поменять на изделие большего размера, а также пересчитывать цепочку демпфера, находящегося на СТОКЕ ключа.

Следующий момент — замена электролитического конденсатора, ведь при выборе емкости нужно ориентироваться на мощность устройства. Так, на 1 Вт мощности приходится 1-2 мкФ.

Также рекомендуется поменять диоды с выпрямителями. Кроме того, может потребоваться установка нового диода выпрямителя на низкой стороне и увеличение емкости конденсаторов.

После такой переделки устройство будет греться сильнее, поэтому без установки вентилятора не обойтись.

Как повысить силу тока в зарядном устройстве?

В процессе пользования зарядными устройствами можно заметить, что ЗУ для планшета, телефона или ноутбука имеют ряд отличий. Кроме того, может различаться и скорость, с которой происходит заряд девайсов.

Здесь многое зависит от того, используется оригинальное или неоригинальное устройство.

Чтобы измерить ток, который поступает к планшету или телефону от зарядного устройства, можно использовать не только амперметр, но и приложение Ampere.

С помощью софта удается выяснить скорость заряда и разрядки АКБ, а также его состояние. Приложением можно пользоваться бесплатно. Единственным недостатком является реклама (в платной версии ее нет).

Главной проблемой зарядки аккумуляторов является небольшой ток ЗУ, из-за чего время набора емкости слишком большое. На практике ток, протекающий в цепи, напрямую зависит от мощности зарядного устройства, а также других параметров — длины кабеля, его толщины и сопротивления.

С помощью приложения Ampere можно увидеть, при какой силе тока производится заряд девайса, а также проверить, может ли изделие заряжаться с большей скоростью.

Для использования возможностей приложения достаточно скачать его, установить и запустить.

После этого телефон, планшет или другое устройство подключается к зарядному устройству. Вот и все — остается обратить внимание на параметры тока и напряжения.

Кроме того, вам будет доступна информация о типе батареи, уровне U, состоянии АКБ, а также температурном режиме. Также можно увидеть максимальные и минимальные I, имеющие место в период цикла.

Если в распоряжении имеется несколько ЗУ, можно запустить программу и пробовать делать зарядку каждым из них. По результатам тестирования проще сделать выбор ЗУ, обеспечивающего максимальный ток. Чем выше будет этот параметр, тем быстрее зарядится девайс.

Измерение силы тока — не единственное, на что способно приложение Ampere. С его помощью можно проверить, сколько потребляется I в режиме ожидания или при включении различных игр (приложений).

Например, после отключения яркости дисплея, деактивации GPS или передачи данных легко заметить снижение нагрузки. На этом фоне проще сделать вывод, какие опции в большей степени разряжают аккумулятор.

Что еще стоит отметить? Все производители рекомендуют заряжать девайсы «родными» ЗУ, выдающими определенный ток.

Но в процессе эксплуатации бывают ситуации, когда приходится заряжать телефон или планшет другими зарядными, имеющими большую мощность. В итоге скорость зарядки может оказаться выше. Но не всегда.

Мало, кто знает, но некоторые производители ограничивают предельный ток, который может принимать АКБ устройства.

Например, устройство Самсунг Гэлекси Альфа поставляется вместе с зарядным на ток 1,35 Ампер.

При подключении 2-амперного ЗУ ничего не меняется — скорость зарядки осталась той же. Это объясняется ограничением, которое установлено производителем. Аналогичный тест был произведен и с рядом других телефонов, что только подтвердило догадку.

С учетом сказанного выше можно сделать вывод, что «неродные» ЗУ вряд ли причинят вред аккумулятору, но иногда могут помочь в более быстрой зарядке.

Рассмотрим еще одну ситуацию. При зарядке девайса через USB-разъем АКБ набирает емкость медленнее, чем если заряжать устройство от обычного ЗУ.

Это объясняется ограничением силы тока, которую способен отдавать USB порт (не больше 0,5 Ампер для USB 2.0). В случае применения USB3.0 сила тока возрастает до уровня 0,9 Ампер.

Кроме того, существует специальная утилита, позволяющая «тройке» пропускать через себя больший I.

Для устройств типа Apple программа называется ASUS Ai Charger, а для других устройств — ASUS USB Charger Plus.

Как повысить силу тока в трансформаторе?

Еще один вопрос, который тревожит любителей электроники — как повысить силу тока применительно к трансформатору.

Здесь можно выделить следующие варианты:

• Установить второй трансформатор;
• Увеличить диаметр проводника. Главное, чтобы позволило сечение «железа».
• Поднять U;
• Увеличить сечение сердечника;
• Если трансформатор работает через выпрямительное устройство, стоит применить изделие с умножителем напряжения. В этом случае U увеличивается, а вместе с ним растет и ток нагрузки;
• Купить новый трансформатор с подходящим током;
• Заменить сердечник ферромагнитным вариантом изделия (если это возможно).

В трансформаторе работает пара обмоток (первичная и вторичная). Многие параметры на выходе зависят от сечения проволоки и числа витков. Например, на высокой стороне X витков, а на другой — 2X.

Это значит, что напряжение на вторичной обмотке будет ниже, как и мощность. Параметр на выходе зависит и от КПД трансформатора. Если он меньше 100%, снижается U и ток во вторичной цепи.

С учетом сказанного выше можно сделать следующие выводы:

• Мощность трансформатора зависит от ширины постоянного магнита.
• Для увеличения тока в трансформаторе требуется снижение R нагрузки.
• Ток (А) зависит от диаметра обмотки и мощности устройства.
• В случае перемотки рекомендуется использовать провод большей толщины. При этом отношение провода по массе на первичной и вторичной обмотке приблизительно идентично. Если на первичную обмотку намотать 0,2 кг железа, а на вторичную — 0,5 кг, первичка сгорит.

Как повысить силу тока в генераторе?

Ток в генераторе напрямую зависит от параметра сопротивления нагрузки. Чем ниже этот параметр, тем выше ток.

Если I выше номинального параметра, это свидетельствует о наличии аварийного режима — уменьшения частоты, перегрева генератора и прочих проблем.

Для таких случаев должна быть предусмотрена защита или отключение устройства (части нагрузки).

Кроме того, при повышенном сопротивлении напряжение снижается, происходит подсадка U на выходе генератора.

Чтобы поддерживать параметр на оптимальном уровне, обеспечивается регулирование тока возбуждения. При этом повышение тока возбуждения ведет к росту напряжения генератора.

Частота сети должна находиться на одном уровне (быть постоянной величиной).

Рассмотрим пример. В автомобильном генераторе необходимо повысить ток с 80 до 90 Ампер.

Для решения этой задачи требуется разобрать генератор, отделить обмотку и припаять к ней вывод с последующим подключением диодного моста.

Кроме того, сам диодный мост меняется на деталь большей производительности.

После этого требуется снять обмотку и кусок изоляции в месте, где должен припаиваться провод.

При наличии неисправного генератора с него откусывается вывод, после чего с помощью медной проволоки наращиваются ножки такой же толщины.

После припаивания место стыка изолируется термоусадкой.

Следующим этапом требуется купить 8-диодный мост. Найти его — весьма сложная задача, но нужно постараться.

Перед установкой желательно проверить изделие на исправность (если деталь б/у, возможен пробой одного или нескольких диодов).

После установки моста крепите конденсатор, а далее — регулятор напряжения на 14,5 Вольт.

Можно приобрести пару регуляторов — на 14,5 (немецкий) и на 14 Вольт (отечественный).

Теперь высверливаются клепки, отпаиваются ножки и разделяются таблетки. Далее таблетка подпаивается к отечественному регулятору, который фиксируется с помощью винтов.

Остается припаять отечественную «таблетку» к иностранному регулятору и собирать генератор.

Итоги

Как видно из статьи, повысить силу тока, не изменяя напряжение в сети, реально.

Главное — разобраться с особенностями конструкции устройства, которое подлежит корректировке, и иметь практические навыки работы с измерительными приборами и паяльником. Кроме того, важно осознавать потенциальные риски от внесения корректировок.

Иногда попадаются такие зарядки, которые слишком долго могут заряжать телефон. Либо это может быть временами, один раз нормально идет заряд, быстро, а в другой раз эта же зарядное устройство этот же телефон заряжает достаточно долго. Особенно такое явление может встречаться у дешёвый телефонных зарядок. И в данной статье я постараюсь объяснить, что именно можно сделать в таком случае, чтобы решить свою проблему с медленным зарядом своего телефона, смартфона, планшета.

Дело в том, что у дешевых зарядных устройств, будь то для телефона или для какого нибудь другого устройства, сильно упрощена сама схематика. Из-за этого его и низкая стоимость. Внутренняя схема имеет только самые необходимые электронные компоненты для упрощенной работы устройства. Например, у таких зарядок никогда (возможно за очень редким исключением) не ставятся узлы фильтров на входе и выходе, защищающие внешние устройства от генерируемых высокочастотных шумов и помех. То есть, на работу самого устройства зарядки эти шумы особо не влияют, но они вредны для окружающей электронной техники.

Также вместо полноценных номиналов электронных компонентов на дешевые зарядки телефонов ставят заниженные. На пример, входной электролитический конденсатор, у которого как правило емкость чуть меньше той, которая должна быть для обеспечения заявленной мощности зарядного устройства. Вместо полноценного диодного моста (состоящий из 4х диодов) ставят всего один, из-за чего работа схемы будет отличаться не в лучшую сторону. Также происходит экономия и на импульсных трансформаторах, а именно они ставятся с меньшими размерами, и с заниженным сечением имеющихся обмоток, что занижает величину выходного тока.

Думаю в общих чертах теперь ясно, чем дешевая зарядка может отличаться от более дорогой (если стоимость этой дорогостоящей конечно изначально не завышена продавцом, хотя сама зарядка сама по себе все же дешевая). Но есть такой случай, при котором даже нормальная, уж не дешевая зарядка может долго и плохо заряжать телефон и прочие устройства. Это случай пониженного выходного напряжения. Такое может происходить по разным причинам, одной из которых может быть не совсем подходящий опорный стабилитрон.

В более дешевых зарядках для стабилизации выходного напряжения применяют обычных стабилитрон (с двумя выводами).

При этом стоит учесть, что у обычных стабилитронов имеется вполне естественный разброс параметров. И для них считается нормальным отклонение стабилизационного напряжения аж до 15%. То есть, возможно при сборке на заводе вашего зарядника в плату поставили стабилитрон, у которого напряжение стабилизации занижено на 15% (а то и вовсе попался экземпляр с еще большим отклонением). На контроле выпускаемых устройств этот момент пропустили, или же специально реализовывают некондиционную продукцию по заниженной цене. В общем наша зарядка в итоге имеет минимально допустимое выходное напряжение. А при подключении ее к телефону происходит еще большее падение напряжение на выходе и телефону попросту не хватает напряжения для нормальной, полноценной зарядки.

В итоге мы имеем, что сама зарядка в принципе способна обеспечить достаточную силу тока, чтобы заряд телефона происходил быстро, но просто не хватает выходного напряжения. Следующий момент – нормальным, стандартным напряжением для телефонных зарядок считается 5 вольт (до 5,3 В), в некоторых случаях для режима быстрой зарядки напряжение должно быть более 5 вольт. И даже недостаточность напряжения в 0,1-0,2 вольта на выходе зарядки могут переключить контроллер заряда (стоящий в самом телефоне) в режим очень медленной зарядки.

Ну, и теперь как можно решить эту проблемы, если все же мы имеем именно такую вот не совсем хорошую зарядку для телефона. А все очень просто. Нужно просто на чуть-чуть увеличить это самое выходное напряжение. Сначала мультиметром измеряем напряжение на выходе своего зарядника, и желательно это сделать сперва без подключенного телефона (узнаем величину напряжения без падения напряжения).

В моем случае напряжение без нагрузки почти 5,5 вольт. Но стоит учитывать, что под нагрузкой, то есть в момент заряда телефона, напряжение может немного снизится. Далее подключаем к заряднику телефон и снова измеряем выходное напряжение, оно может стать ниже. И сели это напряжение ниже 5 вольт, то нужно его увеличивать.

Далее разбираем свою зарядку, на плате находим стабилитрон (на платах простых телефонных зарядок он в единственном экземпляре). Мультиметром измеряем напряжение на самом стабилитроне при включенной зарядке.

Оно где-то может отличаться от выходного на 0,5-1 вольт (в меньшую сторону). Например, стабилитрон стабилизирует напряжение на уровне 4,5 вольт. Значит нам нужно заменить его на стабилитрон с напряжением где-то от 4,6 до 4,8 вольта. Даже такого незначительного прироста напряжения на стабилитроне уже позволит зарядке делать свое дело быстро и хорошо. Если же на самом стабилитроне на получается измерить напряжение (оно не лежит в пределах где-то 3,8-5,3 вольта), то тогда измерение его стабилизационного напряжения нужно делать на конденсаторе или на диоде, что относятся к его регулирующей напряжение цепи. Они показаны ниже на рисунке.

Если вы не можете найти стабилитрона на нужное напряжение, то знайте, что стабилитроны можно соединять последовательно. Тем самым их напряжения стабилизации будут суммироваться. Или можно последовательно стабилитрону еще припаять диод в противоположном направлении. То есть, при подключении на стабилитроны подается обратное напряжение (на его катод подается +, а на анод подается -), а на диод нужно подавать прямое напряжение (на катод подаем -, а на анод подаем +). И при прямом включении обычного диода на нем образуется напряжение порядка 0,6 вольт. Следовательно если мы имеем стабилитрон на 3,6 вольт и последовательно к нему припаять обычный диод, то у нас уже получится стабилизационное напряжение в сумме равное 4,2 вольта. Ну, думаю смысл понятен, как можно получить нужное напряжение стабилизации.

И другой случай с другим видом зарядок. А именно, если у дешевых телефонных зарядок выходное напряжение стабилизируется опорным стабилитроном, и напрямую от него зависит, то более дорогостоящие зарядки сделаны по другой схеме. То есть, у другого типа зарядок стабилизация выходного напряжения происходит за счет цепи, состоящей из управляемого стабилитрона типа TL431, нескольких резисторов, стоящих параллельно и последовательно этому стабилизатору и оптопаре. У таких зарядок редко бывает заниженное выходное напряжение (точность управляемого стабилитрона всего около 1%, то есть, он достаточно точный), хотя все же бывает. В этом случае напряжение стабилизации управляемого стабилитрона зависит от пропорциональности двух резисторов, представляющие собой делитель напряжения и подключенные между анодом, катодом и управляющим выводом этого стабилитрона. Следовательно, чтобы изменить выходное напряжение нам достаточно изменить одно из сопротивлений (либо одно сопротивление нужно будет немного увеличить либо второе немного уменьшить). Для этого можно вместо одного из них поставить подстроечный резистор чуть большего номинала и путем его вращения подобрать на выходе нужное напряжение. Но, повторюсь, у таких зарядов редко бывает заниженное выходное напряжение.

P.S. Учтите, что слишком сильно поднимать напряжение не стоит. Максимальное значение может быть до 5,5 вольт. Лучше если его сделать в пределах от 5,1 до 5,3 В. Некоторые виды телефонов (а точнее их контроллеры заряда) в лучшем случае просто не будут работать (сработает защита от перенапряжения), а в худшем случае они могут даже выйти из строя. Так что слишком завышать выходное напряжение не стоит!

Ссылка на эту статью в Дзене — https://dzen.ru/a/Y4okDiARi2ku7llV

---