Типова схема
Розглянемо схему одного з зарядних пристроїв (HF 2774-1; вхід: AC 100-250 В, 50
60 Гц, 100 мА; вихід: DC 4.7-11 В, ≤700 мА; вироблено в Китаї для WAX Mobile). Нумерація елементів (як і в пристроях інших моделей) може бути непослідовною, оскільки для деяких елементів місце на платі зарезервовано, але вони не встановлені.
Напруга мережі випрямляється за допомогою однополупериодного випрямляча на діод D4, звичайно ж типу 1N4007. Конденсатор C1 згладжує пульсації напруги. Резистор R1 виконує швидше функції запобіжника, ніж обмеження зарядного струму конденсатора C1 при включенні пристрою в мережу - для цього номінал резистора занадто малий. Тому при включенні зарядного пристрою в розетку можна спостерігати іскру, тим більш потужну, чим більша потужність зарядного пристрою (максимальний струм виходу), а значить і ємність конденсатора. Іноді на плати резервується місце для монтажу випрямляча по бруківці схемою, але використовується найчастіше однонапівперіодна схема. Що звичайно погано: зростає рівень пульсацій випрямленої напруги (це не так страшно, пульсації компенсуються за рахунок стабілізуючих властивостей імпульсного перетворювача), а що ще гірше - з'являється постійна складова споживаного від мережі струму, що абсолютно неприпустимо для якісного блоку живлення.
На транзисторі Q1 зібраний блокінг-генератор. Резистор R6 створює початковий зсув на базі транзистора для запуску генератора після включення. Ланцюг позитивного зворотного зв'язку утворена обмоткою L2 трансформатора T1 і елементами R8, R7, C3, R5. У емітерний ланцюг транзистора включений резистор R4 з малим опором, за рахунок нього збільшується вхідний опір підсилювального каскаду на Q1. Негативні імпульси напруги на обмотці L2 (які виникають, коли транзистор Q1 закритий) через діод D7 заряджають конденсатор C4. У ці ж моменти часу відбувається заряд конденсатора C5 через діод D8 від обмотки L3 в ланцюзі живлення навантаження. Амплітуди імпульсів напруги на обмотках L2 і L3 будуть пропорційні кількостей витоків в обмотках, а значить і самі амплітуди імпульсів на обмотках будуть пропорційні, тобто по випрямлення напруги на конденсаторі C4 можна судити про напругу на виході - на конденсаторі C5.
І коли напруга на C4 стане досить великим, відкриється стабілітрон D6, забезпечуючи негативний зсув на базі Q1. За рахунок цього здійснюється стабілізація вихідної напруги, причому використання різних обмоток для живлення навантаження і для вимірювання напруги забезпечує гальванічну розв'язку.
Елементи D5, R3, C2 утворюють демпферну ланцюг, що обмежує амплітуду імпульсу на індуктивності розсіювання обмотки трансформатора і колекторі транзистора в момент його закриття.
Між іншим, T1 насправді не трансформатор, а багатообмотувальних дросель. Різниця між ними суттєва і полягає в самому принципі роботи. У трансформаторі відбувається передача енергії від однієї обмотки до іншої, не потрібно її накопичення в муздрамтеатрі (для трансформатора таке накопичення - побічний процес). У дроселі спочатку відбувається накопичення енергії в муздрамтеатрі (прямий хід: транзистор відкритий, струм через L1 наростає), а потім накопичена енергія віддається через обмотки дроселя (зворотний хід: транзистор закритий). Переважно енергія на зворотному ході віддається обмотці L3 і далі в навантаження (під час прямого ходу струм через L3 практично дорівнює нулю - підключений до неї діод D8 замкнений); частково через L2, забезпечуючи невеликий струм ланцюга стабілізації. З іншого боку, T1 все ж трошки трансформатор, він використовується як трансформатор на прямому ході для здійснення позитивного зворотного зв'язку.
варіанти схеми
Зарядні пристрої на основі блокинг-генератора дуже поширені і різні моделі якщо відрізняються, то незначно.
Так як стабілізаційні властивості схеми далекі від досконалості, зазвичай схему доповнюють лінійним стабілізатором на виході. Це може бути стабілізатор у вигляді мікросхеми або стабілізатор у вигляді емітерного повторювача, на базу якого подається напруга з параметричного стабілізатора на стабілітроні, як це зроблено в зарядному пристрої AMT SONER K750i.
Таке невелике ускладнення схеми істотно покращує стабільність вихідної напруги і зменшує рівень пульсацій на виході. Ще краще результат буде при використанні спеціалізованого лінійного стабілізатора - як в кількісному відношенні (висока точність, ще більш висока стабільність і менший рівень пульсацій), так і в якісному (зазвичай такі стабілізатори мають захист від перевантажень по струму і від перегріву).
Іноді, але не часто, на вході ставлять мостовий випрямляч, а не однополуперіодний.
Іноді бувають досить дивні конструктивні зміни, сенс яких абсолютно не очевидний. Ось, наприклад, повна схема пристрою AMT SONER K750i, про який вже говорилося трохи раніше.
Схема на рис. 3 схожа на зображену на рис. 1 аж до номіналів елементів, але спосіб підключення обмотки L2 тут змінений (на рис. 1 маємо контур: L2 - RC-ланцюг - Q1бе - Rе = R4; тут маємо контур: L2 - RC-ланцюг - Q1бе) - резистор R2 виявився виключений з локальної зворотного зв'язку в ланцюзі емітера і його присутність стає взагалі безглуздим.
недоліки схеми
Поширеність і популярність використовуваної в зарядний пристрій найпростішої схеми, на жаль, ще не означає відсутності в ній недоліків. Прагнення заощадити на всьому, на чому тільки можна і на чому не можна, призвело до того, що типове зарядний пристрій є наочним прикладом "як робити не треба".
У схемі немає елементів обмеження зарядного струму згладжує конденсатора в момент включення пристрою в мережу. Відсутні елементи захисту від перевантаження, від перенапруги на виході. Схема не забезпечує високої стабільності вихідної напруги. Це робить використання подібного пристрою небезпечним. У схемі відсутнє фільтр на вході, так що високочастотні перешкоди, створювані блокинг-генератором з легкістю потрапляють в мережу (електролітичний конденсатор у випрямлячі напруги не вирішує всіх проблем - як відомо, для високочастотних складових еквівалентна ємність електролітичних конденсаторів падає, зате послідовний опір і паразитная індуктивність проявляються в повній мірі). Пристрій не тільки "забруднює" мережу, але й саме беззахисне від перешкод і імпульсних викидів, які не є рідкістю в реальних умовах. На виході також немає достатньої фільтрації для високочастотних складових в спектрі пульсацій.
Пристрій є сильно нелінійним споживачем для мережі (миттєвий споживаний струм не пропорційний миттєвому напрузі в мережі). Крім того, якщо вхідний випрямляч виконаний по однополупериодной схемою, з'являється постійна складова споживаного струму, що дуже небажано для мереж змінного струму.