Зарядний пристрій 5 Вольт, 6 Ампер, 6 портів + індикація струму заряджання

Мені до рук потрапив по-своєму цікавий зарядний пристрій, хоча, звісно, правильніше сказати — блок живлення. Але ця назва настільки прижилася за цією категорією пристроїв, що, мабуть, так буде простіше його називати.
Пристрій, як завжди, має свої плюси й мінуси, які я покажу, а також розберу його «до кісточок» і розповім трохи про правильний вибір блоків живлення та зарядних пристроїв.

Більшість моїх постійних читачів знає, що я люблю копирсатися в різних блоках живлення, тому багато оглядів намагаюся робити з поясненнями, що і для чого потрібно. Цей огляд не стане винятком, а блок живлення, який я розглядаю, для мене лише один із прикладів того, «як треба» і «як не треба» робити правильний блок живлення.
У мене вже є стаття, де я розповідав про принципи правильного вибору блока живлення. У цьому огляді я повторю частину того, про що говорив тоді, можливо, відповім на деякі запитання, які мені ставлять у коментарях і приватних повідомленнях, а також, найімовірніше, підготую ґрунт для нових запитань :)

Про все це розповім ближче до середини огляду, а поки — стандартна вступна частина (ми ж усе-таки дивимося огляд блока живлення) :)

Строго кажучи, цей пристрій є блоком живлення, але оскільки він має виходи формату USB і відповідні кола керування заряджанням телефонів/планшетів, я називатиму його зарядним пристроєм.

Зарядний пристрій постачається у доволі міцній картонній коробці, що є плюсом.


З написів на упаковці можна зрозуміти, що максимальний сумарний вихідний струм становить 6 Ампер (за напруги 5 Вольт це 30 Ватт), а на один порт припадає до 3.5 Ампера.
Ні, тут, звісно, немає суперечності: 3.5 Ампера на порт, але це не означає, що буде 3.5х6. Сумарний максимальний струм усе одно не має перевищувати зазначені 6 Ампер, просто решту виходів доведеться навантажувати менше :)


Упаковка явно завелика для цього зарядного пристрою, адже всередині він доволі весело бовтався.
Втім, це йому не зашкодило.
У комплекті лише зарядний пристрій і кабель живлення, і все.


Кабель живлення хороший, тільки не для наших розеток — це мінус. При цьому на упаковці зазначено, що пристрій випускається з різними варіантами кабелів, але, на жаль, мені дістався «не наш».


Я б не назвав пристрій компактним. Із мінусів, мабуть, те, що в нього немає жодних «ніжок», які були б дуже доречними. Хоча загалом він мені сподобався: акуратний, я б навіть сказав — монолітний.


Якщо не зважати на купу різних написів, то все, що є в зарядному пристрої, — це шість роз'ємів USB, доволі великий дисплей і роз'єм для підключення живлення.


Досить велику частину передньої панелі займає дисплей. Власне, це і є головна особливість, адже блоків із подібними вихідними характеристиками досить багато.
Причому дисплей не «муляж», як це іноді буває в китайських пристроях, а цілком функціональна частина зарядного пристрою.

Угорі відображаються вихідна напруга та сумарний вихідний струм (той, що не перевищує 6 Амперів).
Нижче, у порядку розташування USB-роз’ємів, відображається струм на кожному виході, а також процес заряджання у вигляді батарейки.


Для наочного тесту я під’єднав свій планшет, який чомусь показав струм заряджання лише близько одного Ампера.


Гаразд, під’єднуємо телефон — 0.44 Ампера, замало.


Тут я згадав, що якось пробував заряджати іншим кабелем, і струм заряджання телефона становив 1 Ампер.
Кабель неабияк «побував у бувальцях», про що свідчить слід від підгоряння: він постраждав від дуже «хорошого» БЖ або від потужного навантаження.


1. Але нічого не змінилося — ті самі 0.44 Ампера.
Гаразд, можливо, телефон майже заряджений, у цьому випадку це не так критично.
2. Під’єдную планшет білим кабелем, який продавався разом із ним. Струм заряджання — 2.14 Ампера, чудово.
3, 4. Проведу невеликий експеримент: два планшети, два різні кабелі, причому обидва кабелі «рідні» для своїх планшетів — чорний для чорного, білий для білого.
На одному фото кабелі під’єднані відповідно до кольорів, на другому — навпаки. Різниця в межах похибки, тобто струм заряджання обмежує пристрій, а не особливості кабелів.


Збираємо невеликий «стенд» із того, що є вдома.


І тут я помітив, що біля індикатора струму споживання порту, до якого під’єднана Bluetooth-гарнітура, значок батарейки не блимає: струм споживання нижчий за встановлений мінімум, і хоча заряджання триває, індикація показує, що пристрій заряджений.
Усього є три стани індикації.
Вимкнено — значок не відображається.
Заряджання триває — значок блимає
Заряджання завершено — значок світиться постійно.


Оскільки я хотів навантажити пристрій струмом, на який він здатний, то замінив гарнітуру на старенький планшет. У результаті вийшов комплект — 3 планшети й 3 телефони, цілком життєва ситуація, наприклад, для трьох людей, які відпочивають разом.


Цікаво, що старий напівживий планшет споживає 1.8 Ампера. При цьому сумарний струм, споживаний навантаженням, становив 6.29 Ампера, що більше за заявлені 6, принаймні судячи з дисплея пристрою.


Уся ця конструкція заряджалася близько 45-50 хвилин, а потім я виміряв температуру корпусу зарядного пристрою: у найгарячішому місці вона становила 66 градусів.
Не скажу, що це мало; як на мене, це близько до межі нормальної роботи. Заспокоює, мабуть, лише те, що тест проходив під максимальним навантаженням, та й саме навантаження таке, що рідко буває тривалим. Тобто година-дві-три — і струм падає.

Загальне фото: видно, що найбільше з підключених пристроїв нагрівається старенький планшет, який лежить угорі.


Оскільки в цьому варіанті особливо більше нічого тестувати, ліземо всередину.
І тут на мене чекав сюрприз: корпус пристрою склеєний, а особливо кумедно було бачити гарантійну пломбу, яка не лише не постраждала, а й узагалі не має жодного сенсу через характер операцій із розкриття :)


На задній кришці є вентиляційні отвори. Користі від них, щоправда, небагато, але все ж хоч щось.


Конструктивно пристрій складається з двох плат, з'єднаних роз'ємами. Силова плата — це, по суті, просто блок живлення на 5 Вольт, а також плата індикації та вимірювання струму.


Плату індикації розглянемо трохи пізніше, а поки подивімося, що являє собою блок живлення.
На вигляд усе дуже акуратно.




Розгляньмо уважніше, а також спробуймо пригадати те, що я писав у статті про правильний вибір блока живлення.
1. Запобіжник — безперечно, корисна річ. Іноді його закривають термоусадкою, але найчастіше позначають як F, F1, Fx тощо.
2. Вхідний фільтр є. Діодний міст розрахований на струм 3 А та напругу до 1000 В — теж непогано.
3. Досить габаритний вхідний конденсатор, закріплений краплею герметика до високовольтного транзистора. Те, що він закріплений, — добре, але те, що розташований у місці з високою температурою, — не дуже. Хоча, з іншого боку, у цьому БЖ усюди гаряче, тож у розробників особливо й не було вибору.
4. Пара вихідних діодних збірок, кожна розрахована на струм 20 А і напругу 100 В. Я зазвичай пишу, що струм діодів має бути втричі більшим за вихідний. Тут шестикратний запас: 2×20 при вихідному струмі 6 — чудово. За напругою можна ставити 50–60 В, тут 100 — нормально, хоча діоди на нижчу напругу зазвичай мають і менше падіння напруги.

Також я зазвичай пишу, що ємність вихідних конденсаторів має бути близькою до значення: струм в амперах = ємність конденсаторів у тисячах мкФ. Тобто для цього БЖ чудово було б мати 6000 мкФ, тут трохи менше — 5000 мкФ.
Звісно, цей параметр залежить від частоти перетворення та типу конденсаторів, але для приблизної оцінки й використання звичайних електролітичних конденсаторів це правило цілком працює.
Конденсатори використано досить сумнівні, але з огляду на велику ємність і те, що зарядний пристрій не працює цілодобово на повній потужності, вони цілком прослужать.


На вигляд усе ніби красиво й правильно, але насправді це не зовсім так.
На вході заведено встановлювати не лише фільтр, а й ще пару елементів — термістор і варистор.
Термістор обмежує струм заряджання вхідного конденсатора (напевно, усі бачили, як іскрить, коли вставляєш вилку в розетку).
Варистор потрібен для захисту блока живлення від стрибків високої напруги: за значного перевищення напруги він найчастіше пробивається, запобіжник перегорає, але пристрій залишається цілим.

Щоб розібратися, де який елемент, я зібрав для демонстрації кілька деталей.
Ліворуч угорі — термістори. Перевірити легко: у холодному стані вони мають дуже низький опір — 5–10 Ом.
Праворуч угорі — варистори. Їх можна впізнати за маркуванням, яке найчастіше складається з цифр 7, 10 тощо (діаметр у міліметрах) і напруги: 471 (470 В), 681 (680 В), 220 (22 В).
Ліворуч унизу — конденсатори. Вони дуже схожі на варистори, але мають інше маркування.
Праворуч унизу — деталі, які також можуть трапитися в БЖ, але це полімерні запобіжники. Вони бувають круглими (вдома не знайшов) і прямокутними, трапляються вкрай рідко, а у високовольтному колі — ще рідше. Як і термістори, вони мають дуже низький опір (менше ніж 1 Ом).


Конденсатори теж бувають різні. Біля дроселя ви найчастіше зустрінете ті, що розташовані внизу: вони позначені знаком X1 або X2. Це спеціальні конденсатори для придушення перешкод, їх встановлюють паралельно до проводів живлення. У БЖ, який ми розглядаємо, такий теж є. До верхніх конденсаторів ми повернемося трохи згодом.


Іноді люди плутаються, думаючи, що вхідний фільтр блока живлення встановлюють, аби перешкоди не проникали в БЖ.
Насправді це не зовсім так. Найчастіше блоки живлення (і зарядні пристрої) зараз імпульсні й створюють безліч перешкод. Фільтр призначений для того, щоб ці перешкоди не потрапляли в мережу з БЖ. Тобто встановлення фільтра вважається ознакою доброї практики, хоча в більшості випадків користувач цього навіть не помітить.
На верхній схемі видно:
Зелений — термістор
Синій — варистор
Червоний — конденсатор.

Також показано, у якому напрямку блокується перешкода.

Але фільтр також роблять за другою схемою — це ще краще: у такому варіанті фільтр блокує і перешкоди, що проникають у пристрій.
Є ще третій варіант, де конденсатор стоїть лише праворуч, але він трапляється досить рідко й найчастіше не в імпульсних блоках живлення.


Щось ми відволіклися, повернімося до блока живлення.
На платі видно одну із захисних прорізей між високовольтною та низьковольтною частинами. Виробники блоків живлення часто нехтують цією вимогою, хоча така прорізь необхідна з міркувань безпеки.
Пил або бруд можуть утворити струмопровідне покриття, яке може пробити, і користувач дістане удару струмом. За наявності захисної прорізі ймовірність цього значно менша, тому вона дуже важлива.


Відкрутимо радіатор і оглянемо блок живлення трохи «глибше».
Сподобалося, що радіатор був закріплений до трансформатора краплею силіконового герметика. До речі, зазначу, що герметика в цьому БЖ дуже мало, і це добре, але водночас він є саме там, де потрібен, а не залитий куди не слід.


1. Вхідний конденсатор. Ємність має бути не меншою за таку: потужність БЖ у Ватах = ємність конденсатора в мкФ. Актуально для напруги 220-240 Вольт.
Тут запитань немає: потужність БЖ — 30 Ватт, ємність конденсатора — 68мкФ, а це означає, що БЖ цілком нормально працюватиме в ширшому діапазоні.
2. Міжобмотковий конденсатор класу Y1 для придушення перешкод. Тут усе чудово.


На фото не потрапив високовольтний транзистор, його тип 8N60C, 7.5 Ампера 600 Вольт.

Дуже часто мені в особистих повідомленнях ставлять два запитання.
1. Як відрізнити правильний конденсатор від неправильного.
2. На яку напругу потрібен конденсатор.

Відповім.
1. На фото вище показані правильні конденсатори, внизу — просто високовольтні.
2. Наскільки мені відомо, усі конденсатори з маркуванням Y1 і Y2 забезпечують безпечну роботу, тобто не буває конденсаторів «не на ту» напругу. Якщо помиляюся, поправте.

Відмінність «правильного» конденсатора від «неправильного» полягає в тому, що в разі аварії він не закоротиться, а перейде в стан обриву, убезпечивши користувача.


Трансформатор — не менш важлива річ. Якщо дуже спростити, то що більший, то краще. Хоча розмір трансформатора залежить не лише від потужності, а й від частоти перетворення. Але оскільки частота перетворення в поширених БЖ відрізняється не дуже сильно (66-133 кГц), то й розміри будуть співмірні з потужністю.
Тут використано досить великий трансформатор, причому вихідну обмотку намотано хоч і не літцендратом, але великою кількістю тонких дротів.


Ви, звісно, запитаєте, чим загрожує малий розмір трансформатора. Ну, те, що він може не видати потрібної потужності, цілком зрозуміло.
Але, крім цього, він сильніше нагріватиметься під час роботи. А матеріал, з якого виготовлено осердя, має одну неприємну особливість: під час нагрівання вище певної температури він втрачає свої властивості. Тобто трансформатор перетворюється просто на дві обмотки, майже не пов'язані одна з одною.
Якщо трансформатор маленький і сильно перегрівається, то зрештою можуть бути такі наслідки. На фото — зарядний пристрій 5 Вольт 2 Ампера, думаю, коментарі зайві.


Нижній бік друкованої плати, видно захисні прорізи.


1. Як ШІМ-контролер застосовано OB2269 із робочою частотою 65 кГц. Власне, саме невисока робоча частота частково зумовлює досить великий розмір трансформатора, хоча навіть за такої частоти його вибрано «із запасом».
2. На виході, як зазвичай, стабілізацію забезпечує популярна TL431 — це вже класика.
Паяння загалом акуратне, елементи закріплені на платі клеєм, але паяння вихідних роз’ємів і перемичка не дуже тішать.


Цього разу схему я не малював, але про всяк випадок додаю фото крупним планом — раптом комусь доведеться ремонтувати такий блок живлення.


Ось ми й дісталися плати індикації. Викручуємо пару маленьких саморізів і просто виймаємо плату.


На вигляд дуже навіть гарно, принаймні спереду.


Знизу теж начебто непогано, але сліди невідмитого флюсу після паяння роз’ємів навіюють сум. Це свідчить про культуру виробництва, причому не з найкращого боку.
На якість роботи це якщо й впливає, то не надто (у цьому випадку), але виглядає не дуже охайно.


Плата складається з двох основних вузлів:
1. Частина з роз’ємами, де встановлено резистори для задання струму заряджання (по 4 маленькі резистори біля кожного роз’єму) і шунти для вимірювання струму опором 0.1 Ома. До речі, в описі було зазначено, що блок живлення може видавати на виході до 3.5 А, але це не так: реальний максимум — 2.5 А. Річ у тім, що використано малопотужні резистори (ті, що 0.1 Ома), а за струму 3.5 А на них розсіюватиметься понад один Ват, що загрожує виходом з ладу.
2. Усі вимірювання виконує мікроконтролер, імовірно STM, але маркування стерте.


Вище я писав про резистори, які задають струм заряджання.
Річ у тім, що принцип заряджання різних пристроїв через USB реалізовано так: блок живлення має на своїх клемах певну комбінацію резисторів, а споживач, визначивши цю комбінацію, знає, який струм може споживати. Оскільки пристрій можна під’єднати до комп’ютера, порт якого може віддати не більш як 0.5 (0.9 у USB 3.0), такий захід безпеки не зайвий.
Докладніше тут.
У цьому блоці живлення застосовано найвищу комбінацію резисторів. На жаль, пристрій не підтримує Quick Charge (швидке заряджання з використанням підвищеної напруги) і належить до класу «найпростіших», хоча за такої вартості не завадило б додати й цю функцію.


Раз уже я розібрав цей блок живлення, можна й перевірити його коректніше.
Спочатку перевіримо якість стабілізації напруги самим блоком живлення, без плати індикації.


Я перевірив роботу в діапазоні від нуля до 7 А — тут усе чудово, блок живлення стабільно тримає напругу.
Крім того, цей тест показує, що індикація вихідної напруги на самому БЖ не має жодного сенсу, адже напруга дуже стабільна, тому покази на дисплеї не змінюються, хоча вимірювання, власне, відбувається. У моїх тестах стабільно відображалося 5.3 Вольта.


Додатково перевірив мультиметром — покази приблизно збігаються.
Перепад у 0.013 Вольта в діапазоні струмів 0–7 А — це дуже хороший результат.


Другим тестом я вирішив перевірити рівень пульсацій на виході.


У своїх оглядах блоків живлення я часто звертаю увагу на наявність або відсутність дроселя на виході. Причому цей дросель помітно важливіший за той, що стоїть на вході.
У цьому БЖ дросель не встановлений, його замінено досить недбалою перемичкою.
Перемичку видаляємо й ставимо перший-ліпший дросель, що підходить за струмом. Індуктивність дроселя не дуже велика — лише 1–2 мкГн, але, думаю, результат усе одно буде помітний.

Я перевірив рівень пульсацій у діапазоні 0–7 А з кроком 1 А, але для стислості прибрав частину результатів. Ліворуч результат до доопрацювання, праворуч — після.
Отже:
1. — Без навантаження
2. — Струм 1 А, пульсації 60 мВ, після доопрацювання 30 мВ
3. — Струм 3 А — 70 мВ, після доопрацювання 40 мВ


1. Струм навантаження 5 А, пульсації 110 мВ, після доопрацювання 50 мВ.
2. Струм навантаження 7 А, пульсації 140 мВ, після доопрацювання 100 мВ.


Вище ми побачили, що рівень пульсацій знизився майже вдвічі — це дуже непогано, тож далі я провів ще одне доопрацювання, яке часто рекомендують в інтернеті.
А заодно покажу ще дві речі.
1. Керамічні конденсатори не так сильно впливають на рівень пульсацій
2. Як іноді «добре» може перетворитися на «погано».

Для початку припаюємо 7 керамічних конденсаторів ємністю 0.15 мкФ кожен. Три штуки до дроселя і чотири після…


Ліворуч осцилограми після встановлення конденсаторів, праворуч — до дроселя. Зверніть увагу: шкала праворуч — не 50 мВ на поділку, а 200 мВ на поділку; у першому варіанті завада просто не вміщалася на екрані.

1. — Без навантаження, до дроселя 450 мВ
2. — Струм 1 А, пульсації 20 мВ, було 30 мВ, до дроселя 300 мВ
3. — Струм 3 А — 35 мВ, було 40 мВ, до дроселя 600 мВ


1. Струм навантаження 5 А, пульсації 50 мВ, було 50 мВ, до дроселя 650 мВ
2. Струм навантаження 7 А, пульсації 50 мВ, було 100 мВ, до дроселя 900 мВ
3. А тут я згадав, що осцилограф у мене двоканальний — даються взнаки багаторічні звички користування одноканальним осцилографом.
Струм навантаження — 3 і 7 А відповідно.


Експеримент показав, що:
1. Конденсатори впливають, але дросель впливає помітно сильніше.
2. Після встановлення дроселя пульсації перед ним зростають, або, простіше кажучи, «одне лікуємо, інше калічимо». У разі встановлення дроселя рівень пульсацій на виході зменшиться, але також скоротиться ресурс конденсаторів перед дроселем. Це треба мати на увазі: якщо поточний стан вас влаштовує, краще нічого не переробляти.
Зазвичай у блоках живлення конденсатори, встановлені перед дроселем, виходять з ладу (здуваються або втрачають ємність) набагато швидше, ніж після дроселя. Це зумовлено саме таким ефектом. Адже до перероблення в тому самому колі пульсації становили лише 140 мВ, а після перероблення — 900 мВ. Власне, тому, якщо додаємо дросель, краще встановити якісніші вхідні конденсатори, розраховані на вищу напругу.

Ну і останній тест.
Вище я показав, що на платі індикації встановлено резистори опором 0.1 Ома, за падінням напруги на яких процесор визначає величину вихідного струму.
Але ці резистори мають і паразитний вплив, через який під навантаженням падатиме вихідна напруга.
Подивімося, як впливають ці резистори, а також контакти між платами блока живлення та індикації, і власне роз'єм USB.


Але спочатку перевірю, наскільки точно вимірюється вихідний струм.
Блок живлення навантажувався за допомогою електронного навантаження, тому струм у колі був стабільним.
1. 0.5 Ампера, відображається — 0.51, дуже непогано.
2. 1 Ампер, відображається 1.03 Ампера. Хоч і завищено, але цілком у межах норми.
3. 2 Ампера, відображається 2.08, різниця 4% — для простого пристрою дуже непогано.
4. 3 Ампера, відображається 3.25 Ампера. Тут різниця вже суттєва, підозрюю, що впливає нагрівання резисторів, тому насправді немає сенсу вимірювати струм понад 2–2.5 Ампера.


Перевіримо падіння напруги за різних струмів навантаження. Оскільки ми вже знаємо, що на виході блока живлення напруга становить 5.19 Вольта і є стабільною, спробуємо визначити, який струм для блока живлення є максимальним.
Струм навантаження змінювався ступенями: 0.5-1-2-3 Ампера. За струму 2 Ампера вихідна напруга становила 4.84 Вольта, а за 3 Амперів просіла до 4.66 Вольта, що не відповідає вимогам стандарту (5% або щонайменше 4.75 Вольта). Тому реальний максимальний струм на один порт — 2-2.5 Ампера.

У коментарях мене часом запитують, чим електронне навантаження відрізняється від звичайного. У цьому тесті це можна побачити опосередковано. Напруга на виході блока живлення явно просідає, а струм залишається стабільним, що допомагає проводити точніші вимірювання.


На цьому закінчу мучити блок живлення і перейду до висновків.
Переваги
Акуратне виконання.
Індикація струму навантаження на кожному з виходів, а також сумарного струму.
Наявність мережевого фільтра.
Компоненти використано із запасом.
Блок живлення витримав усі тести, аж до багаторазового короткого замикання.
Повна відсутність сторонніх шумів.

Недоліки
Деяка недбалість виробника
Відсутність вихідного дроселя.
Не завадила б функція Quick Charge.

Моя думка. Зарядний пристрій загалом зроблено непогано: радіатор розміщено вгорі, а не внизу, більшість компонентів використано із запасом. Наприклад, на виході можна було обійтися одним діодним складанням, але встановили два, щоправда, забули про термопасту. Вихідні конденсатори могли б бути й кращими, але навіть у початковому вигляді пристрій працюватиме цілком нормально. Особливо цікавою може бути можливість відображення струму споживання підключених пристроїв, хоча більшості ця функція, найімовірніше, здасться непотрібною.
З негативних сторін відзначу недбалість складання (згадався попередній огляд регульованого блока живлення), особливо плати індикації. Також, як на мене, ціна дещо завищена для пристрою з індикатором струму, але без функції QC.
Думаю, у заводському варіанті пристрій працюватиме довго й щасливо, а якщо переробляти, то заодно з установленням дроселя краще замінити й конденсатори перед ним на якісніші.
Загалом, це ще один непогано спроєктований блок живлення, який, утім, має й дрібні недоліки.

Здається, це все. Сподіваюся, огляд був корисним, а можливо, й цікавим. Як завжди, чекаю на запитання в коментарях. Якщо помітили помилки чи неточності — пишіть.

Менеджер надіслав купон 6charger, з яким ціна має становити 21.99

Товар надано магазином для написання огляду.