Зарядное устройство 5 Вольт, 6 Ампер, 6 портов + индикация тока заряда

В мои руки попало по своему интересное зарядное устройство, хотя конечно корректнее сказать — блок питания. Но данное название настолько прижилось за этой категорией устройств, что наверное так называть будет проще.
Устройство как всегда имеет свои плюсы и минусы, которые я покажу, а также разберу его «по косточкам» и дам немного информации по правильному выбору блоков питания и зарядных устройств.


Большинство моих постоянных читалей знает, что я люблю ковырять разные блоки питания, потому многие обзоры я стараюсь делать в ключе объяснения что и зачем надо. Данный обзор не станет исключением и обозреваемый БП для меня лишь один из примеров «как надо» и «как не надо» готовить правильный БП.
У меня уже есть статья, где я рассказывал о принципах правильного выбора БП, в этом обзоре я повторю часть того, что объяснял тогда, возможно отвечу на некоторые вопросы, задаваемые мне в комментариях и в личке, а также скорее всего подготовлю почву для новых вопросов :)

Обо всем этом я расскажу ближе к середине обзора, а пока стандартная вступительная часть (мы же все таки смотрим обзор БП) :)

Строго говоря, данное устройство является блоком питания, но так как имеет выходы формфактора USB, и соответствующие цепи управления зарядными устройствами телефонов/планшетов, то я буду называть его зарядным устройством.

Поставляется зарядное устройство в довольно прочной картонной коробке, что есть плюс.


Из того, что написано на упаковке можно понять, что максимальный суммарный выходной ток составляет 6 Ампер (при 5 Вольт это 30 Ватт), и при этом до 3.5 Ампера на порт.
Нет, здесь конечно нет нестыковки, 3.5 Ампера на порт, но это не значит что будет 3.5х6, суммарный максимальный ток все равно не должен превышать указанные 6 Ампер, просто остальные выходы придется нагружать меньше :)


Упаковка явно великовата для данного зарядника, так как внутри он довольно весело болтался.
Впрочем ему это не повредило.
В комплект входит только зарядное устройство и кабель питания, все.


Кабель питания хороший, только не под наши розетки, это минус. При этом на упаковке заявлено что выпускается устройство с разными версиями кабелей, но увы, мне попался «не наш».


Устройство я бы не назвал компактным. Из минусов пожалуй то, что у него нет никаких «ножек», которые весьма были бы удобны. Хотя в общем оно мне понравилось, аккуратно, я бы даже сказал — монолитно.


Если опустить кучу всяких надписей, то все что есть у зарядного устройства сводится к шести USB разъемам, довольно большому дисплею и разъему для подключения питания.


Довольно большую часть передней панели занимает дисплей. Собственно это и есть основная особенность, так как блоков с подобными выходными характеристиками довольно много.
Причем дисплей не «муляж», как это иногда бывает с китайскими устройствами, а вполне себе функциональная часть зарядного.

Сверху расположена индикация выходного напряжения и суммарного выходного тока (это тот, который не более 6 Ампер).
Ниже, в порядке соответствующем расположению USB разъемов, находится индикация тока по каждому выходу, а также индикация процесса заряда, в виде батарейки.


В качестве наглядного теста я подключил свой планшет, который почему-то показал тока заряда всего около одного Ампера.


Ладно, подключаем телефон, 0.44 Ампера, маловато.


Здесь я вспомнил, что пробовал как то заряжать с другим кабелем и ток заряда телефона был 1 Ампер.
Кабель весьма «бывалый», о чем говорит след от гари, это он пострадал от очень «хорошего» БП, ну или от мощной нагрузки.


1. Но ничего не изменилось, те же 0.44 Ампера.
Ладно, возможно телефон почти заряжен, в данном случае это не так критично.
2. Подключаю белым кабелем планшет, который продавался вместе с этим кабелем. Ток заряда 2.14 Ампера, отлично.
3, 4. Провожу небольшой эксперимент, два планшета, два разных кабеля, причем оба кабеля «родные» для своих планшетов, черный для черного, белый для белого.
На одном фото кабели включены соответственно цветам, на втором наоборот, разница в пределах погрешности, т.е. ток заряда ограничен устройством, а не особенностями кабелей.


Собираем небольшой «стенд» из того, что есть дома.


И здесь я заметил, что около индикатора тока потребления порта, к которому подключена Блютуз гарнитура, значок батарейки не моргает, ток потребления ниже установленного минимума и хоть заряд и идет, но индикация показывает что устройство заряжено.
Всего есть три состояния индикации.
Выключено — значок не отображается.
Идет заряд — значок моргает
Заряд окончен — значок светит непрерывно.


Так как я хотел нагрузить устройство тем током, на который оно способно, я заменил гарнитуру на старенький планшет. В итоге получился комплект — 3 планшета и 3 телефона, вполне жизненная ситуация, например у трех человек, находящихся на отдыхе.


Что интересно, старый полуживой планшет потребляет 1.8 Ампера. При этом суммарный ток, потребляемый нагрузкой, составил 6.29 Ампера, что больше заявленных 6, по крайней мере судя по дисплею устройства.


Так вся эта конструкция заряжалась около 45-50 минут, а затем я измерил температуру корпуса зарядного устройства, в самом горячем месте она составила.66 градусов.
Не скажу что это мало, как по мне, то это близко к порогу нормальной работы. Успокаивает пожалуй только то, что тест проходил под максимальной нагрузкой, да и сам характер нагрузки такой, что она редко бывает длительной. Т.е. час-два-три и ток падает.

Общее фото, видно что больше всего из подключенных устройств греется старенький планшет, лежащий вверху.


Так как особо тестировать в данном варианте больше нечего, то лезем внутрь.
И тут меня ждал сюрприз, корпус устройства склеен, а особенно смешно было наблюдать гарантийную пломбу, которая мало того что не пострадала, так еще и имеет нулевой смысл из-за характера операций по вскрытию :)


Задняя крышка имеет вентиляционные отверстия, смысл правда от них не очень большой, но все таки хоть что то.


Устройство конструктивно состоит из двух плат, соединенных при помощи разъемов. Силовая плата, по сути просто блок питания 5 Вольт, а также плата индикации и измерения тока.


Плату индикации мы поковыряем чуть позже, а пока посмотрим что представляет из себя блок питания.
На вид очень аккуратно.



Осмотрим боле внимательно, а также попробуем вспомнить то, что я писал в статье по правильному выбору блока питания.
1. Предохранитель, однозначно вещь полезная. Иногда бывает закрыт термоусадкой, но чаще всего помечается как F, F1, Fx и т.п.
2. Входной фильтр, присутствует. Диодный мост рассчитан на ток в 3 Ампера и напряжение до 1000 Вольт, тоже неплохо.
3. Довольно габаритный входной конденсатор, закрепленный каплей герметика к высоковольтному транзистору. То что закреплен, это хорошо, но то, что находится в таком месте, где высокая температура, не очень. Хотя с другой стороны в этом БП везде горячо, так что у разработчиков особо и вариантов не было.
4. Пара выходных диодных сборок, каждая рассчитана на 20 Ампер и 100 Вольт. Я обычно пишу, ток диодов должен быть в три раза больше, чем выходной. Здесь шестикратный запас, 2х20 при выходном 6, отлично. По напряжению можно ставить 50-60 Вольт, здесь 100, нормально, хотя диоды на более низкое напряжение обычно имеют и меньше напряжение падения.

Также я обычно пишу, что емкость выходных конденсаторов должна быть близко к значению — ток в Амперах = емкости конденсаторов в тысячах мкФ. Т.е. для данного БП отлично если бы было 6000мкФ, здесь чуть меньше, 5000мкФ.
Конечно этот параметр зависит от частоты преобразования и типа конденсаторов, но при простой прикидке и применении обычных электролитических конденсаторов, это правило вполне действует.
Конденсаторы применены довольно подозрительные, но с учетом большой емкости и того, что зарядное устройство не работает сутками на полной мощности, то вполне будут жить.


На вид все вроде красиво и правильно, но на самом деле это не совсем так.
По входу принято ставить не только фильтр, а и еще пару элементов, термистор и варистор.
Термистор служит для ограничения тока заряда входного конденсатора (наверное все видели как бывает искрит при включении вилки в розетку).
Варистор нужен для защиты блока питания от всплесков высокого напряжения, при сильном превышении его чаще всего пробивает, сгорает предохранитель, но устройство остается целым.

Чтобы понимать что из них что, я собрал для демонстрации несколько деталей.
Слева вверху, термисторы, проверить легко, они имеют очень низкое сопротивление 5-10 Ом в холодном состоянии.
Справа вверху варисторы, понять можно по маркировке, которая чаще всего состоит из цифры 7, 10 и т.д. (диаметр в миллиметрах) и напряжения, 471 (470 В), 681 (680 В), 220 (22 В).
Слева внизу конденсаторы, они очень похожи на варисторы, но имеют другую маркировку.
Справа внизу детали, которые также могут попасться в БП, но это полимерные предохранители. Бывают они круглые (не нашел дома) и прямоугольные, встречаются крайне редко, а в высоковольтной цепи еще реже. Также как и термисторы имеют очень низкое сопротивление (менее 1 Ома).


Конденсаторы бывают также разные. Около дросселя вы чаще всего встретите те, которые расположены внизу, они помечены знаком Х1 или Х2. Это специальные помехоподавляющие конденсаторы, они устанавливаются параллельно питающим проводам. В обозреваемом БП он также есть. К верхним конденсаторам мы вернемся чуть позже.


Иногда люди путают, думая что фильтр от помех по входу блока питания устанавливаются для того, чтобы помехи не пролазили в БП.
На самом деле это не совсем так. Чаще всего блоки питания (и зарядные устройства) сейчас импульсные и дают кучу помех. Фильтр предназначен для того, чтобы эти помехи не проникали в сеть из БП. Т.е. установка фильтра считается хорошим тоном, хотя в большинстве случаев пользователь этого даже не заметит.
На верхней схеме видно:
Зеленый — термистор
Синий — варистор
Красный — конденсатор.

Также показано в каком направлении помеха блокируется.



Но также бывает делают фильтр и по второй схеме, это еще лучше, в таком варианте фильтр блокирует и помехи, проникающие в устройство.
Есть еще третий вариант, где конденсатор стоит только справа, но такой вариант встречается довольно редко и чаще всего не с импульсными блоками питания.




Что то мы отвлеклись, вернемся к блоку питания.
На плате видно одну из защитных прорезей между высоковольтной частью и низковольтной. Частенько производители блоков питания пренебрегают данным требованием, хотя такая прорезь необходима из соображений безопасности.
Пыль или грязь могут образовать токопроводящее покрытие, которое может пробить и пользователь получит удар током. При наличии защитной прорези шанс этого гораздо меньше, потому ее наличие довольно важно.


Откручиваем радиатор и осмотрим блок питания немного «глубже».
Понравилось что радиатор был закреплен к трансформатору каплей силиконового герметика, кстати, отмечу что герметика в данном БП очень мало, что хорошо, но при этом он присутствует именно там, где он нужен, а не залит куда не надо.


1. Входной конденсатор. Емкость должна быть не менее чем — Мощность БП в Ваттах = емкости конденсатора в мкФ. Актуально для напряжения в 220-240 Вольт.
Здесь вопросов нет, БП имеет мощность 30 Ватт, емкость конденсатора 68мкФ, это означает, что БП будет вполне нормально работать в более широком диапазоне.
2. Межобмоточный помехоподавляющий конденсатор класса Y1. Здесь все отлично.


На фото не попал высоковольтный транзистор, его тип 8N60C, 7.5 Ампера 600 Вольт.

Очень часто мне в личке задают два вопроса.
1. Как отличить правильный конденсатор от неправильного.
2. На какое напряжение нужен конденсатор.

Отвечу.
1. На фото вверху показаны правильные конденсаторы, внизу — просто высоковольтные.
2. Насколько мне известно, все конденсаторы помеченные как Y1 и Y2 обеспечивают безопасную работу, т.е. их нет на «неправильное» напряжение. Если не прав, поправьте.

Отличие «правильного» конденсатора от «неправильного» в том, что в случае ЧП он не окажется закороченным, а перейдет в состояние обрыва, тем самым обезопасив пользователя.




Трансформатор, не менее важная вещь. Если очень сильно упростить, то чем больше, тем лучше. Хотя размеры трансформатора зависят не только от мощности, а и от частоты преобразования. Но так как частота преобразования в распространенных БП отличается не очень сильно (66-133 кГц), то и размеры будут сопоставимы с мощностью.
Здесь применен довольно большой трансформатор, причем выходная обмотка намотана хоть и не литцендратом, но большим количеством тонких проводов.


Вы конечно спросите, чем чреват маленький размер трансформатора. Ну то что он может не выдать требуемой мощности, это вполне понятно.
Но кроме этого он будет больше греться в процессе работы. А материал, из которого изготовлен сердечник, имеет одну неприятную особенность, при нагреве выше определенной температуры он теряет свои свойства. Т.е. трансформатор превращается просто в две обмотки почти без связи друг с другом.
Если трансформатор маленький и он сильно перегревается, то в итоге могут быть такие последствия, на фото зарядное устройство 5 Вольт 2 Ампера, думаю комментарии излишни.


Нижняя сторона печатной платы, видны защитные прорези.


1. В качестве ШИМ контроллера применен OB2269, с частотой работы 65 кГц. Собственно отчасти низкой частотой работы и обусловлен довольно большой размер трансформатора, хотя даже при такой частоте он выбран «с запасом».
2. Выход стандартно имеет стабилизацию при помощи популярной TL431, это уже классика.
Пайка в принципе аккуратная, элементы закреплены на плате клеем, но вот пайка выходных разъемов, а также перемычка. не очень радуют.


Схему в этот раз я не рисовал, но на всякий случай фото более крупным планом, вдруг кому нибудь придется ремонтировать такой БП.


Вот мы дошли и до платы индикации. Выкручиваем пару мелких саморезов и просто вынимаем плату.


На вид очень даже красиво, по крайней мере спереди.


Снизу в общем то тоже неплохо, но вот следы неотмытого флюса, после пайки разъемов, навевают грусть, это говорит о культуре производства, причем не о лучшей ее стороне.
На качество работы это если и влияет, то не сильно (в данном случае), но выглядит не очень аккуратно.


Плата представляет из себя два основных узла:
1. Часть с разъемами. где установлены резисторы задания тока заряда (по 4 мелких резистора около каждого разъема) и токоизмерительные шунты сопротивлением 0.1 Ома. Кстати, в описании было указано, что БП позволяет выдать до 3.5 Ампера на выход, это не так, реальный максимум 2.5 Ампера. Дело в том, что резистор применены маломощные (те что 0.1 Ома), а при токе в 3.5 Ампера на них будет рассеиваться более одного Ватта, что чревато выходом их из строя.
2. Измеряет все микроконтроллер, предположительно STM, но маркировка стерта.


Выше я написал про резисторы, которые задают ток заряда.
Дело в том, что принцип заряда всяких устройств через USB реализован так, что блок питания имеет на своих клеммах определенную комбинацию резисторов, а потребитель, определяя установленную комбинацию, знает, какой ток он может взять. Так как устройство может быть подключено к компьютеру, у которого порт может отдать не более 0.5 (0.9 в USB 3.0), то такая мера безопасности не лишняя.
Более подробно здесь.
В данном БП применена самая верхняя комбинация резисторов. К сожалению устройство не имеет функции Quick Charge (быстрый заряд с использованием повышенного напряжения) и относится к классу «простейших», хотя при такой стоимости не мешало бы и добавить данную функцию.


Раз уж я разобрал этот блок питания, то можно и протестировать более корректно.
Для начала проверка качества стабилизации напряжения самим блоком питания, без платы индикации.


Я проверил работу в диапазоне от нуля до 7 Ампер, здесь все отлично, блок питания стабильно держит напряжение.
Кроме того данный тест показывает, что индикация выходного напряжения на самом БП не имеет никакого смысла, так как держится оно очень стабильно, потому показания на дисплее не изменяются, хотя собственно измерение происходит. В моих тестах всегда стабильно отображало 5.3 Вольта.


Уже скорее дополнительно проверил при помощи мультиметра, показания примерно сходятся.
Перепад в 0.013 Вольта в диапазоне токов 0-7 Ампер это очень хороший результат.


Вторым тестом я решил проверить уровень пульсаций на выходе.


В своих обзорах блоков питания я часто акцентирую внимание на наличии или отсутствии дросселя на выходе. Причем этот дроссель заметно важнее, чем тот, что стоит по входу.
В данном БП этот дроссель не установлен и заменен довольно неаккуратной перемычкой.
Перемычку удаляем и ставим первый попавшийся дроссель, подходящий по току. Дроссель имеет не очень большую индуктивность, составляющую всего 1-2мкГн, но думаю что результат все равно будет заметен.


Я проверил уровень пульсаций в диапазоне 0-7 Ампер с интервалом в 1 Ампер, но для сокращения я убрал часть результатов. Слева результат до доработки, справа — после.
И так:
1. — Без нагрузки
2. — Ток 1 Ампер, пульсации 60мВ, после доработки 30мВ
3. — Ток 3 ампера — 70мВ, после доработки 40мВ


1. Ток нагрузки 5 Ампер, пульсации 110мВ, после доработки 50мВ.
2. Ток нагрузки 7 Ампер, пульсации 140мВ, после доработки 100мВ.


Выше мы увидели, что уровень пульсаций снизился почти в два раза, это весьма неплохо, потому дальше я провел еще одну доработку, которую часто рекомендуют в интернете.
А заодно я покажу еще две вещи.
1. Керамические конденсаторы не так сильно влияют на уровень пульсаций
2. Как иногда «хорошо» может превратиться в «плохо».

Для начала запаиваем 7 керамических конденсаторов емкостью 0.15мкФ каждый. Три штуки до дросселя и четыре после…


Слева осциллограммы после установки конденсаторов, справа — до дросселя. Обратите внимание, что шкала справа не 50мв на деление, а 200мВ на деление, в первом варианте помеха просто не помещалась на экране.

1. — Без нагрузки, до дросселя 450мВ
2. — Ток 1 Ампер, пульсации 20мВ, было 30мВ, до дросселя 300мВ
3. — Ток 3 ампера — 35мВ, было 40мВ, до дросселя 600мВ


1. Ток нагрузки 5 Ампер, пульсации 50мВ, было 50мВ до дросселя 650мВ
2. Ток нагрузки 7 Ампер, пульсации 50мВ, было 100мВ до дросселя 900мВ
3. А тут я вспомнил, что осциллограф то у меня двухканальный, сказываются многие годы пользования одноканальным осциллографом.
Ток нагрузки 3 и 7 Ампер соответственно.


Эксперимент показал что:
1. Конденсаторы влияют, но дроссель влияет заметно сильнее.
2. При установке дросселя мы получаем увеличение пульсаций до него или говоря простым языком, «одно лечим, другое калечим». В случае установки дросселя будет уменьшен уровень пульсаций по выходу, но также будет уменьшен ресурс конденсаторов до дросселя, это надо иметь в виду и если текущее положение устраивает, то лучше и не переделывать.
Обычно в блоках питания конденсаторы, установленные до дросселя, выходят из строя (вспухают или теряют емкость), гораздо быстрее, чем после дросселя, это обусловлено именно таким эффектом. Ведь до переделки в той же цепи пульсации были всего 140мВ, а после переделки стали 900мВ. Собственно потому если добавляем дроссель, то лучше поставить и входные конденсаторы более качественные и лучше на большее напряжение.

Ну и последний тест.
Я выше показал, что на плате индикации установлены резисторы сопротивлением 0.1 Ома, по падению напряжения на которых процессор узнает о величине выходного тока.
Но эти резисторы имеют и паразитное влияние, из-за которого на выходе под нагрузкой будет падать напряжение.
Посмотрим как влияют эти резисторы, а также контакты между платами БП и индикации, а также собственно USB разъема.


Но сначала я проверю насколько точно производится измерение выходного тока.
БП нагружался при помощи электронной нагрузки, потому ток в цепи был стабилен.
1. 0.5 Ампера, отображается — 0.51, очень неплохо.
2. 1 Ампер, отображается 1.03 Ампера, хоть и завышено, но вполне в пределах нормы.
3. 2 Ампера, отображается 2.08, 4% разница, для простого устройства весьма неплохо.
4. 3 Ампера, отображается 3.25 Ампера, здесь разница уже существенна, подозреваю что влияет нагрев резисторов, потому реально выше чем 2-2.5 Ампера измерять смысла нет.



Проверим падение под разными токами нагрузки, а так как мы уже знаем что БП имеет на выходе напряжение в 5.19 Вольта и что оно стабильно, то попробуем определить, какой ток для БП максимален.
Ток нагрузки менялся ступенчато 0.5-1-2-3 Ампера, при токе 2 Ампера выходное напряжение составляло 4.84 Вольта, а при 3 Амперах просело до 4.66 Вольта, что не вписывается в требования стандарта (5% или минимум 4.75 Вольта). Потому реальный максимальный ток на один порт 2-2.5 Ампера.

Меня в комментариях бывает спрашивают, чем отличается электронная нагрузка от обычной. Вот в этом тесте это косвенно видно. Напряжение на выходе БП явно проседает, а ток остается стабильным, что помогает проводить более корректные измерения.


На этом я закончу пытать блок питания, и перейду к выводам.
Плюсы
Аккуратное исполнение.
Наличие индикации тока нагрузки по каждому из выходов, а также суммарного тока.
Наличие сетевого фильтра.
Компоненты применены с запасом.
Блок питания выдержал все тесты вплоть до многократного КЗ.
Полное отсутствие посторонних шумов.

Минусы
Некоторая неаккуратность производителя
Отсутствие выходного дросселя.
Не помешала бы функция Quick Charge.

Мое мнение. Зарядное устройство по своему сделано неплохо, радиатор размещен вверху, а не внизу, большая часть компонентов применена с запасом. Например на выходе могли обойтись одной диодной сборкой, но поставили две, правда забыли про термопасту. Выходные конденсаторы могли бы поставить и получше, но в исходном виде даже так будет работать вполне нормально. Особенно может быть интересна возможность отображения тока потребления подключенных устройств, хотя для большинства эта функция скорее всего покажется ненужной.
Ну а из отрицательных сторон отмечу неаккуратность сборки (вспомнился предыдущий обзор регулируемого БП), особенно платы индикации. Также как по мне, то для устройства с индикатором тока, но без функции QC, цена несколько завышена.
Думаю, что в родном варианте устройство будет работать долго и счастливо, а если переделывать, то лучше попутно с установкой дросселя заменить и конденсаторы, стоящие до него, на более качественные.
В общем еще один блок питания, который неплохо спроектирован, но при этом имеет и мелкие недостатки.

Вроде все, надеюсь что обзор был полезен, а возможно и интересен. Как всегда жду вопросов в комментариях, если заметили ошибки или неточности, пишите.

Менеджер прислал купон 6charger, с которым цена должна быть 21.99