Дешёвое 4хUSB зарядное устройство. История со счастливым концом.

Здравствуйте, друзья. Герой сегодняшнего моего обзора был заказан одновременно с этим устройством. Я подумал, что из двух хотя бы одно должно дойти :). Но пришли оба. Правда, в отличие от Maxnon'a, эту посылку китайцы отправили монгольскими гонцами, и, судя по всему, пешком. Не прошло и квартала, как девайс оказался у меня на столе. Кому интересна обжигающая правда о том, что скрыто под пластиковым корпусом, прошу под кат

Сие поделие было куплено за свои кровные 2,15$

Как любой нормальный муськовчанин, за эту, прямо скажем, немалую сумму :D я хотел получить смарт-порты, QC, компенсацию напряжения при увеличении тока, синхронный выпрямитель и даже, представляете, ЕвроВилку! С вилкой не обманули, а в остальном… Реальность оказалась куда суровее радужных ожиданий. Однако, обо всём по-порядку.

Устройство поставляется без какой-либо упаковки и представляет собой белый параллелепипед размерами 68х48х28 мм. Заявлена суммарная мощность 15,5 Ватт. Максимальный ток, соответственно, 3,1 Ампера. Два USB порта, по задумке создателя, должны сообщать устройствам, что могут отдать до 2,1 Ампера каждый, ещё два — по 1 Амперу каждый. Ещё до знакомства с данным девайсом я встретил фото из отзывов на Али, которое свидетельствовало о том, что с производством таких поделок у китайцев не всё гладко
Поэтому я не стал сразу включать устройство в сеть, а зажал коробочку в тиски через деревянные прокладки. Крак! И карета превращается в тыкву половинки корпуса у меня в руках. Что же там? А вот что

В моём экземпляре ничего не перепутали. Как я отмечал выше, реальность сурова, и проявляется эта суровость в следующем:

1. Отсутствие входного фильтра.
2. Сравнительно небольшой трансформатор на сердечнике Е19/8/5.
3. Смешные выходные электролиты.
4. Ключевой транзистор 2N60 не имеет радиатора, что весьма прискорбно, т.к. он сам по себе небольшой (корпус TO-252) и будет перегреваться при максимальной нагрузке.
5. Подозрительный межблочный Y-конденсатор в smd-исполнении. Никаких обозначений на нем нет, и, как следствие, нет никаких гарантий, что это именно конденсатор Y-класса, а не просто высоковольтный.
6. Неотмытый флюс.

По серьёзным минусам, вроде, всё. Справедливости ради надо отметить и плюсы. А они таковы:

1. На входе стоят конденсаторы достаточной емкости 2 х 10 мкФ х 400 Вольт.
2. Силовой транзистор отдельно от контроллера. Можно заменить.
3. Плата имеет пропил между высоковольтной и низковольтной частями. Какая-никакая, а безопасность :).
4. Разъёмы USB хорошего качества. Порой встречается откровенный шлак, который можно смять пальцами. В нашем случае все достойно, корпус разъёма крепкий, контакты упругие, не залипают, с каким-то жёлтым напылением.
5. Наличие двух выходных диодов SR504. Иногда экономят и ставят один. В этом случае почти всегда гарантирован перегрев и почернение платы. Вообще, ставить диоды в параллель непринято, но когда это останавливало китайцев?! Ладно, хоть так.

Пробежимся по особенностям схемы. Никаких смарт-чипов нет. Впрочем, никто и не обещал же. Вместо них на двух портах перемычки по data-шине для Android-устройств, на одном из портов (самом нижнем) собран резистивный делитель для устройств Apple. А вот предпоследний порт меня озадачил. Его data-выводы никуда не подключены, хотя на плате предусмотрено место для четырёх резисторов. Между собой они тоже не замкнуты. Видимо, китайский гений инженерной мысли оставил пользователю возможность самому собрать нужный делитель. Вдруг у вас какое-нибудь диковинное нестандартное устройство? А тут, бац, готовые площадки, паяй на здоровье.

Ещё одной особенностью устройства является отсутствие обратной связи через оптопару. Стабилизация напряжения осуществляется косвенным путем, через обмотку самопитания контроллера. На первый взгляд может показаться, что коэффициент стабилизации будет «не айс», и выходное напряжение будет плавать. Я сначала и сам так подумал. Но всё оказалось совсем неплохо, а скорее наоборот. Подробнее расскажу об этом чуть позже.

Ну а пока включаем и нагружаем.

Устройство проявило весьма бодрый характер. Нагрузки в 3 Ампера не хватило, чтобы обеспечить максимальный ток, и был добавлен зелёный резистор, который дал дополнительно 0,9 Ампера. Видно что напряжение начинает падать при токе около 3,2 Ампера. Неплохо. Я ожидал ба-баха, но даже через 10 минут его не последовало. Зато выяснилась ещё одна занимательная и полезная особенность устройства. При перегрузке оно переходит в режим стабилизации мощности, снижая выходное напряжение, но полностью не выключается. Считаю это более предпочтительным вариантом для пользователя по сравнению с большинством ЗУ, которые держат напряжение «до последнего», а при перегрузке начинают циклично «цыкать» до устранения причины этой самой перегрузки. К данному же устройству можно подключить несколько потребителей заведомо большей суммарной мощностью. Устройство при этом не отключится, просто увеличится время зарядки, а потребители будут заряжаться меньшим током.

Также в процессе тестирования всплыла ещё одна особенность, на этот раз неприятная. Это пресловутые паразитные пульсации, из-за которых перестаёт нормально работать тачскрин. Такая проблема присуща многим устройствам, в том числе брендам типа BlitzWolf, Orico, etc. Быстрым наскоком (замена выходных электролитов, шунтирование их керамикой, добавление выходного дросселя, вариации со снаббером) решить проблему не удалось, и я уже хотел пустить нашего героя на запчасти, поскольку не планировал тратить на него много времени. Но внутренний голос (жаба, не иначе… целых 2 бакса же!) подсказал, что не стоит торопиться. Вспомнив, что у Maxnon'а нет проблем с тачем, я задумался и стал сравнивать оба устройства на предмет помехоподавляющих элементов. Выяснилось, что у Maxnon'а есть ферритовые бусины на катоде диодной сборки и на высоковольтном выводе Y-конденсатора. Почти одновременно с этим на форуме радиокота мне тоже посоветовали применить эти самые бусины. Недолго думая, я повторил эту конструкцию, и, о чудо!, тачскрин заработал. Также в процессе монтажа бусин подозрительный smd Y-конденсатор был заменен на классический емкостью 2,2 нФ (припаян непосредственно на ножки трансформатора, требуется хорошая изоляция), а два диода SR504 — на один SBR10U45.

Воодушевлённый успехом, я решил дать устройству второй шанс. Силовой транзистор был заменён на 2sk2750 в корпусе TO-220 и с вдвое меньшим сопротивлением канала в открытом состоянии. Теперь не перегреется. Также был добавлен простейший входной фильтр на ферритовом кольце от энергосберегайки + Х-конденсатор 47 нФ. Осталось разобраться, пожалуй, с самым важным элементом любого импульсного источника, с трансформатором. Сколько же из него можно вытянуть без ущерба для здоровья? Узнать это поможет нам программка Старичка для расчёта трансформатора флайбэка. Вводим наши параметры и получаем максимальный ток 2,5А при более-менее приемлемой плотности тока в 6А/мм2 (скажем честно, и это многовато, лучше не больше 5А/мм2).

Дальнейшее увеличение расчётного тока нагрузки (свыше 2,5 А) неизбежно влечёт за собой необходимость либо увеличивать размер сердечника, либо задавать бОльшую плотность тока в обмотках. Первый способ невозможен, т.к. трансформатор уже готов и перематывать его нет ни малейшего желания. Второй же приведёт к неминуемому перегреву. Кроме того, при увеличении тока при неизменном размере сердечника будет расти и величина амплитуды магнитной индукции, и, как следствие, температура феррита, который, в конце концов, потеряет магнитные свойства. В общем, я решил ограничиться 2,5 Амперами. Для этого увеличиваем сопротивление токового шунта R2R3 в цепи истока силового транзистора. Было 1,5 Ома II 2,2 Ома = 0,89 Ома, стало 2,0 Ома II 2,7 Ома = 1,15 Ома.

Кроме этого, трансформатор подвергся небольшой доработке. Дело в том, что концы обмотки самопитания возле каркаса перехлёстывались с концами первичной обмотки. Ох уж эта китайская культура производства. Пришлось их слегка отодвинуть друг от друга, закрепив каплями лака.

Теперь обещаная вишенка. Устройство обладает компенсацией напряжения при росте тока нагрузки. Думаю, это побочный эффект от косвенной стабилизации выходного напряжения через обмотку самопитания, и никто специально эту фичу не внедрял. Тем не менее, смотрите сами

Такая особенность может оказаться полезной владельцам устройств, не желающих заряжаться максимальным током при падении напряжения ниже определенного значения.
Дальнейшее увеличение нагрузки, как отмечалось выше, приводит к падению напряжения и стабилизации мощности на заданном уровне.

Прогон в течении 2 часов при токе 2,5 Ампера не выявил сильного перегрева устройства. Температура корпуса в самой горячей точке не превысила 60 градусов. Пока оставлю, посмотрим, сколько протянет :)

Резюме.

Советовать это устройство могу лишь энтузазистам вроде меня. Ну или ради корпуса. Без доработки я бы его не стал использовать. Также в результате изысканий были побеждены проблемы с тачем. Можно попробовать этот рецепт на других устройствах, имеющих схожие проблемы.

P.S. На контроллере надпись 71d6U, корпус SOT-23-5. Частота 80 кГц. В режиме стабилизации мощности частота падает до 60 кГц.
P.P.S. Гонял весь день на 2,5А. Часов 8 без перерыва. Живой. Тач по-прежнему не глючит. Повезло ему, оставляю себе. Из комментов ясно, что существует несколько вариантов начинки. С интегрированным контроллером менее предпочтителен, чем обозреваемый.