Источник питания, схема которого изображена на рис. 1, предназначен для работы с различными аппаратами, рассчитанными на питание от гальванических или аккумуляторных батарей напряжением около 3 В (малогабаритные радиоприёмники, компактные фотоаппараты, фотовспышки [1], измерительные приборы, детские игрушки). Его также можно использовать как источник резервного освещения, например, при отключении сетевого электроснабжения. Выходное напряжение источника - стабилизированное 3,3 В при токе нагрузки до 2 А. Источник энергии - литий-ионный аккумулятор с номинальным напряжением 3,7 В и ёмкостью 1080 мА·ч.
Рис. 1. Схема источника питания
Напряжение на выводах полностью заряженного литий-ионного аккумулятора может достигать 4,2...4,35 В. Питать таким напряжением аппараты, рассчитанные на питание напряжением 2,4...3,6 В и содержащие в своём составе электродвигатели и (или) высоковольтные преобразователи напряжения (игрушки, фотоаппараты), нежелательно. Поэтому устройство оснащено стабилизатором напряжения на микросхеме KIA278R33Pi (DA1). В отличие от распространённых интегральных трёхвыводных стабилизаторов, падение напряжения на этой микросхеме весьма мало: у применённого экземпляра при токе нагрузки 10 мА оно не превышает 3,6 мВ, а при токе 100, 500 и 2000 мА - соответственно 15, 65 и 375 мВ. Ток стабилизатора при входном напряжении 4,2 В - около 5 мА.
Если переключатель SA1 установлен в положение "1", напряжение аккумулятора G1 поступает на вход стабилизатора DA1. Напряжение около 3,3 В с выхода стабилизатора поступает на вилку XP1, которую подключают к питаемому устройству. В этом режиме работы неярко светится светодиод HL3, ток через него ограничивает резистор R10. Диоды VD5, VD6 защищают стабилизатор в случае, если к выходу устройства будет подключён, например, другой аккумулятор или заряженный конденсатор большой ёмкости. Резистивный делитель R8R9 предназначен для выключения микросхемы при входном напряжении менее 3 В.
При установке переключателя SA1 в положение "3" устройство работает как источник резервного освещения, как ночник. При напряжении аккумулятора 4,2 В общий ток через сверхъяркие светодиоды HL2, HL3 - около 24 мА. Если же SA1 находится в положении "2", ток от G1 не потребляется.
Заряжать аккумулятор можно практически от любого зарядного устройства для мобильных устройств, рассчитанного на ток нагрузки не менее 0,5 А при выходном стабилизированном напряжении 4,8...5,5 В (например, [2, 3]). Его подключают к розетке XS1 (mini-USB). Во время зарядки германиевый транзистор VT1 открыт, поэтому двухцветный светодиод HL1 светит оранжевым цветом, а по окончании зарядки сменяется зелёным. Конденсатор C3 снижает чувствительность узла на транзисторе VT1 к пульсациям тока зарядки.
Большинство деталей источника размещены на монтажной плате размерами 55x46 мм (рис. 2). Монтаж - двухсторонний навесной. Под нагревающимися при зарядке аккумулятора резисторами R3, R4 в плате просверлены вентиляционные отверстия диаметром 3,3 мм. Светодиоды приклеены к верхней крышке корпуса цианакрилатным клеем. Вид на монтаж источника в корпусе устройства показан на рис. 3.
Рис. 2. Монтажная плата
Рис. 3. Монтаж источника питания в корпусе
Каких-либо особых требований к резисторам в этом устройстве не предъявляется, они могут быть любых типов соответствующей мощности рассеяния. Оксидные конденсаторы - низкопрофильные импортные аналоги К50-68, К53-30 высотой не более 7 мм, остальные - малогабаритные керамические. Блокировочные конденсаторы C4, C5, C7, C8 следует разместить как можно ближе к соответствующим выводам микросхемы DA1.
Диоды Шотки 1N5817 и SFPB-56 заменимы любыми из 1N5818, 1 N5819, EC31QS04, SB120-SB160, MBRS140T3. Вместо диодов RGP15J можно установить любые из серий RGP15, FR151-FR157, FR201-FR207, RG2A-RG2M, КД258. Двухцветный светодиод L-3WSRSGW-CC заменим любым аналогичным, например, L-3VEGW, L-469SRSGW, L-469SURKSGW. Сверхъ-яркие светодиоды LD120-0WW-30D белого свечения (яркость - около 3,5 Кд) можно заменить любыми аналогичными с прямым напряжением около 3,2 В при токе 20 мА. При использовании светодиодов с прямым напряжением 2,8 В (например, RL30-WH744D) вместо диодов Шотки VD2, VD3 следует установить обычные кремниевые диоды, например, 1 N4148, КД521А.
Переключатель SA1 - малогабаритный импортный движковый на три положения (при наличии нескольких групп одноимённые контакты соедините параллельно). Литий-ионный аккумулятор - плоский, фирмы Samsung, номинальной ёмкостью 1080 мА·ч с встроенным защитным контроллером, приклеен к корпусу устройства двухсторонним скотчем. Подойдёт любой аналогичный аккумулятор с номинальным напряжением 3,7 В, но учтите, что не все подобные аккумуляторы способны отдавать в нагрузку ток 2 А.
Вместо микросхемы KIA278R33Pi подойдёт KIA278R30Pi, но в этом случае выходное напряжение устройства снизится до 3 В. К теплоотводящему фланцу микросхемы прикреплён дюралюминиевый теплоотвод в виде пластины размерами 55x17x1,5 мм.
Габариты пластмассового корпуса устройства - 106x65x17 мм (применена оклеенная декоративной ПВХ-плён-кой коробка от типового комплекта маломощной лазерной указки).
Безошибочно собранное из исправных деталей устройство начинает работать сразу и налаживания не требует. Во время подзарядки аккумулятора допускается использование его для питания маломощной нагрузки, например, карманного радиоприёмника. В этом случае, если аккумулятор полностью заряжен, светодиод HL1 может мигать в такт с колебаниями громкости звука радиоприёмника, это нормально.
Литература
1. Бутов А. Фотовспышка со светосин-хронизацией. - Радио, 2013, № 2, с. 27-29.
2. Бутов А. Доработка сетевого зарядного устройства. - Радио, 2013, № 3, с. 20.
3. Бутов А. Малогабаритная активная АС - USB зарядное устройство. - Радио, 2014, №6, с. 14, 15.
Автор: А. Бутов, с. Курба Ярославской обл.