Usb зарядка в автомобиль своими руками

Время на прочтение
6 мин

Количество просмотров 442K

Здравствуйте Хабра-господа и Хабра-Дамы!
Думаю некоторым из Вас знакома ситуация:
«Автомобиль, пробка, N-ый час за рулем. Коммуникатор с запущенным навигатором уже 3-й раз пиликает об окончании заряда, несмотря на то что все время подключен к зарядке. А Вы, как на зло, абсолютно не ориентируетесь в этой части города.»
Далее, я расскажу о том, как имея в меру прямые руки, небольшой набор инструментов и немного денег соорудить универсальную (подходящую для зарядки номинальным током, как Apple, так и всех остальных устройств), автомобильную USB зарядку для Ваших гаджетов.

ОСТОРОЖНО: Под катом много фото, немного работы, никакого ЛУТ и нет хеппи энда (пока нет).

Автор, нафига все это?

Некоторое время назад со мной приключилась история описанная в прологе, китайский usb-двойник, абсолютно бессовестно дал разрядиться моему смарту во время навигации, из заявленных 500mA он выдавал около 350 на оба сокета. Надо сказать я был очень зол. Ну да ладно — сам дурак, решил я, и в этот же день, вечером, был заказан на eBay автомобильный зарядник на 2А, который почил в недрах китайско-израильской почты. По счастливой случайности, у меня завалялась платка конвертор DC-DC step down с выходным током до 3-х А и я решил на ее базе собрать себе надежный и универсальный зарядник для автомобиля.

Немного о зарядных устройствах.
Большинство зарядных устройств, которые присутствуют на рынке, я бы поделил на четыре типа:
1. Яблочные — заточенные под Apple-устройства, снабженные небольшой зарядной хитростью.
2. Обычные — ориентированные на большинство гаджетов, которым достаточно закороченных DATA+ и DATA- для потребления номинального тока заряда (тот, что заявлен на зарядном устройстве Вашего гаджета).
3. Бестолковые — у которых DATA+ и DATA- висят в воздухе. В связи с этим, Ваше устройство решает, что это USB-хаб или компьютер и не потребляет более 500 mA, что отрицательно сказывается на скорости заряда или вообще в отсутствии оного под нагрузкой.
4. Хитро%!$&е — так как внутри у них установлен микроконтроллер, который

сообщает устройству, что то из разряда того, что небезызвестный герой Киплинга сообщал животным — «Мы с тобой одной крови, ты и я»,

проверяет оригинальность зарядки. Для всех же остальных устройств они являются ЗУ третьего типа.

Последние два варианта, в силу понятных причин, считаю не интересными и даже вредными, поэтому сосредоточимся на первых двух. Поскольку наша зарядка должна уметь заряжать, как яблочные так и все остальные гаджеты мы используем два выхода USB, один будет ориентирован на Apple — устройства, второй на все остальные. Замечу лишь, что если Вы по ошибке подключите гаджет к не предназначенной для него USB розетке, ничего страшного не произойдет, просто он будет брать те же пресловутые 500mA.
Итак, цель: » Немного поработав руками получить универсальную зарядку для машины.»

Что нам понадобится

1.Для начала, разберемся с током заряда, обычно, это 1А для смартфонов и около 2-х Ампер для планшетов (кстати мой Nexus 7, почему то из своей же зарядки не берет более 1.2А). Итого для одновременной зарядки средних планшета и смартфона нам потребуется ток 3А. Значит конвертер DC-DC, что у меня имеется в наличии вполне подойдет. Должен признать, что конвертер на 4А или 5А для данных целей подошел бы лучше, для того что бы тока хватало на 2 планшета, но компактных и недорогих решений так и не нашел, да еще и время поджимало.
Поэтому я использовал то что было:
Входное напряжение: 4-35В.
Выходное напряжение: 1.23-30В (регулируется потенциометром).
Максимальный ток на выходе: 3А.
Тип: Step Down Buck converter.

Ebay цена 1,59 USD

2. USB розетка, я использовал двойную, которую выпаял из старого USB-хаба.

Так же можно использовать обычные сокеты от USB удлинителя.

3. Макетная плата. Для того что бы припаять к чему-нибудь USB розетку и собрать простенькую схему зарядки для Apple.

4. Резисторы или сопротивления, кому как больше нравится и один LED. Всего 5-ть штук, 75 кОм, 43 кОм, 2 номиналом 50 кОм и один на 70Ом. На первых 4-х как раз и строится схема зарядки Apple, на 70 Ом я использовал для ограничения тока на светодиоде.

5. Корпус. Я нашел в закромах родины футляр от фонарика Mag-Lite. Вообще, идеально бы подошел футляр от зубной щетки черного цвета, но я такового не нашел.

6. Паяльник, канифоль, припой, кусачки, дрель и час свободного времени.

Собираем зарядку

1. Первым делом я закоротил между собой выводы DATA+ и DATA- на одном из сокетов:

*Прошу прощение за резкость, встал рано и телу хотелось спать, а мозгу продолжения эксперимента.

Это как раз и будет наша розетка для не яблочных гаджетов.

2. Отрезаем нужный нам размер макетной платы и размечаем и сверлим в ней отверстия под крепежные ножки USB розетки, параллельно проверяя, что контактные ножки у нас совпадают с отверстиями в плате.

3. Вставляем сокет, фиксируем и припаиваем к макетной плате. Контакты +5В первой(1) и второй(5) розетки замыкаем между собой, так же поступаем и с контактами GND(4 и 8).

Фото только для пояснения, контакты пропаиваются уже на макетной плате

4. Распаиваем на оставшиеся два контакта DATA+ и DATA- следующую схему:

Для соблюдения полярности пользуемся распиновкой USB:

У меня получилось так:

Не забываем подстроить напряжение на выходе, при помощи отвертки и вольтметра задаем 5 — 5.1В.

Так же я решил добавить индикацию к цепи питания USB, паралельно к +5V и GND припаял желтый лед с резистором на 70Ом для ограничения тока.

Убедительная просьба к людям с тонкой душевной организации и прочим любителям прекрасного: «Не смотрите следующую картинку, ибо пайка кривая.»

5. Фиксируем плату конвертер на нашей макетной плате. Я это осуществил при помощи ножек от все тех же резисторов, запаяв их в контактные отверстия на плате конвертера и на макетной плате.

6. Припаиваем выходы конвертера к соответствующим входам на USB-сокете. Соблюдаем полярность!

7. Берем корпус, размечаем и сверлим отверстия под крепление нашей платы, размечаем и вырезаем место под USB розетку и добавляем отверстия для вентиляции напротив микросхемы конвертера.

Крепим макетную плату болтами к корпусу и получаем вот такую коробочку:

В Машине это выглядит так:

Тесты

Далее, я решил проверить реально ли мои устройства будут считать, что они заряжаются от родной зарядки. А заодно замерить и токи.
Питание обеспечено БП от старого принтера 24В 3.3А.
Ток я замерял перед выходом на USB.

Забегая вперед скажу, все имеющиеся у меня устройства зарядку признали.
К USB розетке номер один (которая предназначена для разных гаджетов ) я подключал:
HTC Sensation, HTC Wildfire S, Nokia E72, Nexus 7, Samsung Galaxy ACE2.
Для Sensation и Nexus 7 я проверил время зарядки, начинал с 1% и заряжал до 100%.
Смартфон зарядился за 1 час 43 минуты (батарейка Anker на 1900 mAh), должен заметить, что от стандартной зарядки он заряжается около 2-х часов.
Планшет же зарядился за 3 часа 33 минуты, что на пол часа дольше чем зарядка от сети (Одновременно заряжал только одно устройство).

Чтобы оба Android устройства брали из зарядки максимум, мне пришлось спаять небольшой переходничок(который подключал к apple USB), к нему подключен HTC Sensation.

К USB розетке номер два я подключал: Ipod Nano, Ipod Touch 4G, Iphone 4S, Ipad 2. Поскольку Nano заряжать такой штукой смешно — он у меня максимум 200 mA брал, проверял Touch 4g и IPad. Ipod заряжался 1 час 17 минут с нуля и до 100%(правда вместе с IPAD 2). Ipad 2 заряжался 4 часа и 46 минут (один).

Как Вы видите Iphone 4S с удовольствием потребляет свой номинальный ток.

Кстати, Ipad 2 меня удивил, он абсолютно не чурался схемы с закороченными дата контактами и потреблял абсолютно те же токи, что и от предназначенного для него сокета.

Процесс зарядки и выводы

Для начала напомню, что все устройства в которых используют литиевые аккумуляторы имеют в наличии контроллер заряда. Работает он по следующей схеме:

График усреднен и может варьироваться для разных устройств .

Как видно из графика, в начале зарядного цикла контроллер позволяет заряжать максимально допустимым током для Вашего устройства и постепенно снижает ток. Уровень заряда определяется по напряжению, так же контроллеры мониторят температуру и отключают зарядку при высоких значениях последней. Контроллеры заряда могут находится в самом устройстве, в аккумуляторе или в зарядном устройстве (очень редко).
Подробней о зарядке литиевых элементов можно почитать здесь.

Собственно тут мы и подошли к моменту почему этот топик называется: «Попыткой номер раз». Дело в том, что максимум, что у меня получилось выжать из зарядки это: 1.77А

Ну а причина, на мой взгляд, не оптимально подобранная катушка индуктивности, которая в свою очередь не дает Buck — конвертору выдать свой максимальный ток. Думал ее заменить, но инструмента для пайки SMD у меня нет и в ближайшее время не предвидится. Это не ошибка проектировщиков платы с ebay, это просто особенность данной схемы так как она ориентированна на различные входящие и исходящие напряжения. При подобных условиях просто невозможно выдавать максимальный ток на всем диапазоне напряжений.

В итоге, я получил устройство, которое способно заряжать два смартфона одновременно или один планшет в автомобиле за вменяемое время.

В связи с вышесказанным было решено оставить эту зарядку как есть и собрать новую, полностью своими руками, на базе более мощного конвертора LM2678,
который в перспективе, сможет «накормить» два планшета и смартфон одновременно (5А на выходе). Но об этом уже в следующий раз!

P.S.:
1. Текст может содержать пунктуационные, грамматические и смысловые ошибки, об оных прошу сообщать в личку.
2. Мысли, идеи, технические поправки и ЦУ от более опытных товарищей — напротив приветствуются в комментариях.
3. Прошу прощения за возможные технические неточности, т.к. электроникой и схемотехникой до недавнего времени я не занимался.
Спасибо за внимание, Всем удачи и неиссякаемого оптимизма!

Собрались мы как то с товарищем DRIVER-6307 пивка попить. А заодно, хотели разобраться почему у него Экшн-камера www.drive2.ru/l/9743390/ (используется в качестве регистратора) находясь на зарядке — разряжается… Питание брали с вот такой «пимпочки» в прикуриватель (типа 2.1А + 1.1А),

покупали вместе, у меня тоже таких 2-е штуки.
Проверяли как работает путем подключения амперметра перед самим прикуривателем, что меня удивило показания амперметра выше 0.5 ампера не поднимались! Также мы выяснили что два литра пива нам мало что при подключении того же самого устройства другим кабелем питания ток выростает на 30%!.. Короче сказал я Боде, кабель у тебя «ГОВНО», а он мне отвечает: «Мы же вместе покупали)))…» И тут я понял, что теперь я угощаю!))))…
Но все равно не давал мне покоя вопрос — почему только до 0.5А и выше не растет? Мы ведь подключал свой телефон, десяти дюймовый планшет на максимальной яркости и все такое…
В общем появилась у меня возможность поехать радио-рынок — попить кофе с моими знакомыми…
И рассказали они мне о том, что в большинстве этих «пимпочках» стоят слабые микрухи, которые можно менять на более мощные… В результате чего мощность оных выростает с 0.5А до 0.7А.
Но я хотел иметь больший запас…
И купил вот эти стабилизаторы напряжения до 3А каждый… + USB мамы и по совету одного «профессора» конденсаторы повышенной емкости для подавления помех. Помогло относительно — помехи на радио остались, но стали меньше чем от «пимпочки»…

Собрал на монтажной плате
По совету драйвовчан на правой паре выходов USB замкнул междусобой D+ и D- (для самсунгов и китайцев), а на левой паре в каждом выходе USB D+ подключил через сопротивление 3.3 кОм к ACC и D- подключил через сопротивление 3.3 кОм на GND (для Iphone) — скорость зарядки выросла.

Подключал по одному сдвоенному USB на каждый стабилизатор в отдельности. Вольтаж выставил на 5.3 и 5 вольт.
Втулил светодиод через сопротивление в 1 кОм (в наличии оказался только переменный)

Подключил от АКБ, через предохранитель и реле, управление рэллюшкой взял с прикуривателя (включается при повороте ключа в положение «ACC».

Фото конечного результата:

ИТОГ: май фай в машине заряжается за полтора часа, причем одновременно с телефоном, а раньше от 4-х до 6-ти, существенного нагревания не заметил.
Я ИСПОЛЬЗОВАЛ ШИМ СТАБЫ, ГОВОРЯТ, ЧТО ОНИ САМИ ПО СЕБЕ ДАЮТ ПОМЕХУ, А ЛИНЕЙНИКИ — НЕТ, МОЖЕТ СТОИЛО ПОИСКАТЬ?
П.с.: С паяльником дружу, но фазу на автомобильном аккумуляторе иногда путаю))) Так что не судите строго.
Всем ровных дорог!

Возникла идея сделать самому USB зарядное устройство в авто. Но не простое, а такое, чтобы отдавало электроэнергию через некоторое время после отключения-переключения питания.
Если заглох, завел или заглушил машину — подключенное устройство не отключалось и не загружалось заново,

Вариант с литиевым аккумулятором не очень подходил — работать будет долго, мне достаточно небольшое время 30-60 сек. Отрицательные температуры в авто зимой и постоянные зарядки-разрядки не очень способствуют использованию литиевых батареек. Подумал собрать батарею на конденсаторах большой емкости. Но расчеты показали, что для достаточного времени работы придется собрать приличную батарею, много места будет занимать и стоить она будет дорого.

И тут попалась статья по суперконденсаторы, Ёмобиль и прочее. Для экспериментов была заказана парочка указанных суперконденсаторов на 2 фарады и на 5.5 В. Заказывал у другого продавца — у моего закончились. Другого указал в шапке. Много кто на eбее и али их продает.

Про чудо-устройства — суперконденсаторы или ионисторы, их плюсы и минусы можно почитать на википедии — ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80

Пришли боченки. Проверил блоком питания лабораторным. Работают. Спаял их параллельно и начал эксперименты. У ионисторов ESR отличный. Internal resistance < 0.1 ohm

Решил для простоты подключить к платке зарядки для литиего аккумулятора. В принципе, работает. Но одно НО. Пока напряжение на конденсаторах не станет 2.5 В плата заряжает конденсаторы очень долго маленьким током. Потом зарядка идет быстро до 4.3 В. Не годиться. Слишком долгий заряд и не полностью емкость используется.

Тогда поступил по-другому.

Взял две платки.
Первая преобразователь с 3V до 5V 1A (по факту работает от 2.5 В) — вот такая

ebay.com/itm/371018112347

Подключил к ней два ионистора параллельно (на вход платы вместо аккумулятора).

Вторая платка — маленький «народный» преобразователь напряжения:

ebay.com/itm/191674570601

К входу этой платки подключил лабораторный блок питания и выставил на блоке питания 14 В (напряжение бортовой сети в автомобиле), а на выходе платки — для начала напряжение 5.5 В.

Потом к выходу этой платки через диод шоттки 1N5817 (чтобы ионистор не отдавал энергию на маленькую платку) подключил первую плату с запаянными ионисторами.

Включил все. Выставил на маленьком зеленом преобразователе напряжение, такое чтобы суперконденсаторы заряжались до 5 В. Получил такие замеры напряжения:

Входное с БП: 14 В
После маленькой зеленой платы: 6.15 В
На ионисторах: 5.2 В
На USB выходе устройства: 5 В

Подключил нагрузку 5В 0.5 А (нагрузка скачет от 0.3 до 0.6 А)
Токи:
на заряженном ионисторе 0.64А

на входе зеленой (выход БП — 14 В) платки 0.5 А

После отключения питания на лабораторном блоке питания устройство-нагрузка нормально работает 26 секунд. потребляет ток около 0.5 A. Потом отключается. На суперконденсаторах осталось 2.2 В.

Включаем питание — устройство-нагрузка успешно работает потребляя ток около 0.5 А (0.3-0.6 А), ионисторы заряжаются 31 секунду и все работает дальше. При этом в момент включения блока питания, сила тока на выходе БП, где выставлено 14 В достигает 2.8 А и очень быстро падает до 1 А. Потом, когда ионисторы зарядятся, падает до 0.5 А.

Если напряжение питания понизить до 12 В, все работает почти так же. Небольшие изменения по току на выходе БП. Остальная схема работает в таком же режиме.

Пробовал убрать зеленую плату, выставил на БП 5.1 В и подал электричество через диод на ионисторы и преобразователь — сила тока на БП в начало зарядки подскакивает до 5А, а устройство работает всего 10 сек. Не вариант. Поэтому остановился на напряжении в 14 В и использовании зеленой платки.

Припаял гнездо «папу» с предохранителем на 3А в прикуриватель, вмонтировал все это в коробочку. Закрепил термоклеем. Обязательно закрепить термоклеем подстроечник на зеленой платке. Хитрая зарядка в авто готова. Испытал в авто — работает.

Спасибо за внимание.

 Современные мобильные девайсы уже незаменимо вошли в нашу жизнь. Прежде всего, мы говорим о телефонах и планшетах. Мы пользуемся ими везде, дома, на улице, в машине. В машине к ним добавляются еще навигаторы, видеорегистраторы и т.д. А что надо для нормальной работы этих приборов? Конечно питание, ведь любой, даже очень хороший аккумулятор «сядет», в конце концов.
Можно купить готовое зарядное устройство USB для всего того, что мы используем в машине. Но здесь могут быть проблемы с количеством гнезд, с мощностью и т.д. Как правило,мощность зарядного устройства ограничивается током 0,5 А, хоть на многих и написано 1 А, но выдержать такой ток они не в состоянии.
 А что касается моего частного случая, так данное зарядное устройство, которое по сути является стабилизатором напряжения на микросхеме 7805, было применено для того, чтобы спрятать его под панелью приборов. В итоге, запитав его от прикуривателя и спрятав под панель приборов, были выведены лишь только штекеры mini USB на панель приборов, для навигатора и видеорегистратора. Это позволило обеспечить питанием гаджеты, при этом оставить не занятыми розетки прикуривателя. А быть может самое главное, это избавиться от проводов, которые мешались под рукой и от их не эстетического вида.

 Итак, в нашей статье мы расскажем об альтернативе, о самостоятельном изготовлении USB зарядного устройства для автомобиля на базе микросхемы — стабилизатора 7805.

Как сделать зарядное USB устройств в автомобиле своими руками на 1,5 Ампера (Вариант 1)

  В качестве «сердца» нашего зарядного устройства будет использован стабилизатор напряжения серии L7805 (ток 1 А) или его аналог L7805CV (ток 1,5 А). На самом деле применяемых аналогов может быть великое множество. В принципе, вся серия микросхем 7805 подойдет для этого. Об аналогах подробнее мы расскажем чуть позже.
 Сама электрическая схема подключения стабилизатора проста, она аналогична стабилизатору питания, про который мы рассказывали в другой нашей статье «Стабилизатор питания в автомобиле на 12 вольт». Можно сказать, что это микросхемы собратья, только напряжения стабилизации у них разное.

Собрать все можно как навесным монтажом, так и на плате. Можно на обычной простой универсальной монтажной плате. Для того, чтобы микросхема смогла развить свой максимальный ток питания, ее необходимо поставить на радиатор. В нашем случае радиатор взят от компьютерного процессора.

Сами микросхемы — стабилизаторы могут выпускаться в различных корпусах. Возможные варианты корпусов и применяемых аналогов приведены на рисунке ниже.

В нашей сборке применен корпус ТО-220… Возможно применение и микросхем с индексом KIA 7805. Более подробный Data sheet на эти микросхемы можно посмотреть ЗДЕСЬ.

После того, как вы собрали USB устройство необходимо правильно подключить USB коннекторы. Можно взять провод с уже заводским штекером mini, micro USB, а можно купить «пустой» штекер в магазине, и припаять к нему провод. Правильное подключение различных видов USB приведено на рисунке ниже.

В моем случае необходим был штекер mini USB, который и был припаян к проводу. Вид приведен без корпуса.

Затем с помощью универсального прибора еще раз было проверено напряжение, чтобы не испортить электронные гаджеты. А затем уже был заряжен аккумулятор аудиоплеера.

В последствии зарядное устройство было установлено под панель приборов, а mini USB штекеры выведены: один на панель приборов для навигатора, второй под крышей для видеорегистратора.

Прошу прощения за вид в гараже.

Зарядное устройство в машине на 5 вольт для смартфона, навигатора, видеорегистратора, планшета построенное по принципу ШИМ модуляции  (USB) на 4 Ампера (Вариант 2)

 Однако эпопея с зарядным устройством на этом не закончилась. Опять же из-за банальной причины, когда для потребителей не хватает выдаваемой мощности, тока питания, что по сути одно и тоже, при условии постоянного напряжения бортовой сети в машине, так как величины эти будут прямо пропорциональны.
 Так вот, при длительной совместной эксплуатации навигатора и видеорегистратора, одна микросхема была не в состоянии «вытянуть» питание этих двух устройств, даже при установленном радиаторе. В итоге, она перегревалась и кратковременно отключалась. Навигатор при этом «матерился» на отключение питания.
 Здесь видится два решения проблемы. Первый, это «городить огород» и делать параллельные схемы, на каждую из которых будут «навешаны» свои потребители. Скажем на одну видеорегистратор, на вторую навигатор.  По сути, на фото выше, где на одном радиаторе смонтированы две микросхемы,  так и сделано.  Однако хорошо если этим все и ограничится, а если понадобиться подключить смартфон, планшет, еще что-то… Здесь никак не обойтись без более серьезных токов, а значит и без альтернативных вариантов. Таким альтернативным вариантом  станет применения микросборки с ШИМ модуляцией. Не буду долго и подробно объяснять что это такое, но принцип всего этого основан на том, что ток выдается на нагрузку не постоянно, а с очень высокой частотой. В итоге, появляется возможность снизить нагрев микросхемы, за счет тех самых периодов, когда она «отдыхает», а нагрузка при такой высокой частоте воспринимает питание как постоянное, хотя оно не является таковым…
 Так вот, такая схема не потребует больших радиаторов для отвода тепла, при этом будут обеспечены довольно высокие токи. В общем, все будет так, как нам и надо. Именно о таком варианте далее. Для снижения напряжения использована микросхема, катушка индуктивности и элементы для обвязки.  Микросборка имеет обозначение KIS3R33S,

…ее монтаж можно выполнить по схеме из Datasheet. Однако для по умолчанию при такой обвязке она имеет выходное напряжение в 3,3 вольта, нам же для USB потребуется 5 вольт.

В этом случае необходимо будет подобрать резисторы  R1, R2. Таблица с рекомендуемыми номиналами резисторов, от которых зависит напряжение питания, также взята из Datasheet.  Эта особенность изменять напряжение подбором резисторов, делает это устройство универсальным помощником при необходимости питать нагрузку не только напряжение 5 вольт как для USB.

Надо отметить, что это устройства уверенно держит нагрузку с потребляемым током в 3А, а пиковые показатели могут достигать и 4А. Если собирать такое устройство лень, некогда или вы не сможете это сделать, то можно приобрести такую сборку за цену порядка 2 долларов на всем известных площадках, интернет — магазинах. 

Надо сказать, что такой китайский преобразователь напряжения  KIS-3R33S (MP2307) довольно неплох для своей цены, при этом способен выдавать высокие токи, о чем мы уже знаем, до 4А. Это значит, что такая сборка может заменить пару КРЕНок или серию 7805, о чем мы рассказывали в первой части статьи. При этом будет более компактной и с более высоким КПД.
 Итак, мной была куплена такая сборка. Затем также купил распределительную коробку, которые используются для монтажа электропроводки в квартирах. Это и стало корпусом конвертера — зарядного устройства.

Также был присоединен и светодиод, для того чтобы контролировать, подается ли напряжение на эту «коробочку». О подключении светодиода к 12 вольтам в машине можно прочитать в статье «Как подключить светодиод к 12 вольтам». Затем все было установлено под панелью приборов, за вещевым ящиком.

Подключено к прикуривателю. Напряжение на нем появляется лишь только когда включено «зажигание», что очень удачно для меня.

Провода все также проброшены до гаджетов.

 

Теперь ток зарядного устройства увеличился до 4 Ампер, что пока вполне хватает.

 Особенностью данного зарядного устройства является то, что оно может работать как в легковых автомобилях, где напряжение бортовой сети 12 вольт, так и в грузовых, где оно составляет 24 вольта. При этом, зарядное устройство не нуждается в какой-либо переделки и наладке.

Калькулятор для расчета резистора при изменении напряжения со и на сколько-то вольт

* обратите внимание, что потребляемый источник должен потреблять номинальный ток, без «скачков», так как пассивный резистор не сможет изменить свое сопротивление в зависимости от этого тока.

Главная
› Видео › Изготовление USB зарядного устройства от …

Опубликовано 23.02.2013
Ведущий Виталий Дудкин

Сегодня в каждом автомобиле находится огромное количество возможных гаджетов, навигатор, видеорегистратор, смартфон, как правило, для все они имеют зарядку от бортовой сети автомобиля, которая периодически используется по отдельности, а иногда и все вместе …

Смотрите также

Схемотехника рассматриваемого адаптера для зарядки от прикуривателя автомобиля не претендует на оригинальность и использует очень распространенную микросхему MC34063. Однако, печатная плата разработана под маленький корпус Z-43 и занимает мало места. Данный проект будет полезен тем, кто все же хотел бы самостоятельно изготовить зарядное устройство для телефона для автомобиля нежели покупать готовое устройство, так как суммарная стоимость устройств возможно будет одинаковой.

Итак, перейдем к схеме устройства:

Схема построена на микросхеме DC/DC преобразователя MC34063, микросхема используется в корпусе DIP-8, так как рассеиваемая мощность в таком корпусе чуть больше, чем в корпусе SO-8 — так чуть надежнее. Резисторы R2 и R3 образуют обратную связь с выходом схемы, как таковые резисторы образуют делитель напряжения. При этом на пятом выводе микросхемы всегда поддерживается напряжение 1,25 вольта, это значит, что выходное напряжение напрямую зависит от сочетания номиналов в делителе напряжения:

А из этого следует, что можно точно рассчитать выходное напряжение. Если нам нужно получить на выходе 5 вольт, то необходимо произвольно выбрать номинал одного резистора — пусть это будет 1000 Ом, тогда расчет другого резистора будет выглядеть так:

Если бы номиналы получались не столь «красивыми», то необходимо было бы задать в начале другой номинал и заново рассчитать второй резистор.

Резистор R1 используется на подобие предохранителя — при превышении номинального тока микросхемы он отключит ее. Так как номинал этого резистора мал, то его можно собрать из нескольких резисторов, подключенных в параллель друг другу. На печатной плате это предусмотрено. Конденсатор С3 задает частоту работы преобразователя. Остальные конденсаторы выполняют функцию фильтрации на входе и на выходе. Чем больше номинал конденсатора С5, тем меньше будут пульсации на выходе. Важным параметром у нас является миниатюрность, поэтому в схеме был использован конденсатор емкостью 1000 мкФ, выпаянный с материнской платы на 6.3 вольта. Диод VD1 должен быть быстрым (Шоттки). И дроссель должен выбираться также не только исходя из его индуктивности, но от тока, который он может пропускать длительное время без разрушения. В данной схеме дроссель рассчитанный на 1 ампер вполне подойдет. Разъем на выходе схемы ставится типа USB-A (мама). На входе ставится разъем обычный для питания подходящего диаметра для вас, тип разъема также мама. Таким образом на выходе можно подключить стандартный USB кабель для вашего телефона или другого устройства. Вход схемы подключается через переходник прикуривателя автомобиля. Вообще это дело можно немного упростить и подключить разъем прикуривателя просто подпаиванием проводов к плате, а не использовать разъем.

Как было указано, корпус используется Z-43. Печатная плата с установленными компонентами занимает все пространство корпуса. В корпусе необходимо сделать два отверстия — для USB разъема и для входного напряжения. На фото нижняя крышка немного подпилена для плотного закрывания по причине габаритов разъема для подключения прикуривателя. Небольшая притирка, так сказать. При условии отказа от использования разъема по входу напряжения занимаемый объем в корпусе немного уменьшится и отверстие можно сделать меньше для пропукания провода внутрь корпуса, чтобы подпаяться к контактам на плате. Данная вариация с разъемом зависит от того, что есть в наличии (мне было жалко резать провод прикуривателя, поэтому использовал такой разъем).

На печатной плате в Sprint Layout на синем слое (М1) обозначена перемычка. На готовой печатной плате эта перемычка выполнена синим проводом.

Готовый адаптер выглядит так:

Размер вполне компактный получился.

Адаптер в рабочем положении:

Характеристики адаптера:

• входное напряжение — 12 В
• выходное напряжение — 5 В
• частота преобразования — 85 кГц
• ток выходной части — 500 мА (можно увеличить до 750 мА, заменив резистор R1 на 0,2 Ом — это будет максимальный ток, допустимый микросхемой)
• КПД ~ 70-75 %

К статье прилагается печатная плата в программе Sprint-Layout 6, а также проект протеус для симуляции работы схемы преобразователя.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
IC1	DC/DC импульсный конвертер	MC34063A	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
VD1	Диод Шоттки	1N5819	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C1, C4	Конденсатор	100 нФ	2		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C2	Электролитический конденсатор	100 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C3	Конденсатор	220 пФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C5	Электролитический конденсатор	1000 мкФ	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R1	Резистор	0.3 Ом	1	Или несколько в параллель	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R2	Резистор	1 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R3	Резистор	3 кОм	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
L1	Катушка индуктивности	150 мкГн	1		Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Разъем	USB-A	1	Мама	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Разъем	5 мм	1	Мама	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Добавить все

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

Опубликована: 01.10.2014

1