Строим универсальную, машинную USB зарядку (попытка номер раз) / Habr

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.»

Я смелый!

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!

Автомобильная зарядка USB 5В 2А как это сделано?

Вне всякого сомнения, автомобильная зарядка — вещь полезная.
Взял попробовать простенький комплект на эксперименты.
Кабель уже проверял ранее.
mysku.ru/blog/aliexpress/28717.html
Зарядка очень компактная и короткая — далеко не всякое гнездо прикуривателя совместимо с ней, т.к. может не достать центральный контакт.





Зарядку естественно разобрал.



Состоит из двух спаянных плат — гетинаксовой для USB разъёма и стеклотекстолитовой для преобразователя.
Качество монтажа посредственное, пайка небрежная, платы спаяны криво, однако на удивление всё работает.
Защитного предохранителя естественно нет 🙁
Собрана зарядка на базе HC8816 (2А, 4,75-25В, 350кГц)

Реальная схема устройства.

Напряжение холостого хода задрано до 5,39В.
Под нагрузкой на самом разъёме напряжение нисколько не просаживается.
На максимальном заявленном токе 2А быстро перегревается далеко за 100гр и пахнет палёным.
Более-менее номально без перегрева держит выходной ток до 1,3А.
Хоть и заявлено рабочее напряжение 12-24V, в бортовую сеть 24V зарядку включать нельзя, т.к. там номинальное напряжение 28-29V и присутствуют кратковременные выбросы напряжения.
Минимальное входное напряжение для обеспечения выходного тока 1А — не менее 6V.

В установленном виде выглядит так

Для сравнения, покажу внутренности путёвой автозарядки Belkin 5V 1A
Как говориться, почувствуйте разницу 🙂

Итоговый вывод — эту зарядку лучше обходить стороной.

Зарядное mini (micro) USB устройство на 5 вольт в автомобиле своими руками 📹

 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.

  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.

Подключение mini и micro USB штекера от зарядного устройства в автомобиле

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.

Делаем USB-розетку в авто своими руками – Поделки для авто

Для начала разберемся, что вообще значит это понятие — USB-розетка? А ничего особенного по сути: USB-порт на панели автомобиля, оснащенный линией питания, но с незадействованной линией передачи данных, то есть, грубо говоря, универсальный интерфейс для питания всяких там USB-примочек от мала до велика и самое главное — для зарядки всего и вся, что способно заряжаться от USB: телефоны, фото-/видеоаппаратура, mp3-плееры и прочее.

К слову сказать, для того, что по умолчанию не заряжается от USB, а только от розетки, всегда можно спаять соответствующий конкретному устройству кабель для зарядки от USB, знай только распиновку — в общем, это несложно.

Итак, приступим к делу давнишней задумки… Для начала разберемся с распиновкой USB-разъема.

Как видно из первой взятой из поисковика картинки, все просто до безобразия! Итак, нам нужно задействовать 1 и 4 контакты разъема: на 1 подать стабилизированные 5 вольт, а 4 закоммутировать на массу. Где взять стабилизированные 5В в автомобиле?

Для этого нам потребуется линейный стабилизатор напряжения LM7805 и пара-тройка емкостей к нему, а именно: два малоемких керамических конденсатора на вход и выход стабилизатора для сглаживания высокочастотных помех и желательно — электролитический конденсатор не очень большой емкости на вход для сглаживания низкочастотных помех, которые в автомобильной бортовой сети — далеко не редкость.

Как видно из картинки, стабилизатор — радиодеталь трехногая, имеет вход, выход и массу. Собираем все это дело и вешаем на вход электролит.

В принципе, на этом можно было и ограничиться, но Влад где-то на просторах интернета поднял схему для зарядки популярных ныне mp3-плееров I-Pod. Как оказалось, продукция фирмы Apple слегка более капризна и требует особых условий, а именно: поднятия напряжения на Data-ножках USB (2 и 3) до 2В, что будет представлять собой управляющий сигнал зарядки для устройства I-Pod.

Реализуется это подключением двух этих ног к стабилизированным 5В через резисторы определенных номиналов. Меньше слов, схема скажет намного больше, лаконичнее и быстрее:

Собственно, в начале пути у нас было (пока еще отдельно друг от друга) следующее:

— линейный стабилизатор напряжения LM7805;
— керамический конденсатор 0,1мкФ — х2;
— электролитический конденсатор 470мкФ, 16В;
— резистор 75КОм — х2;
— резистор 51КОм (ближайший к 49,9) — х2;
— двухразъемный USB-интерфейс;
— кусочек алюминиевой пластинки для использования в качестве радиатора для стабилизатора, который имеет обыкновение весьма сильно нагреваться в процессе работы;
— кусок термоусадки нужного диаметра.

Влад, конечно, выдвигал желание спаять все аккуратненько на маленькой вытравленной платке с использованием SMD-радиодеталей, но вполне естественная лень и вроде бы как простота предприятия взяли свое, и мы сделали все на коленке, навесным монтажем, а потом затянули все это в термоусадку.

Быть может, и не особо аккуратно… Но кто там в недрах моей панели будет ковыряться-то?!

Разъемы расположил возле диагностического, почти под пепельницей, чуть правее — там он не бросается в глаза, в то же время легко доступен. И подключить можно сразу два устройства, а кабели развести в разные стороны, как только пожелается.

 

Похожие статьи:

Стационарный USB-разъем в автомобиль своими руками

В продаже существует большой ассортимент автомобильных USB-разъемов, подключаемых к прикуривателю автомобиля. Но не всегда это бывает удобно, к тому же при таком немалом количестве USB устройств, так тесно вошедших в нашу жизнь, вполне неплохо было бы иметь в автомобиле стационарный разъем, не занимающий место в розетке прикуривателя. Об одном из способов как это можно сделать, и будет рассказано в этой статье.

Необходимы материалы и инструменты:
— Стандартный USB-разъем с питанием на 12 вольт;
— Кусок пластика;
— Карбоновая пленка;
— Металлические зажимы и стяжка;
— Паяльник с припоем;
— Нож;
— Отвертка;
— Наждачная бумага.

Шаг 1. Разбираем разъем.

Из стандартного разъема нам понадобится только электронная его часть, корпус не нужен. Поэтому смело разбираем его и достаем плату.

Шаг 2. Передняя панелька.

Поскольку розетка будет вмонтирована в торпеду, делать весь корпус для электронной части необходимости нет, можно ограничится лишь лицевой его стороной. Вырезаем нужный нам по размерам кусочек пластика, внутри него прорезаем прямоугольное отверстие под сам разъем. Если присутствует светодиодный индикатор, то делаем отверстие и под него. Края пластика проходим наждачной бумагой.

Для улучшения внешнего вида можно сверху наклеить кусочек карбоновой пленки.

Шаг 3. Сборка.

С помощью металлической стяжки плата с разъемом крепится к внутренней части пластиковой панельки. Желательно, чтобы разъем входил в панельку с минимальным зазором.

Шаг 4. Установка.

Далее к плате следует припаять провода питания. Будьте внимательны, соблюдайте полярность, иначе электроника может выйти из строя.
Другой конец проводов можно подпаять к питанию прикуривателя.

К задней части пластиковой панельки крепятся металлические зажимы:

Розетка устанавливается на отведенное ей место и фиксируется зажимами:

И устройство готово к работе:

Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Встраиваемая автозарядка USB на 2.1А + установка

Эта зарядка примечательна тем, что не вставляется в гнездо прикуривателя, а устанавливается вместо него либо врезается в панель. Покупая автозарядку не за 1$ (как в прошлый раз), рассчитываешь получить что-то более-менее нормальное — буду её подробно изучать…




Резиновая заглушка закрывает не только USB гнёзда, но и синий светодиод, что скорее плюс.
Установочное отверстие 29мм, глубина установки с клеммами подключения 65мм

Прежде, чем зарядку нагружать, было решено в начале её разобрать, чтобы иметь представление об установленных компонентах и не спалить её преждевременно.
Разбирается зарядка без глобальных разрушений — сзади донышко слегка проклеено и скальпелем снимается.



Светодиод неожиданно оказался прямоугольным.
Традиционно срисовал схему зарядки.

Собрана зарядка на базе CX8505 (Step-Down 30V 3A 350kHz Up to 95%)
Примечательно, что преобразователь синхронный.
img.jdzj.com/UserDocument/2012Y/yyh0916/Document/20121027111151.pdf
Рабочая частота преобразователя действительно 350кГц

Амплитуда пульсаций на выходе при нагрузке 2А всего 40мВ

На выходе установлен танталовый конденсатор 22мкФ 10В (измерено 19мкФ 0,7Ом) — в данном случае это вполне оправдано, т.к. рабочая частота высокая (350кГц), а действующий рабочий ток конденсатора относительно небольшой (менее 0,1А) за счёт большой индуктивности дросселя.
Некоторые особенности применения танталовых конденсаторов можно почитать тут
www.compel.ru/lib/articles/tantalovyie-kondensatoryi-osobennosti-primeneniya

Теперь подробнее о проблемах…
Встроенного предохранителя нет — придётся ставить внешний 1,6-2А на проводах подключения.

Отсутствует защитный стабилитрон (супрессор) на выходе, т.е. при пробое микросхемы, полное бортовое напряжение пойдёт на USB

Отсутствуют какие-либо фильтры — не исключено возникновение помех. Желательно поставить фильтр по входному питанию.

Входной конденсатор HUAHONG CD110 100мкФ 50В (измерено 90мкФ 0,6Ом) работает с перегрузкой по току.
В соответствии со спецификацией, для него допустим действующий рабочий ток всего 210мА, а реально при нагрузке 2A, через него течёт действующий ток свыше 1А, при этом он естественно сильно разогревается.
www.ecom.cz/open_sheet/sheet_name=D42738
Производителю надо было туда ставить нормальный LowESR конденсатор 330мкФ 35В.

Дроссель 85мкГн намотан на сердечнике D10.2/5.08/3.96 (-26) проводом 0,6мм 46 витков, который на таких высоких частотах работает неэффективно, поэтому производителю пришлось сильно увеличивать индуктивность для уменьшения нагрева сердечника. Оптимально было-бы использовать кольцо из высокочастотного материала (например -52).

Емкости конденсаторов C1 и C2 почему-то перепутаны местами (по сравнению с официальной спецификацией).

Проверка
Ток холостого хода на входе 7мА
Напряжение холостого хода на выходе 5,23В (по USB тестеру 5,17В)

Проверка нагрева в открытом виде при температуре окружающего воздуха 22°С
— Ток 2А, дроссель 71°С, конденсатор 62°С, микросхема 65°С (реально ещё выше, т.к. корпус мелкий).
В закрытом виде нагрев элементов существенно возрастёт, но работать должно нормально.
— Ток 2,5А, дроссель 89°С, конденсатор 75°С, микросхема 80°С
В закрытом виде будет перегрев элементов и зарядка длительно не выдержит такую работу.
— Ток 3А температуры перевалили за сотню и тестирование было прекращено.
— Ток 3,5А очень кратковременно без измерения температур
— Ещё больший ток не тянет — на 3,6А срабатывает токоограничение и напряжение сразу проваливается.
— Выходной ток КЗ — 5,2А (кратковременно)

Проверка нагрева корпуса в закрытом виде при температуре окружающего воздуха 22°С
— Ток 2,1А максимальная температура корпуса 48°С
— Ток 2,5А максимальная температура корпуса 59°С

Замер КПД, напряжения фиксировались непосредственно на контактах запядки

Попытка поднять КПД преобразователя до заявленных 95% заменой дросселя и входного конденсатора успехом не увенчалась — эффективность заметно возрастала только на токах свыше 2А, что не имеет смысла в зарядке на 2,1А.
В итоге, заменил только входной конденсатор на 470мкФ 25В (для снижения его нагрева), поставил супрессор 1.5KE6.8 на выход и закрепил детали герметиком.

Теперь подробнее о подключении
Один из помощников

В комплекте идут клеммы под провод 2,5кв мм (синие). Это слишком толстый провод для такой зарядки — с большим запасом хватит 0,75кв мм

Просто так взять и зажать этот провод в клеммы — нельзя, т.к. они просто не будут держаться.
Но есть одна хитрость — использовать дополнительно штыревые наконечники нужного размера (в данном случае 0,75)

Провод обжал сначала ими

Затем их зажал в клеммы

Для указания полярности, дополнительно надел красную термоусадку на плюсовой провод

И закрепил изоляцию

Надел ферритовый фильтр помех

В сборе

Или так

Чтобы феррит не бился о панели, обмотал его мягкой лентой для жгутования

С другого конца добавил держатель предохранителя


Теперь можно ставить в авто вместо гнезда прикуривателя либо вырезать новое установочное отверстие.
Себе делал так…
Выбрал место под установку

Снял защитный чехол ручки КПП

Разметил место при помощи снятой гайки и маркера

Высверлил по контуру


Подровнял полукруглым напильником, вычистил опилки пылесосом, мешающую изнутри пластмассу срезал ножом (на фото ещё не срезана)

Поставил, затянул гайку


Подключил параллельно штатному гнезду прикуривателя
Обычно соединения паяю, но тут токи небольшие и банальная скрутка работает нормально

Православная синяя изолента отказалась липнуть на холоде, пришлось мотать буржуйской

И зажгутовал

В нужных местах закрепил стяжками


Готово

На всё ушло 2 часа
Если что-то не понятно — спрашивайте.

Достоинства: внешний вид и качество изготовления, неплохой КПД, честные 2,1А.
Недостатки описаны в статье.

Установить USB разъем в машину

До недавнего времени USB разъем в автомобиле считался чуть ли не роскошью. Отсутствует такой разъем и во многих современных моделях, не говоря уже про машины, выпущенные 10-15 лет назад. В этой статье я расскажу, как из 12 вольт бортовой сети получить 5 В для USB разъема.

Многие устанавливают себе в авто различные устройства с питанием от прикуривателя – видеорегистратор, GPS навигатор, а еще периодически нужно подключать зарядное для телефона. А т.к. гнездо прикуривателя одно, покупают разветвитель, но это не выход из положения, провода, тянущиеся через приборную панель мало того, что отвлекают и мешают, могут стать причиной ДТП.

Как правило все эти устройства рассчитаны на напряжение 5 В (стандартное напряжение интерфейса USB), а преобразователь из 12 в 5 вольт содержится в штекере каждого из этих устройств. Я предлагаю установить в машину один источник питания на 5 В и от него посредством USB, mini USB разъемов питать все необходимые устройства.

Обновление от 30.07.2015.
Информация из статьи актуальна и сейчас, но появилось альтернативное решение – готовые USB адаптеры с подключением к сети 12 В. Речь идет не о переходниках в прикуриватель, они были на рынке и в момент первой публикации, а про самостоятельные устройства-преобразователи.

USB адаптер с двумя разъемами и заглушкой

Устройство состоит из двух модулей. Корпус с наружной резьбой выполнен в виде патрона прикуривателя и в него вставляется переходник USB с двумя разъемами. Производитель заявляет следующие характеристики:

• Входное напряжение: 12 – 24 В;
• Выходное напряжение: 5 В;
• Выходной ток: 3 А.

Купить на AliExpress

USB адаптер с двумя разъемами, заглушкой и подсветкой

В отличие от предыдущего варианта данное устройство имеет цельную конструкцию и подсветку c цветом на выбор: красный, зеленый, синий, оранжевый, белый.

Заявленные характеристики:

• Входное напряжение: 12 – 32 В;
• Выходное напряжение: 5 В;
• Выходной ток: 1 А; 2,1 А.

Купить на AliExpress

USB адаптер с двумя разъемами, заглушкой и индикатором

Адаптер имеет съемный фланец с отверстиями под винты, что не добавляет ему эстетичности, но его можно установить и без фланца. Обратите внимание, что разъемы USB имеют разный выходной ток. Характеристики:

• Входное напряжение: 12 – 24 В;
• Выходное напряжение: 5 В;
• Выходной ток: 1 А; 2,1 А.

Купить на AliExpress

USB адаптер прямоугольной формы с двумя разъемами, заглушкой и подсветкой

Конструктивно адаптер отличается от своих круглых собратьев тем самым усложняя монтаж. Но внешне имеет приятный вид и должен хорошо вписаться в интерьер автомобиля. Технические параметры:

• Входное напряжение: 12 – 24 В;
• Выходное напряжение: 5 В;
• Выходной ток: 3,1 А.

Купить на AliExpress

Вот такие сейчас доступны USB адаптеры. Их легко установить. Подключить можно в цепь питания прикуривателя и, пожалуйста, имеем полноценный USB разъем в машине. Но есть небольшой нюанс – данные адаптеры не имеют отдельного (кабельного) выхода на 5 В. Это важно для постоянно установленных устройств, например, видеорегистратора. Таким образом старая часть статьи еще не утратила своей актуальности. Читаем!

Моделисты для питания авиа-, авто-, судомоделей используют UBEC. Что это такое?
UBEC Universal battery elimination circuit – это импульсное устройство бортового питания, на выходе которого 5 или 6 В.

Выбор пал на TURNIGY 3A UBEC с помехоподавлением. Покупал на HobbyKing. Также доступен на Паркфлаере.

Преобразователь TURNIGY 3A UBEC имеет тепловую защиту. Экранированный корпус служит для подавления помех. Обладает высоким КПД – 92%, минимальная разница между входным и выходным напряжениями всего 1,22 В.

Сердцем данного преобразователя является чип MP1593DN, даташит можно скачать в конце статьи.

Технические характеристики преобразователя TURNIGY 3A UBEC:

• Входное напряжение: 5,5 – 23 В;
• Выходное напряжение: 5 В или 6 В, устанавливается переключателем;
• Выходной ток: 3 А;
• Размеры (ДхШхВ): 51х16,6х8,5 мм;
• Вес: 11,5 г.

Вот таким я его получил (пакетик уже вскрыл, не удержался):

В комплекте – инструкция и, собственно, сам UBEC. Для сравнения положил рядом USB флешку:

Перемычка уже была установлена на 5 В, на плате есть маркировка как переключить выходное напряжения на 5 или 6 В. Напомню, что нам нужно 5В! На следующих двух фотографиях видно эту маркировку. А также что скрывается под экраном. Спасибо за эти фотографии Кириллу Родионову с паркфлаер, не пришлось разбирать свой преобразователь.

Для дополнительной защиты, если вдруг преобразователь выйдет из строя, чтобы на выходе не оказалось 12 В, установил стабилитрон 1N4734 (даташит в конце статьи): напряжение стабилизации 5,6 В; мощность рассеяния 1 Вт, ток стабилизации 45 мА. Вот такой набор был куплен на ebay:

Стабилитрон включается в схему параллельно выходу, катодом к плюсу «+». Катод на стабилитроне отмечен черной полоской:

Припаиваем стабилитрон, красный провод «+», к нему полоской. Дополнительно я припаял короткие проводники сечением 0,5 мм², от них потом легче будет разводить схему. Предварительно одел кусочки термоусаживаемой трубки:

После усадки феном отдельных кусочков и общей трубки, одетой на стабилитрон:

Так как мне нужно питание для видеорегистратора и для зарядного устройства телефона, то необходимы два разъема – штекер mini USB и гнездо USB.

На ebay нашел замечательный переходник – USB A Female to Mini USB B 5Pin Male left angle adapter. С одной стороны у него угловой разъем mini USB, а с другой гнездо USB:

Со слезами на глазах разрезал его пополам:

Из-за освещения фотографии сделаны на разных столах.

Красный провод плюс «+», а черный минус «-». На всякий случай, проверил согласно цоколевки разъема:

Взял провод с учетом прокладки его за декоративными элементами салона. Для разъема mini USB длина провода больше, т.к. видеорегистратор установлен в верхней части лобового стекла. Для стандартного USB провод короче, выведу его куда-нибудь на приборную панель, пока еще точно не решил.

Соединил провода, промаркировал, чтобы не запутаться. Аналогично одел термоусадочную трубку на каждый проводник и поверх одну общую:

Получились вот такие два кабеля:

Спаял, собрал все вместе, соблюдая полярность. Вот так выглядит окончательный вариант монтажного комплекта:

Осталось только установить данную конструкцию в машину, проложить провода и вывести в нужных местах USB разъемы. Подключать обязательно через предохранитель, можно через какой-нибудь штатный из неответственной цепи.

Во многих видеорегистраторах есть функция автоматического включения и выключения при подаче и пропадании питания. Это очень удобно. Поэтому если подключить преобразователь к цепи прикуривателя, то данная функция будет работать, т.к. питание прикуривателя зависит от положения ключа в замке зажигания. Но в таком случае, например, заряжать телефон от нового USB разъема в машине будет не очень удобно, нужно чтобы ключ зажигания был в замке.

Если для вас эта проблема не актуальна, подключайте UBEC в цепь прикуривателя. Иначе подключайте в цепь, не зависящую от замка зажигания, а чтобы сохранить функцию включения/выключения видеорегистратора задействуйте дополнительно реле:

На схеме показано автомобильное реле в общем случае, но оно может быть без гасящего диода и без нормально замкнутого контакта 87а.

Подведем итог. Преобразователь напряжения TURNIGY 3A UBEC идеально подходит для организации USB разъемов в машине. Выполнен он качественно, соответствует заявленным характеристикам при доступной цене.

Данный преобразователь обеспечивает 3 А на выходе, что теоретически позволяет подключить к нему до шести устройств. Согласно спецификации на USB интерфейс, максимальный ток, потребляемый устройством должен быть не более 0,5 А, для USB 3.0 не более 0,9 А.

Пользователь Bim_Sony провел целый ряд испытаний преобразователя TURNIGY 3A UBEC.

Список файлов

1n4734.pdf

Описание (datasheet) стабилитрона 1N4734

• Загрузок: 273
• Размер: 253 Kb

mp1593dn.pdf

Описание (datasheet) DC/DC преобразователя MP1593DN

• Загрузок: 309
• Размер: 512 Kb