Строим универсальную, машинную USB зарядку (попытка номер раз). Автомобильное зарядное устройство для мобильного телефона Автомобильный зарядник для телефона своими руками

Недавно в одном из интернет-аукционов заказал себе планшетный компьютер и чисто ради интереса решил собрать к нему зарядку от бортовой сети автомобиля 12 Вольт, хотя машина пока не имеется 🙂 Нужно было разработать схему с входным питанием 12 Вольт, а на выходе 5-6 при токе нагрузки не менее 3-х Ампер.

Использовать стандартный линейный стабилизатор напряжения из серии 78ХХ тут нельзя, поскольку максимальный ток таких микросхем стабилизаторов ограничен 1,5-2 Ампер. Было решено собрать стабилизатор напряжения с применением стабилитрона и силового транзистора.

В качестве силового компонента использован мощный биполярный транзистор КТ818ГМ или любой другой аналогичной мощности. В качестве стабилитрона использован отечественный стабилитрон малой мощности с номинальным напряжением стабилизации 4,7-5 Вольт, максимальная величина стабилизируемого напряжения составляет 10 Вольт. Можно использовать другой стабилитрон с аналогичным напряжением стабилизации.
Силовой компонент (транзистор) устанавливаем на теплоотвод, может наблюдаться тепловыделения.

Напряжение электролитического конденсатора подбирается на 16, 25 или 50 Вольт, емкость может отклонятся от указанного на 20% в ту или иную сторону………………
Выходной ток такой зарядки напрямую зависит от используемого транзистора, в нашем случает ток порядка 4-5 Ампер, что более, чем достаточно для зарядки любых планшетных компьютеров.

————————————————————————-

Такая схема может быть использована для зарядки мобильных телефонов MP3 плееров и CD проигрывателей и их питания в автомобиле.
Готовая схема получается очень компактной и может помещаться в компактном корпусе, размеры не более спичечного коробка.

Покупать уже готовую зарядку на телефон не интересно). Изготовить своими руками куда интереснее, тем более, что такое простое и надежное устройство уже испытано. Да и прикуриватель ей занимать не хотелось. Узнал я о такой штуке как КР142ЕН5А. Достоинства этой микросхемы:

Допустимый выходной ток 1А
Не требуются внешние компоненты
Внутренняя термозащита
Защита выходного транзистора
Внутреннее ограничение тока КЗ

Напряжение на входе до 20 В, а на выходе всегда 5 В. Собственно, что и надо для того, чтоб стабильно зарядить аккумулятор телефона. Ничего сложного в сборке нет. Припаиваем четыре провода к схемке (к центральной ноге припаиваем два вывода – это будет “масса”). Левая клемма - вход “+”, центральная - масса, правая выход”+”.

У меня была старая сломанная зарядка, я от нее отрезал штекер и припаял и микросхемке.” +” штекера к “+” на выходе из КР142ЕН5А, а” - ” штекера к массе схемы. Получается массовый провод общий на вход и на выход. В машине протащил провода в удобное место, где всегда телефон лежит, подключился на постоянку через кнопочку). Кнопку нажал, в телефон вставил штекер и пошла зарядочка) . Вот фотки выкладываю…

Но потом мне пришлось немного усовершенствовать схему, так как знакомые “умы” порекомендовали поставить два конденсатора по 1000 мкф. Получилась вот такая схема. Я рекомендую поставить кондеры сразу, хотя и без них всё работало… А саму микросхему поставить на небольшой радиатор (чтобы наверника)

Для того, чтобы зарядить от 12-вольтной бортовой сети автомобиля любое портативное устройство, например, телефон или планшет, придется воспользоваться DC-DC преобразователем. Но покупать инвертор необязательно, когда можно самостоятельно собрать, например, совсем несложную конструкцию на основе микросхемы 34063api.

Микросхема специально разработана для этой цели, и многие производители зарядных устройств используют ее как основной драйвер в автомобильных ЗУ. Именно эта микросхема стала базовой для большинства «зарядок», работающих от прикуривателя.

В микросхеме предусмотрен встроенный выходной каскад, отдающий в нагрузку ток до 3А. Благодаря этому ее можно считать универсальной – она способна зарядить практически любое мобильное устройство, в том числе устройства с емкими аккумуляторами, вроде планшетных компьютеров.

Микросхема дает стабильное выходное напряжение в 5 Вольт. Оно оптимально для подзарядки аккумуляторов самых разных портативных устройств. Дроссель состоит из 20 витков намотанного на «гантельку» провода толщиной 0,6 мм. Перепады и броски бортового напряжения для микросхемы не страшны, так как диапазон входных напряжений от 7 до 40 Вольт.

Микросхема стабильно работает даже при резких перепадах температуры и смене погоды, не перегреваясь в процессе. Подключать 34063api можно по нескольким схемам. Здесь представлен самый надежный вариант, который к тому же прост и легок в воспроизведении.

Особенно ценным качеством этой микросхемы является то, что возможно одновременное подключение к выходу нескольких мобильных телефонов. При этом качество зарядки, даже если все модели разные, будет не хуже, чем через штатное устройство. Также можно исключить из схемы входные и выходные конденсаторы, которые нужны только чтобы фильтровать помехи.

Схема зарядного устройства показана на рисунке 2, это DC-DC преобразователь, дающий стабильное напряжение +5V при токе до 0,5А, и входном напряжении в пределах 7..18V. Посмотрев на схему, может возникнуть вопрос, - зачем такие сложности, когда, казалось бы, можно обойтись одной «кренкой»? Вопрос справедливый. Действительно, аналогичное зарядное устройство можно сделать, например, по схеме на рисунке 1.

Рис. 1

И такая схема будет работать. Но, обратите внимание на то, что КР142ЕН5А это обычный линейный стабилизатор, и при входном напряжении 12V и токе нагрузки 0.5А мощность, которая будет рассеиваться на регулировочном транзисторе микросхемы КР142 ЕН5А может быть более 6W. Микросхема будет нагреваться, потребуется достаточно объемный и тяжелый радиатор. Не говоря уже о низком КПД такой схемы.

Рис. 2

Схема, показанная на рисунке 2 работает как импульсный источник, и при нормальном режиме работы рассеивает очень незначительную мощность. Здесь совершенно нет ничего, чему требуется отвод тепла. Кроме того, что она имеет очень высокий КПД, такая схема позволяет собрать адаптер в виде очень легкой и компактной конструкции.
Конечно, есть и минус, - схема значительно сложнее, содержит много деталей, суммарная стоимость которых существенно больше цены КР142ЕН5А и пары конденсаторов.
Подключается «зарядка» к прикуривателю автомобиля. Диод VD1 на всякий случай защищает схему от неправильной полярности входного напряжения (вдруг прикуриватель меняли, и подключили неправильно). Стабилитрон VD2 - защита от коротких импульсов высокого напряжения, которые могут быть в сети не очень нового автомобиля.
На микросхеме А1 собраны основные узлы преобразователя, - генератор импульсов, регулятор их ширины и измерительный компаратор, сравнивающий выходное напряжение с опорным, вырабатываемым внутренним стабилизатором микросхемы. Вход компаратора, - вывод 5. На него подается напряжение с выхода схемы через делитель на резисторах R4-R6. Коэффициент деления зависит от положения движка подстроенного резистора R5. Этим резистором при настройке преобразователя устанавливают требуемое выходное напряжение (в данном случае это 5V).
Детали. Диод VD1 - любой выпрямительный кремниевый диод с допустимым прямым током не ниже 0,7А. VD2 - стабилитрон средней мощности, с напряжением стабилизации 20-30V. VD3 - диод с барьером Шоттки с до-лутимым прямым током не ниже 2A. VD4 -стабилитрон средней мощности с напряжением стабилизации 5,0-5,6V. HL1 - любой индикаторный светодиод.
Обратите внимание, - у всех диодов и стабилитронов, типы которых указаны на схеме, пояском на корпусе отмечен КАТОД.
Конденсаторы С1 и С4 любые электролитические малогабаритные, например, К50-35 или JAMICON, с допустимым напряжением С1 - не ниже 20V, С4 - не ниже 6,3V.
Резисторы - обычные. Резисторы R1, R2, R3 можно заменить одним резистором мощностью 1W и сопротивлением 0,3 От. Резистор должен быть непроволочным.
Катушка L1 намотана на ферритовом кольце диаметром 16 мм, для намотки используется провод ПЭВ - 0,47. Число витков - 80. Намотка равномерно распределена по всей окружности кольца.
Если все детали исправны и нет ошибок в монтаже, налаживание - это только регулировка выходного напряжения резистором R5.
Такую же схему можно использовать и для зарядки батареи МР-3 плейера, например, сделав выходной кабель с USB-разъемом можно заряжать аккумулятор МР-3 плейера iPOD или другого аналогичного. В принципе, на корпусе зарядного устройства можно установить какой-то разъем в качестве Х2, например, USB (+5V на контакт 1, -5V на контакт 4), и сделать несколько сменных кабелей (для телефона, радиостанции, МР-3 плейера и др.). Если нужно другое напряжение, соответственно, перенастройте делитель R4-R5-R6 и замените стабилитрон VD4.

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 .

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.