Схема автомобильной зарядки usb

Дата: 15.06.2017 // 0 Комментариев

С проблемой выхода из строя автомобильных USB зарядок знаком каждый автомобилист, особенно если они не фирменные, а куплены в первом попавшимся переходе. Сегодня у нас в статье ремонт USB зарядного устройства от прикуривателя, которое мы специально приобрели в заведомо неисправном состоянии. Интересно? Читаем далее…

Предисловие. Гуляя по рынку случайно натолкнулся на лоток с зарядками, где было выставлено пол ящика различных зарядок по броской цене, всего 5 грн (12 руб или 0,2 у.е). Продавец клялся, что они новые, продавал их на запчасти и говорил: «может контакт где-то отошел…». Понимая, что эти все зарядки скорей всего принесли обратно покупатели, у которых они сгорели в первые часы работы, решено было прикупить парочку адаптеров для вскрытия и описания возможной процедуры ремонта.

Ремонт USB зарядного устройства от прикуривателя

Адаптер имеет логотип с надписью DRAFT, модель CC21-2USB, выходное напряжение 5 В, ток 2 А.

Корпус не разборной на торце находятся два USB порта.

Для вскрытия пришлось разрезать клеевой шов вдоль корпуса. Так выглядит начинка этого устройства.

Основу USB зарядного адаптера от прикуривателя составляет микросхема DC-DC конвертер RZC2013. Если присмотреться, то на ней видны явные следы повреждения.

Схема USB адаптера практически ничем не отличается от схемы типового включения RZC2013.

По сути, необходимо просто заменить микросхему DC-DC конвертер RZC2013 новой. Но, увы, в продаже RZC2013 просто нет, заказывать с AliExpress такую мелочь не было ни желания ни времени. Решено было искать максимально приближенный доступный аналог, им стал DC-DC конвертер AСТ4060 SH.

Как видим, назначение ножек, и большинство других параметров практически совпадают. Но есть несколько важных нюансов, о которых будет указано далее. Выпаиваем RZC2013 и устанавливаем на его место AСТ4060 SH.

Если произвести пробное включение, то мы увидим, что адаптер работает, но не стоит спешить и собирать его в корпус. Если произвести замер выходного напряжения, то мы увидим, что оно отличается от нужных 5 В и составляет 7,25 В. Это много для зарядки девайсов, необходимо его откорректировать, и почему же оно стало другим?

Дело в том, что опорное напряжение на ножке №5 у RZC2013 и AСТ4060 SH разное. У RZC2013 оно составляет 0.925 В, а у AСТ4060 SH — 1,293 В.

Выходное напряжение рассчитывается по формуле:

Vout = (R3 + R4)/R4 х Vfb

• R3 = 51 кОм
• R4= 11 кОм
• Vfb RZC2013 = 0.925 В
• Vfb AСТ4060 SH= 1,293 В

При одних и тех же значениях R3 и R4 значения выходного напряжения для микросхем будет разным.

Vout RZC2013 = (R3 + R4)/R4 х Vfb = (51 + 11)/11 х 0,925 = 5,21 В

Vout AСТ4060 SH = (R3 + R4)/R4 х Vfb = (51 + 11)/11 х 1,293 = 7,28 В

В общем, как раз то, что мы наблюдаем на выходе. Нам нужно скорректировать R3.

R3 = R4 (Vout/Vfb — 1)

R3 = 11 (5/1,293 — 1) = 31,5 кОм (ближайший резистор будет номиналом 33 кОм)

Таким образом, на плате заменяем резистор 51 кОм на резистор 33 кОм, выходное напряжение станет уже 5,2 В.

После замены резистора ремонт USB зарядного устройства от прикуривателя завершен, уже можно склеить корпус и пользоваться адаптером.

Важным нюансом станет то, что у AСТ4060 SH входное напряжение рассчитано только до 20 В, такой конвертер нельзя использовать в автомобилях с напряжением бортовой сети 24 В.

USB зарядное устройства есть во многих иномарках, но если в вашем машине такого нет, это не беда. Создать самому такое устройства может каждый. Автомобильное зарядное устройство c USB выходом служит для зарядки сматрфонов, планшетов, мобильников, и даже для зарядки GPS навигаторов. При создания такого устройства нужно учитывать силу тока и вольтаж.

Для своего зарядника я использовал инвертор на микросхеме LM2596 DC-DC step down, выходной ток составляет 3 Ампер, это вполне xвaтит для одновременной зарядки смартфона(стандартно один ампер) и например планшета (где-то два ампера). Конечно более мощный инвертор подошел бы лучше, но в наличии не было такого.

Инвертор очень прост, есть всего пару деталей: сама микросхема, быстрый диод, выходной и входной конденсатор, и мощный транзистор.

Ниже схема преобразователя:

Также схема внутреннего строения LM2596:

И еще вся схема инвертора и микросхемы вместе.

Характеристики данного устройства

Входное напряжение: 4-35 Вольт.
Выходное напряжение: 1.23-30 Вольт. (можно регулировать потенциометром).
Выходной ток на выходе: 3 Ампер(максимум).
КПД преобразователя доходит до 92%.
Тип: Step Down Buck converter.

Далее нам понадобится USВ розетка, желательно двойная, чтобы можно было зарядить одновременно 2 прибора.

В качестве платы взял макетную и делал отверстия для выводов USB. На одном из сокетов припаяем вывод DATA+ с DATA- , а остальные 2 контакта DATA+ и DAТА- распаиваем по схему что ниже. Для полярности можете смотреть распиновку USB:

К макетной плате вставляем наш USB, и припаяем между собой выводи на 5 вольт, т.е. из первой розетки берем -1 и из второй-5. Делаем так же с выводами 4 и 8.

Преобразователь фиксируем на плату и подключаем выводи к соответствующим ножкам usb, не забывая про полярность.

Настройте напряжение на выходе, задав от 5 до 5.1 в. с помощью вильтметра и отвертки. И еще добавил индикатор в виде светодиода к цепи питания USВ и ограниченный резистор с номиналом 70 ом, для ограничения тока.
В качестве корпуса использовал футляр от Маg LiТе фонарика , думаю смотрится неплохо.

Не забываем делать отверстия и для вентиляции, это нужно делать напротив микросхемы. Плату прикрепил к коpпуcу с помощью шурупов , также вырезал место для выхода usb розетки. И все наш девайс полностью готов.

В автомобиле смотрится как на картинке. Думаю статья была полезной, Удачи!

Во многих современных автомобилях есть модули с несколькими USB выходами для питания. По большому счету несколько гнёзд USB необходимы в любой машине, ведь так часто приходится заряжать телефон, планшет, фотоаппарат, а ещё же нужно подключить навигатор и регистратор.

Уже давно пора в автомобиле сделать аккуратную панель с гнёздами USB. А самостоятельно собрать источник питания USB совсем не сложно и не затратно, даже на мотоцикл .

Чтобы собрать источник питания USB вам потребуется как минимум:

1. микросхемный стабилизатор напряжения в 5 В;
2. два конденсатора: оба на 25 В или только один, а другой на 10 В (значения ёмкостей конденсаторов зависят от выбранного стабилизатора, и будут определены позже);
3. полупроводниковый диод на 1 А;
4. гнезда типов: 1USB-А или 2USB-А;
5. соединительные провода небольшого сечения – не более 0,5 мм.кв.

Микросхемные стабилизаторы напряжения для сборки источника питания USB предпочтительнее, так как они:

• способны работать в широких пределах входных напряжения 7 – 20 В;
• имеют систему защиты от перегрузки по току;
• снабжены системой защиты от перегрева, которая при нагреве кристалла микросхемы ограничивает выходной ток.

Один разъем USB можно запитать от стабилизатора 78L05: Imax =0,1 А, Pmax =0,5 Вт, корпус ТО-92.

Два разъёма USB и более нужно подключать к питанию от стабилизаторов 78М05 или 7805.

Микросхема 78М05 имеет такие характеристики: Imax =0,5 А, Pmax =7,5 Вт, корпус ТО-202 или ТО-220.

Микросхема 7805: Imax =1,5 А, Pmax =10 Вт, корпус ТО-220.

Стабилизаторы серии 78 изготавливаются в таком корпусе, который делает их похожими на транзисторы.

Распиновка у микросхем 78М05 и 7805 следующая:

• первый слева вывод – вход (если смотреть на корпус со стороны маркировки);
• средний – общий;
• третий – выход.

У микросхем 78L05 распиновка обратная, чем у микросхем 78М05 и 7805.

При сборке схемы нужно учесть, что общий вывод микросхем 78М05 и 7805 соединён с их металлическим теплоотводом, поэтому при монтаже стабилизатора на радиатор не замкните остальные элементы схемы. А прикрутить микросхему к радиатору всё же желательно, потому что стабилизатор в этом случае будет работать лучше (вспомните то, что микросхемные стабилизаторы при перегреве ограничивают ток на нагрузке).

Полупроводниковый диод нужен для ограничения скачков тока при включении выключателей или контактов реле, через которые может быть подключена схема стабилизации.

Конденсаторы нужно поставить по 10 мкФ, а не по 47 мкФ, в случае если применять в схеме менее мощный стабилизатор 78L05, а не микросхемы 78М05 и 7805. По напряжению конденсаторы, как говорилось ранее, должны быть подобраны на 25 В каждый, или на выходе конденсатор можно поставить на 10 В.

Светодиод в качестве индикатора питания не обязателен, но помогает визуально определять наличие напряжение на выходе и исправность схемы стабилизации.

Резистор не обязательно ставить на 160 Ом, потому что при таком гасящем сопротивлении светодиод может слишком ярко светить. Гасящий резистор можно подбирать сопротивлениями: 270 Ом, 300 Ом, 470 Ом.

Собрав схему стабилизации напряжения нужно её подключить к гнезду USB: выход плюс 5 В – к контакту плюс напряжения питания USB; общий выход к – общему контакту разъёма.

Распиновка у гнёзд USB следующая:

• первый слева контакт – общий (если смотреть на контакты разъёма сверху);
• второй – плюс шины данных;
• третий – плюс шины данных;
• четвёртый – плюс напряжения питания.

Конечно же, никакие данные передавать вы не будет, используя гнездо USB как источник питания, поэтому ни обращайте внимание на второй и третий контакты разъёма.

Где установить гнезда питания USB в машине это личное решение каждого мастера. Но в качестве рекомендации можно сказать, что удобно несколько разъёмов вместе с собранной схемой разместить на отдельной панели, вырезанной из пластмассовой или алюминиевой пластины. Также на этой небольшой консоле можно установить небольшой выключатель, который будет отключать напряжение на входе схемы стабилизации. Готовую панельку с разъёмами USB очень легко установить в удобном месте салона автомобиля.

Также рекомендую ознакомиться с распиновкой USB кабелей для других гаджетов.