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:
- микросхемный стабилизатор напряжения в 5 В;
- 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);
- полупроводниковый диод на 1 А;
- гнезда типов: 1USB-А или 2USB-А;
- 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.
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.
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.
