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.

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.

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)

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?

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

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!

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

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

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 .

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!

MC34063 – популярная микросхема для конструирования небольших схем бестрансформаторных преобразователей напряжения. Она универсальна, поскольку на ее базе можно сделать повышающие, понижающие и инвертирующие DC-DC преобразователи напряжения. Диапазон входных и выходных напряжений позволяет с легкостью собрать на базе этой микросхемы ряд преобразователей напряжения с минимальными затратами, которые незаменимы в быту.

Разумеется, все эти конструкции можно купить в Китае, в готовом виде, но об этом мы сегодня беседовать не станем, в Китае можно все купить, но своими руками – интересней.

Рассмотрим мы конструкцию понижающего преобразователя напряжения, на вход которого можно подавать напряжение от 5/6 до 40 Вольт, при этом выходное напряжение всегда будет держаться стабильным, на уровне 5 Вольт. от 5 Вольт заряжаются все мобильные телефоны, планшеты, некоторые плееры и проигрыватели.

Микросхема пользуется широкой популярностью среди радиолюбителей именно по той причине, что стоит копейки и содержит минимальную обвязку.

Дроссель, выпрямительный диод (шоттки) и несколько пассивных компонентов. Выходное напряжение может быть и другим, существует куча программ и формул для расчета инверторов на этой микросхеме. Выходное напряжение зависит от соотношения резисторов R3/R2.

Диод в принципе тоже не критичен и можно взять обычные импульсные, можно из линейки FR/UF/HER/SF и т.п.
Диод нужен с током выше 1,5 Ампер, лучше 3, поскольку выходной ток с микросхемы может доходить до 1,5 Ампер. Сам дроссель намотан на ферритовой гантельке, можно и кольцо, обмотка намотана проводом 0,6-0,8 мм и состоит из 15-20 Витков. Можно взять готовый дроссель из некоторых компьютерных блоков питания.

Конденсатор C1 отвечает за рабочую частоту встроенного в микросхему генератора, советуется запускать микросхему на частотах 40-60 кГц.

К стати, на указанной микросхеме реализуются и однотактные трансформаторные преобразователи напряжения, для получения более широкого диапазона выходного напряжения и обеспечения гальванической развязки. Мощность при этом тоже тоже можно поднять, ведь в таком случае выход микросхемы усилен мощным транзистором.