5 вольт в автомобиле

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.

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 .

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.

Делаем USB-розетку в авто своими руками

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.

Сразу оговорюсь: первая часть (автовключение) темы не относится к андроидбоксам, на них, в виду отсутствия батареи, автовключение можно реализовать только аппаратно, или покупать такой, который включается при подаче питания.
Итак, суть вопроса: включить (полная загрузка) планшет/смартфон в момент подачи зарядного тока, и отключение при отключении от зарядки (важно для встроенных планшетов).
Автозагрузка при подаче зарядного тока.
Немного теории.
Когда вы подключаете выключенный планшет/смартфон к ЗУ, происходят следующие события: просыпается процессор; происходит инициализация бутлоадера; происходит начало загрузки init; стартует главный стартовый скрипт /init.rc; в init.rc есть секция on charger, в которой прописаны нужные действия и запуск системного процесса, который и отвечает за отображение батарейки с процентами, которую мы и видим на экране.
Итак, как мы видим, происходит частичная загрузка системы. Процесс в секции on charger всегда указывает на какой-то исполняемый файл (бинарник) лежащий где-то в системе. Выглядит примерно это так:
В init.rc объявлен сервис типа charger: service charger /system/bin/charger
То есть, порядок действий такой: смотрим секцию on charger в init.rc, видим там что-то типа start charger или что-то другое, типа class_start charger, могут быть и другие варианты; потом, по имени сервиса, находим в том же init.rc сам сервис service charger /……. и смотрим на какой бинарник он указывает.
Нужно иметь в виду, что нужный сервис может быть объявлен не в init.rc, а в любом другом init.****.rc на вашем устройстве, придется пересмотреть все. Иногда существует даже отдельный скрипт init.charge.rc.
Ок. Бинарник мы нашли, переименовать во что-то другое, а под его именем создаем скрипт (без расширений, в точности как назывался сам бинарник) с таким содержимым:
Код: #!/system/bin/sh /system/bin/reboot Сохраняем и присваиваем ему права 755. Все. Аппарат будет включатся и ребутится в андроид сразу после подачи напряжения.
Тут еще можно добавить секцию, в которой можно описать автозапуск каких либо программ по умолчанию в авто. Хотелось бы узнать каких? И по какому условию (как определить, что ваш аппарат находится именно в машине, вариантом может быть подключение какого-то оборудования, ГПС например, или запуск какой-то программы, любые другие события, придумайте), попробую реализовать?
(продолжение следует)
Вторая часть — выключение при пропадании напряжения зарядки.
Тут есть несколько вариантов реализации, к примеру можно в своем бут включить поддержку скриптов init.d, добавив в конце init.rc (надо разбирать свой boot.img. Как это делать — смотрите на 4pda.ru в теме своего устройства, или обратитесь к РОМоделам. Часто эта функция уже присутствует в большинстве кастомных РОМов.) такие строки:
Код: service sysinit /system/bin/logwrapper /system/xbin/busybox run-parts /system/etc/init.d class main user root oneshot disabled on property:sys.initd=1 start sysinit а в файл defaul.prop или /system/build.prop в самом низу дописать строку sys.initd=1
Аналогичным init.d образом работает папка со скриптами /system/su.d, если у вас рут на основе SuperSu. Тогда бут разбирать не надо.
В любом случае, в системе должен быть установлен busybox, иначе скрипты работать НЕ БУДУТ!
Итак, init.d, busybox у нас есть. Создаем скрипт с таким содержимым:
Код: #!/system/bin/sh # Copyright by kostyamat http://4pda.ru/forum/index.php?showuser=896398 #Во всех устройствах данные по зарядке находятся по адресу #/sys/class/power_supply/*battery/status. #Измените переменную FILE, изменив путь к status исходя из названия *battery #для вашего аппарата. #Cостояние файла /sys/class/power_supply/*battery/status может иметь #разные значения, без подключенного ЗУ (смотреть свое): 0; Discharging; # Not on charger и т.п. (в каждом конкретном случае нужно смотреть). #Вариантов миллион, гляньте какой текст хранится в status с помощью команды #cat /sys/class/power_supply/*battery/status (без ЗУ) и впишите ниже, в #условие if, вместо Discharging, между «». FILE=»/sys/class/power_supply/dollar_cove_battery/status» pch () { while : do vars=`cat $FILE` if ; then svc power shutdown else echo «Device is charging» fi sleep 30 done } pch & Помещаем его в папку /system/init.d или /system/su.d с любым названием и присваиваем ему права 755. Нужно помнить, что скрипту не нужно присваивать никакое расширение имени файла, в том числе и sh. Не выполняются в init.d скрипты, имеющие расширение имени файла. После перезагрузки, планшет будет выключаться автоматически, при пропадании напряжения зарядки. Скрипт безусловен, работает по умолчанию.
Ниже рассмотрим примеры условного выключения, и варианты самих условий. Хотелось бы от Вас услышать возможные условия автоматического выключения, например по наличию подключенной EasyCAP, DAC и тому подобное. Как Вы считаете нужным идентифицировать наличия подключения к машине, соответственно важность автоматического выключения? Жду советов, по возможности, попробую реализовать условия.
(продолжение следует)

Понижающий DC-DC преобразователь на LM2596

Понижающие DC-DC преобразователи все чаще и чаще находят свое применение в быту, хозяйстве, автомобильной технике, а также в качестве регулируемых блоков питания в домашней лаборатории.

К примеру, на большегрузном автомобиле напряжение бортовой кабельной сети может составлять +24В, а вам необходимо подключить автомагнитолу или другое устройство с входным напряжение +12В, тогда такой понижающий преобразователь вам очень пригодится.

Множество людей заказывают с различных китайских сайтов понижающие DC-DC преобразователи, но их мощность довольно таки ограничена, ввиду экономии китайцами на сечении обмоточного провода, полупроводниковых приборах и сердечниках дросселей, ведь чем мощнее преобразователь, тем он дороже. Поэтому, предлагаю вам собрать понижающий DC-DC самостоятельно, который превзойдет по мощности китайские аналоги, а также будет экономически выгоднее. По моему фотоотчету и представленной схеме видно, что сборка не займет много времени.

Микросхема LM2596 есть ни что иное, как импульсный понижающий регулятор напряжения. Она выпускается как на фиксированное напряжение (3.3В, 5В, 12В) так и на регулируемое напряжение (ADJ). На базе регулируемой микросхемы и будет построен наш понижающий DC-DC преобразователь.

Рекомендую к прочтению статью «Регулируемый стабилизатор напряжения на LM2576», микросхемы LM2576 и LM2596 практически идентичны, расположение выводов и обвязка одинаковые, разница в частоте генератора и некоторых параметров.

Схема преобразователя

Основные параметры регулятора LM2596

Входное напряжение………. до +40В

Максимальное входное напряжение ………. +45В

Выходное напряжение………. от 1.23В до 37В ±4%

Частота генератора………. 150кГц

Выходной ток………. до 3А

Ток потребления в режиме Standby………. 80мкА

Рабочая температура от -45°С до +150°С

Тип корпуса TO-220 (5 выводов) или TO-263 (5 выводов)

КПД (при Vin= 12В, Vout= 3В Iout= 3А)………. 73%

Хотя КПД может и достигать 94%, он зависит от входного и выходного напряжения, а также от качества намотки и правильности подбора индуктивности дросселя.

Согласно графика, взятого из даташита, при входном напряжении +30В, выходном +20В и токе нагрузки 3А, КПД должен составить 94%.

Также у микросхемы LM2596 есть защита по току и от перегрева. Замечу, что на неоригинальных микросхемах данные функции могут работать некорректно, либо вовсе отсутствуют. Короткое замыкание на выходе преобразователя приводит к выходу из строя микросхемы (проверил на двух LM-ках), хотя тут удивляться и нечему, производитель не пишет в даташите о присутствии защиты от КЗ.

Элементы схемы

Все номиналы элементов указаны на схеме электрической принципиальной. Напряжение конденсаторов С1 и С2 выбирается в зависимости от входного и выходного напряжения (напряжение входа (выхода) + запас 25%), я установил конденсаторы с запасом, на напряжение 50В.

Конденсатор C3 — керамический. Номинал его выбирается согласно таблицы из даташита. Согласно этой таблицы емкость C3 подбирается для каждого отдельного выходного напряжения, но так как преобразователь в моем случае регулируемый, то я применил конденсатор средней емкости 1нФ.

Диод VD1 должен быть диодом Шоттки, или другим сверхбыстрым диодом (FR, UF, SF и др.). Он должен быть рассчитан на ток 5А и напряжение не меньше 40В. Я установил импульсный диод FR601 (6А 50В).

Дроссель L1 должен быть рассчитан на ток 5А и иметь индуктивность 68мкГн. Для этого берем сердечник из порошкового железа (желто-белого цвета), наружный диаметр 27мм, внутренний 14мм, ширина 11мм, ваши размеры могут отличаться, но чем больше они будут, тем лучше. Далее мотаем двумя жилами (диаметр каждой жилы 1мм) 28 витков. Я мотал одиночной жилой диаметром 1,4мм, но при большой выходной мощности (40Вт) дроссель грелся сильно, в том числе и из-за недостаточного сечения жилы. Если мотать двумя жилами, то в один слой обмотку положить не удастся, поэтому нужно мотать в два слоя, без изоляции между слоями (если эмаль на проводе не повреждена).

Через резистор R1 протекает малый ток, поэтому его мощность 0,25Вт.

Резистор R2 подстроечный, но может быть заменен на постоянный, для этого его сопротивление рассчитывается на каждое выходное напряжение по формуле:

Где R1 = 1кОм (по даташиту), Vref = 1,23В. Тогда, посчитаем сопротивление резистора R2 для выходного напряжения Vout = 30В.

R2 = 1кОм * (30В/1,23В — 1) = 23,39кОм (приведя к стандартному номиналу, получим сопротивление R2 = 22кОм).

Таким образом, можно рассчитать сопротивление резистора R2 для любого выходного напряжения (в рамках возможного диапазона).

Также, зная сопротивление резистора R2, можно рассчитать выходное напряжение.

Испытания понижающего DC-DC преобразователя на LM2596

При испытаниях на микросхему был установлен радиатор площадью ≈ 90 см² .

Испытания я проводил на нагрузке сопротивлением 6,8 Ом (постоянный резистор, опущенный в воду). Изначально на вход преобразователя я подал напряжение +27В, входной ток составил 1,85А (входная мощность 49,95Вт). Выходное напряжение я выставил 15,5В, ток нагрузки составил 2,5А (выходная мощность 38,75Вт). КПД при этом составил 78%, это очень даже неплохо.

После 20 мин. работы понижающего преобразователя диод VD1 нагрелся до температуры 50°С, дроссель L1 нагрелся до температуры 70°С, сама микросхема нагрелась до 80°С. То есть, во всех элементах есть резерв по температуре, кроме дросселя, 70 градусов для него многовато.

Поэтому для эксплуатации данного преобразователя на выходной мощности 30-40Вт и более, необходимо мотать дроссель двумя (тремя) жилами и выбирать больший по размерам сердечник. Диод и микросхема могут долговременно держать температуру 100-120°С без каких-либо опасений (кроме нагрева всего что рядом находится, в том числе и корпуса). При желании можно установить на микросхему больший по размеру радиатор, а у диода VD1 можно оставить длинные выводы, тогда будет тепло отводиться лучше, либо прикрепить (припаять к одному из выводов) небольшую пластинку (радиатор). Также нужно как можно лучше залудить дорожки печатной платы, либо пропаять по ним медную жилу, это обеспечит меньший нагрев дорожек при долгой работе на большую выходную мощность.

Испытания продолжаются…

Подав на вход преобразователя напряжение +12В, входной ток составил 1,75А (потребляемая мощность 21Вт). Выходное напряжение я выставил 5,3 Вольт, выходной ток составил 2,5А (выходная мощность 13,25Вт), КПД при этом составил уже 63%.

После 20 мин. работы преобразователя дроссель L1 нагрелся до температуры 45°С, микросхема LM2596 нагрелась до температуры 70°С, температуру диода VD1 я не стал измерять, так как он был чуть горячим.

Пару слов о печатной плате…

В даташите представлен эскиз исполнения LM2596 в корпусе TO-220 с загнутыми выводами.

Я же покупал микросхему с прямыми выводами и сам их подгибал.

Так вот, перегнул я их не как в даташите, а наоборот. Соответственно печатную плату развел под неправильный изгиб выводов, но эта печатная плата оказалась удобнее. Даташитовский вариант мне не нравится вовсе, так как невозможно LM-ку установить на стенку корпуса блока питания или другого устройства. Поэтому я развел плату и под стандартный изгиб выводов, с возможностью установки большого радиатора или крепления к стенке корпуса. Поэтому, для вас в архиве лежат две рабочие печатные платы. Перемычки устанавливать как можно толще (диаметром не менее 1мм).

Даташит на LM2596

Печатная плата понижающего DC-DC преобразователя на LM2596