Как подключить usb к прикуривателю
Обновлено: 04.07.2024
Если вы абсолютно уверены, что никогда не захотите использовать прикуриватель в качестве прикуривателя или даже в качестве 12-вольтовой розетки, тогда да, есть возможность оторвать его и заменить другим аксессуаром, например выделенным. USB-порт. Возможно, это даже лучший сценарий для вашей конкретной ситуации, но все же стоит сначала рассмотреть ваши варианты. Так как автомобильные зажигалки также являются универсальными 12-вольтовыми розетками, которые можно использовать для питания чего угодно, от сотового телефона до шинного насоса, вы можете отказаться от большего, чем получаете.
Зажигалки и розетки на 12 вольт
Хотя это правда, что розетки для аксессуаров, найденные практически во всех современных легковых и грузовых автомобилях, начинали как зажигалки, они все чаще используются для других целей. Фактически, некоторые автомобили поставляются без прикуривателя и вместо этого включают в себя какой-то тип предохранительной заглушки. Другие транспортные средства включают в себя одну розетку прикуривателя и несколько дополнительных 12-вольтовых розеток, которые даже не подойдут к прикуривателям.
Склонность бросать зажигалку, учитывая тот факт, что вы не курите и не разрешаете курить в своей машине, вполне понятна. Но во-первых, важно отметить, что гнездо прикуривателя может питать множество различных типов устройств, что является функциональностью, которую вы потеряете, если замените ее чем-то вроде USB.
Например, типичная схема прикуривателя способна обеспечить достаточную силу тока для питания устройств, таких как телефоны и планшеты, через зарядное устройство USB. Однако вы также можете подключить устройство с более высокой силой тока, например, 12-вольтовый шинный насос, многие из которых рассчитаны на то, чтобы потреблять достаточно малую силу тока, чтобы не перегореть предохранитель прикуривателя. Вы также можете подключить инвертор прикуривателя и включить другую электронику, если они не потребляют слишком большую силу тока. Другие аксессуары, такие как автомобильные ионизаторы и очистители воздуха, также могут быть подключены к прикуривателю. Устройства, которые потребляют больше 10 или 15 А, обычно требуют проводного инвертора.
Замена прикуривателя на USB
Замена гнезда прикуривателя на USB-порт 12 В является относительно простой операцией, но у вас могут возникнуть проблемы с подгонкой и отделкой. Хотя существует более или менее прямая замена, вам, возможно, придется немного урезать свой штрих или выполнить некоторые отделочные работы, чтобы все выглядело чистым, когда вы закончите.
Подключение 12-вольтового USB-порта вместо гнезда прикуривателя является простым делом, как только вы найдете тот, который подойдет для вашего автомобиля. Гнездо прикуривателя будет иметь положительные и отрицательные выводы, которые необходимо отсоединить от гнезда и повторно подключить к USB-порту. В зависимости от способа подключения разъема и встроенных в порт USB терминалов может происходить обрезка и пайка проводов и клемм.
Ограничения замены прикуривателя на USB
Если вы решите извлечь прикуриватель и подключить новый аксессуар, например USB-зарядное устройство, важно помнить, что новый аксессуар будет иметь те же ограничения, что и оригинальный разъем. Поскольку вы, скорее всего, в конечном итоге будете использовать существующие провода питания и заземления, новый аксессуар USB не сможет получать больше тока, чем оригинальная розетка прикуривателя, не перегорев.
Изучение других вариантов USB прикуривателя
Большинство жестких 12-вольтовых USB-аксессуаров, предназначенных для замены гнезда прикуривателя, имеют только один USB-порт или максимум два. Точно так же большинство низкопрофильных USB-зарядных устройств, которые вы найдете, имеют только один USB-порт. Это нормально, если вы единственный в автомобиле, но если вы когда-нибудь захотите подать питание одному или нескольким пассажирам, это может стать проблемой.
Оставляя розетку на месте и используя низкопрофильное USB-зарядное устройство для аккуратного внешнего вида, вы оставляете открытой возможность вытащить низкопрофильное зарядное устройство и подключить мульти-кран, если ситуация когда-либо потребует этого. Некоторые многоконтактные устройства с гнездом прикуривателя снабжены четырьмя или более гнездами на 12 В в дополнение к USB-портам, которые могут увеличивать силу тока в гнезде прикуривателя, одновременно обеспечивая электропитание всех пассажиров. Эти устройства выглядят не такими чистыми, как низкопрофильное зарядное устройство или жесткий USB-аксессуар, но вы всегда можете спрятать их под сиденьем или в бардачке, когда они не используются.
Зажигалки против USB Power
Независимо от того, как вы решите использовать гнездо прикуривателя, обходя его или полностью заменяя, вы наверняка получите много пользы от USB в дороге. Большинство портативных устройств сегодня могут питаться от USB, и его все чаще используют в головных устройствах как способ передачи данных с телефонов и MP3-плееров.
Оставив гнездо прикуривателя на месте, можно предложить больше возможностей сегодня, но у USB, вероятно, больше возможностей в долгосрочной перспективе. С курением вне моды пепельницы исчезают из легковых и грузовых автомобилей с 1994 года, и гнезда прикуривателя вполне могут быть следующими на плахе.
Летом к бортовой сети автомобилей их владельцы подключают обычно только зарядки для смартфонов и видеорегистраторы, потребляющие символический ток. А вот осенью и зимой в прикуриватели втыкают накидки-«попогрейки», выносные тепловентиляторы, электрические кружки, термоскребки для стекол и прочие автомобильные нагревательные гаджеты. Все это барахло, как правило, запитывается одновременно через разветвители прикуривателей, имеющие от двух до пяти гнезд, в результате чего многие автовладельцы сталкиваются с проблемами. И ладно бы, где-то отошёл контакт или оплавился штекер, но ведь можно и сжечь свой автомобиль… Как этого не сделать?
Кто виноват?
Ф изика и электротехника однозначно заявляют: для того, чтобы передавать большие токи по разъемным соединениям, разъемы должны иметь существенную площадь контакта, низкое собственное сопротивление и быть достаточно тугими. Чтобы понять суть процессов, происходящих в гнезде автомобильного прикуривателя и соответствующем штекере 12-вольтового гаджета, разберем штекер и взглянем на его потроха.
Разъем прикуривателя – двухконтактный. Минус – «ушки» на корпусе, плюс – центральный штекер. К минусу никогда вопросов не было – пружинящие боковинки штекера обычно очень туго входят в гнездо, и этот контакт спокойно выдерживает ток, который позволяет пропустить стоящий во «фьюз-боксе» штатный предохранитель, на котором висит цепь прикуривателя. А вот плюсовой контакт – парень ненадежный…
Во-первых, площадь контакта наконечника штекера с ответной частью гнезда недостаточна для токов выше 3-5 ампер. Контактная часть «плюса» в разветвителях прикуривателя встречается в двух вариантах: в форме кольцевой «заклепки», а-ля фурнитурный люверс как на сумках или кроссовках, или в виде простого плоского металлического донышка. При выборе эти две разновидности отчетливо видны, если взять разветвитель в руки. Какой вариант лучше? Как ни странно – никакой.
Дело в том, что плюсовые «носики» штекеров прикуривателей тоже встречаются разной формы. Бывают закругленные, а бывают почти плоские. Очевидно, что качество контакта будет выше, если «заклепка» совпадет с полукруглым «носиком», а плоское дно – с плоским «носиком». Но едва ли кто-то станет подбирать тип штекера на гаджете под тип своего разветвителя – такие “заморочки” переходят за грань разумного.
Во-вторых, внутри штекера прикуривателя плюсовой потенциал проходит на пути к нагрузке как минимум три последовательных не слишком надежных контакта, основанных лишь на усилии пружинки: «наконечник-пружинка», «пружинка-предохранитель», «предохранитель-пластина» (та, к которой уже припаян провод). Контакт, обеспечиваемый лишь прижимом плоскостей друг к другу, малонадежен, и при любых перекосах его площадь уменьшается, вызывая локальный нагрев.
Участие пружинки в передаче тока – и вовсе беда, поскольку она представляет собой с электротехнической точки зрения включенный в цепь отрезок стальной проволоки длиной сантиметров десять. Это участок повышенного сопротивления и падения напряжения в мощной цепи, а значит – источник разогрева и потенциально плохого контакта. Порой пружинки в штекерах разогреваются до потери упругости – прижим ее ослабевает, и начинается нагрев в ухудшившемся контакте в предохранителе. В итоге происходит размягчение пластмассы корпуса штекера, а иногда и самого разветвителя.
Что делать?
Увы, нужно признать, что прикуриватель не предназначен для длительного питания мощных потребителей. Разветвитель, питающий несколько многоамперных нагрузок, работает в тяжелом и потенциально опасном режиме. Можно ли как-то гарантированно обеспечить надежную работу мощных гаджетов в машине через разветвитель? Увы, наибольшую надежность можно получить лишь в случае подключения единственного потребителя в 12-вольтовое гнездо без всяких разветвителей. Если же без использования «тройника» не обойтись, уменьшить риск возникновения проблем можно, но лишь отчасти и с изрядной возней, которая не всякому придется по душе.
Дело в том, что если к разветвителю прикуривателя подключить, скажем, пару мощных «емель», термокружку и планшет, ток через каждый из штекеров будет хотя и высоким, но в целом условно терпимым. А вот суммарный ток, проходящий через собственный штекер разветвителя, может составить ампер пятнадцать. Это уже избыточно большой ток, и редкий штекер «переваривает» его благополучно в течение продолжительного времени. Поэтому если и затеваться с «тюнингом», то немного доработать придётся именно штекер разветвителя.
Идея состоит в том, чтобы исключить из штекера многочисленные ненадежные контакты, основанные лишь на упругости пружины. Также придется удалить предохранитель. Это не скажется на безопасности, поскольку индивидуальные предохранители остаются в штекерах гаджетов, подключаемых к разветвителю, а также цепь прикуривателя защищает штатный общий предохранитель во «фьюз-боксе» автомобиля.
Для доработки штекер нужно разобрать, предохранитель вытащить, а пружинку заменить на более длинную. «Носик» и плоский контакт надо залудить и соединить друг с другом отрезком многожильного провода с помощью паяльника. Именно по такому принципу сделаны графитовые щетки любого электродвигателя — провод проходит через пружинку, становясь «байпасом» для тока, на котором не возникает падения напряжения и нагрева. А пружина выполняет лишь роль поджима контакта, а не проводника.
Метод вполне эффективный, но вот стоит ли так заморачиваться – вопрос спорный. Возможно, проще предупредить перегрузку разветвителя, используя его лишь для питания маломощных гаджетов, а мощные потребители типа обогрева сиденья втыкать в прикуриватель напрямую и поочередно.
Эта зарядка примечательна тем, что не вставляется в гнездо прикуривателя, а устанавливается вместо него либо врезается в панель. Покупая автозарядку не за 1$ (как в прошлый раз), рассчитываешь получить что-то более-менее нормальное — буду её подробно изучать…
Резиновая заглушка закрывает не только USB гнёзда, но и синий светодиод, что скорее плюс.
Установочное отверстие 29мм, глубина установки с клеммами подключения 65мм
Теперь подробнее о проблемах…
Встроенного предохранителя нет — придётся ставить внешний 1,6-2А на проводах подключения.
Отсутствует защитный стабилитрон (супрессор) на выходе, т.е. при пробое микросхемы, полное бортовое напряжение пойдёт на USB
Отсутствуют какие-либо фильтры — не исключено возникновение помех. Желательно поставить фильтр по входному питанию.
Дроссель 85мкГн намотан на сердечнике D10.2/5.08/3.96 (-26) проводом 0,6мм 46 витков, который на таких высоких частотах работает неэффективно, поэтому производителю пришлось сильно увеличивать индуктивность для уменьшения нагрева сердечника. Оптимально было-бы использовать кольцо из высокочастотного материала (например -52).
Емкости конденсаторов C1 и C2 почему-то перепутаны местами (по сравнению с официальной спецификацией).
Проверка
Ток холостого хода на входе 7мА
Напряжение холостого хода на выходе 5,23В (по USB тестеру 5,17В)
Проверка нагрева в открытом виде при температуре окружающего воздуха 22°С
— Ток 2А, дроссель 71°С, конденсатор 62°С, микросхема 65°С (реально ещё выше, т.к. корпус мелкий).
В закрытом виде нагрев элементов существенно возрастёт, но работать должно нормально.
— Ток 2,5А, дроссель 89°С, конденсатор 75°С, микросхема 80°С
В закрытом виде будет перегрев элементов и зарядка длительно не выдержит такую работу.
— Ток 3А температуры перевалили за сотню и тестирование было прекращено.
— Ток 3,5А очень кратковременно без измерения температур
— Ещё больший ток не тянет — на 3,6А срабатывает токоограничение и напряжение сразу проваливается.
— Выходной ток КЗ — 5,2А (кратковременно)
Проверка нагрева корпуса в закрытом виде при температуре окружающего воздуха 22°С
— Ток 2,1А максимальная температура корпуса 48°С
— Ток 2,5А максимальная температура корпуса 59°С
Замер КПД, напряжения фиксировались непосредственно на контактах запядки
Попытка поднять КПД преобразователя до заявленных 95% заменой дросселя и входного конденсатора успехом не увенчалась — эффективность заметно возрастала только на токах свыше 2А, что не имеет смысла в зарядке на 2,1А.
В итоге, заменил только входной конденсатор на 470мкФ 25В (для снижения его нагрева), поставил супрессор 1.5KE6.8 на выход и закрепил детали герметиком.
Теперь подробнее о подключении
Один из помощников
В комплекте идут клеммы под провод 2,5кв мм (синие). Это слишком толстый провод для такой зарядки — с большим запасом хватит 0,75кв мм
Просто так взять и зажать этот провод в клеммы — нельзя, т.к. они просто не будут держаться.
Но есть одна хитрость — использовать дополнительно штыревые наконечники нужного размера (в данном случае 0,75)
Провод обжал сначала ими
Затем их зажал в клеммы
Для указания полярности, дополнительно надел красную термоусадку на плюсовой провод
И закрепил изоляцию
Надел ферритовый фильтр помех
В сборе
Или так
Чтобы феррит не бился о панели, обмотал его мягкой лентой для жгутования
С другого конца добавил держатель предохранителя
Теперь можно ставить в авто вместо гнезда прикуривателя либо вырезать новое установочное отверстие.
Себе делал так…
Выбрал место под установку
Снял защитный чехол ручки КПП
Разметил место при помощи снятой гайки и маркера
Высверлил по контуру
Подровнял полукруглым напильником, вычистил опилки пылесосом, мешающую изнутри пластмассу срезал ножом (на фото ещё не срезана)
Поставил, затянул гайку
Подключил параллельно штатному гнезду прикуривателя
Обычно соединения паяю, но тут токи небольшие и банальная скрутка работает нормально
Православная синяя изолента отказалась липнуть на холоде, пришлось мотать буржуйской
И зажгутовал
В нужных местах закрепил стяжками
Готово
На всё ушло 2 часа
Если что-то не понятно — спрашивайте.
Достоинства: внешний вид и качество изготовления, неплохой КПД, честные 2,1А.
Недостатки описаны в статье.
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?
Некоторое время назад со мной приключилась история описанная в прологе, китайский usb-двойник, абсолютно бессовестно дал разрядиться моему смарту во время навигации, из заявленных 500mA он выдавал около 350 на оба сокета. Надо сказать я был очень зол. Ну да ладно — сам дурак, решил я, и в этот же день, вечером, был заказан на eBay автомобильный зарядник на 2А, который почил в недрах китайско-израильской почты. По счастливой случайности, у меня завалялась платка конвертор DC-DC step down с выходным током до 3-х А и я решил на ее базе собрать себе надежный и универсальный зарядник для автомобиля.
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.»
5. Фиксируем плату конвертер на нашей макетной плате. Я это осуществил при помощи ножек от все тех же резисторов, запаяв их в контактные отверстия на плате конвертера и на макетной плате.
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
Далее, я решил проверить реально ли мои устройства будут считать, что они заряжаются от родной зарядки. А заодно замерить и токи.
Питание обеспечено БП от старого принтера 24В 3.3А.
Ток я замерял перед выходом на USB.
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
Для начала напомню, что все устройства в которых используют литиевые аккумуляторы имеют в наличии контроллер заряда. Работает он по следующей схеме:
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 здесь.
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!
Читайте также: