Как сделать usb зарядку в машине

Обновлено: 06.07.2024

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.

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.

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.

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.

Возникла идея сделать самому USB зарядное устройство в авто. Но не простое, а такое, чтобы отдавало электроэнергию через некоторое время после отключения-переключения питания.
Если заглох, завел или заглушил машину — подключенное устройство не отключалось и не загружалось заново,

Вариант с литиевым аккумулятором не очень подходил — работать будет долго, мне достаточно небольшое время 30-60 сек. Отрицательные температуры в авто зимой и постоянные зарядки-разрядки не очень способствуют использованию литиевых батареек. Подумал собрать батарею на конденсаторах большой емкости. Но расчеты показали, что для достаточного времени работы придется собрать приличную батарею, много места будет занимать и стоить она будет дорого.

И тут попалась статья по суперконденсаторы, Ёмобиль и прочее. Для экспериментов была заказана парочка указанных суперконденсаторов на 2 фарады и на 5.5 В. Заказывал у другого продавца — у моего закончились. Другого указал в шапке. Много кто на eбее и али их продает.

Пришли боченки. Проверил блоком питания лабораторным. Работают. Спаял их параллельно и начал эксперименты. У ионисторов ESR отличный. Internal resistance < 0.1 ohm

Решил для простоты подключить к платке зарядки для литиего аккумулятора. В принципе, работает. Но одно НО. Пока напряжение на конденсаторах не станет 2.5 В плата заряжает конденсаторы очень долго маленьким током. Потом зарядка идет быстро до 4.3 В. Не годиться. Слишком долгий заряд и не полностью емкость используется.

Тогда поступил по-другому.

Взял две платки.
Первая преобразователь с 3V до 5V 1A (по факту работает от 2.5 В) — вот такая

Подключил к ней два ионистора параллельно (на вход платы вместо аккумулятора).

Вторая платка — маленький «народный» преобразователь напряжения:

К входу этой платки подключил лабораторный блок питания и выставил на блоке питания 14 В (напряжение бортовой сети в автомобиле), а на выходе платки — для начала напряжение 5.5 В.

Потом к выходу этой платки через диод шоттки 1N5817 (чтобы ионистор не отдавал энергию на маленькую платку) подключил первую плату с запаянными ионисторами.

Включил все. Выставил на маленьком зеленом преобразователе напряжение, такое чтобы суперконденсаторы заряжались до 5 В. Получил такие замеры напряжения:

Подключил нагрузку 5В 0.5 А (нагрузка скачет от 0.3 до 0.6 А)
Токи:
на заряженном ионисторе 0.64А
на входе зеленой (выход БП — 14 В) платки 0.5 А

После отключения питания на лабораторном блоке питания устройство-нагрузка нормально работает 26 секунд. потребляет ток около 0.5 A. Потом отключается. На суперконденсаторах осталось 2.2 В.

Включаем питание — устройство-нагрузка успешно работает потребляя ток около 0.5 А (0.3-0.6 А), ионисторы заряжаются 31 секунду и все работает дальше. При этом в момент включения блока питания, сила тока на выходе БП, где выставлено 14 В достигает 2.8 А и очень быстро падает до 1 А. Потом, когда ионисторы зарядятся, падает до 0.5 А.

Если напряжение питания понизить до 12 В, все работает почти так же. Небольшие изменения по току на выходе БП. Остальная схема работает в таком же режиме.

Пробовал убрать зеленую плату, выставил на БП 5.1 В и подал электричество через диод на ионисторы и преобразователь — сила тока на БП в начало зарядки подскакивает до 5А, а устройство работает всего 10 сек. Не вариант. Поэтому остановился на напряжении в 14 В и использовании зеленой платки.

Припаял гнездо «папу» с предохранителем на 3А в прикуриватель, вмонтировал все это в коробочку. Закрепил термоклеем. Обязательно закрепить термоклеем подстроечник на зеленой платке. Хитрая зарядка в авто готова. Испытал в авто — работает.

Схемотехника рассматриваемого адаптера для зарядки от прикуривателя автомобиля не претендует на оригинальность и использует очень распространенную микросхему MC34063. Однако, печатная плата разработана под маленький корпус Z-43 и занимает мало места. Данный проект будет полезен тем, кто все же хотел бы самостоятельно изготовить зарядное устройство для телефона для автомобиля нежели покупать готовое устройство, так как суммарная стоимость устройств возможно будет одинаковой.

Итак, перейдем к схеме устройства:

Схема построена на микросхеме DC/DC преобразователя MC34063, микросхема используется в корпусе DIP-8, так как рассеиваемая мощность в таком корпусе чуть больше, чем в корпусе SO-8 - так чуть надежнее. Резисторы R2 и R3 образуют обратную связь с выходом схемы, как таковые резисторы образуют делитель напряжения. При этом на пятом выводе микросхемы всегда поддерживается напряжение 1,25 вольта, это значит, что выходное напряжение напрямую зависит от сочетания номиналов в делителе напряжения:

А из этого следует, что можно точно рассчитать выходное напряжение. Если нам нужно получить на выходе 5 вольт, то необходимо произвольно выбрать номинал одного резистора - пусть это будет 1000 Ом, тогда расчет другого резистора будет выглядеть так:

Если бы номиналы получались не столь "красивыми", то необходимо было бы задать в начале другой номинал и заново рассчитать второй резистор.

Как было указано, корпус используется Z-43. Печатная плата с установленными компонентами занимает все пространство корпуса. В корпусе необходимо сделать два отверстия - для USB разъема и для входного напряжения. На фото нижняя крышка немного подпилена для плотного закрывания по причине габаритов разъема для подключения прикуривателя. Небольшая притирка, так сказать. При условии отказа от использования разъема по входу напряжения занимаемый объем в корпусе немного уменьшится и отверстие можно сделать меньше для пропукания провода внутрь корпуса, чтобы подпаяться к контактам на плате. Данная вариация с разъемом зависит от того, что есть в наличии (мне было жалко резать провод прикуривателя, поэтому использовал такой разъем).

На печатной плате в Sprint Layout на синем слое (М1) обозначена перемычка. На готовой печатной плате эта перемычка выполнена синим проводом.

Готовый адаптер выглядит так:

Размер вполне компактный получился.

Адаптер в рабочем положении:

входное напряжение - 12 В
выходное напряжение - 5 В
частота преобразования - 85 кГц
ток выходной части - 500 мА (можно увеличить до 750 мА, заменив резистор R1 на 0,2 Ом - это будет максимальный ток, допустимый микросхемой)
КПД

К статье прилагается печатная плата в программе Sprint-Layout 6, а также проект протеус для симуляции работы схемы преобразователя.

Предлагаю вашему вниманию альтернативные способы зарядки телефона в машине, не от прикуривателя как обычно это бывает (ведь иногда он может быть занят питанием навигатора, антирадара или видеорегистратора). Так что полезно знать, чем еще можно подзарядить ваш смартфон, причем некоторые решения лежат на поверхности, ну что же не будем тянуть поехали …

Все способов будет пять, три из которых доступны для каждого обывателя, два других это способы альтернативной зарядки (для любителей зеленой темы). НУ что же стартуем с обычных систем.

Обычные системы

1) Обычный USB порт магнитолы

Многие про это забывают, но если взять USB кабель от вашего смартфона и воткнуть его в стандартный разъем вашей магнитолы, то она начнет заряжать ваш телефон (да еще и песни может воспроизводить с карты памяти).

Причем такое зарядное устройство будет работать как на обычных магнитолах, не штатных, так и на встроенных в машину.

2) Планшет, ноутбук

От них также можно запитать ваш телефон. Зачастую многие люди берут их с собой в дорогу, так что включаем и «запитываемся».

Однако нужно понимать – что эти устройства будут разряжаться от потребления телефона, решайте – что вам нужнее.

3) POWER BANK

Банально, но отметить нужно.

Сейчас куча таких приспособлений, начиная от действительно компактных, заканчивая от достаточно больших, которые могут заряжать планшеты и ноутбуки.

Так что «компактный» можно прикупить, уж наполовину он точно зарядит ваш смартфон.

Альтернативные системы

Что же ребята, сейчас небольшие две конструкции которые действительно являются альтернативными.

Основаны они на небольшой плате – повышающий стабилизатор напряжения от USB. Такую можно заказать на известном китайском сайте, стоимость всего 100 рублей (можно найти и дешевле, однако я брал у проверенного продавца). Конструкция этой платы имеет USB выход с одной стороны и два полюса «+» и «-» с другой.

К этой микросхеме можно подключить любой источник питания до 5 Вольт (хоть батарейку 1,5 Вольта, хоть аккумулятор в 3,2 Вольта), он автоматически поднимет напряжение до нужной для телефона. Просто вставляете кабель в USB порт и заряжаете смартфон. Так вот, два способа:

1) Это обычная батарейка

Подсоединяем к плате, к выходам, другой стороной к телефону и все зарядка пошла, смотрим фото и ниже на видео.

2) Солнечная батарея

Можно подсоединить к этой плате и солнечную батарейку, положить конструкцию на солнце и также пойдет зарядка.

В моем эксперименте это не удалось, солнце было вечернее, а солнечная панелька слабая, так что заряд не шел. Однако при дневном свете зарядка идет. Для такой системы нужна панелька помощнее, тогда все будет работать, буквально на 100 – 200 мА.

Сейчас видео версия статьи, смотрим.

Вот такая вот статья получилась, думаю было интересно, читайте наш сайт.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Необходимы материалы и инструменты:
- Стандартный USB-разъем с питанием на 12 вольт;
- Кусок пластика;
- Карбоновая пленка;
- Металлические зажимы и стяжка;
- Паяльник с припоем;
- Нож;
- Отвертка;
- Наждачная бумага.

Шаг 1. Разбираем разъем.

Из стандартного разъема нам понадобится только электронная его часть, корпус не нужен. Поэтому смело разбираем его и достаем плату.

Шаг 2. Передняя панелька.

Поскольку розетка будет вмонтирована в торпеду, делать весь корпус для электронной части необходимости нет, можно ограничится лишь лицевой его стороной. Вырезаем нужный нам по размерам кусочек пластика, внутри него прорезаем прямоугольное отверстие под сам разъем. Если присутствует светодиодный индикатор, то делаем отверстие и под него. Края пластика проходим наждачной бумагой.

Для улучшения внешнего вида можно сверху наклеить кусочек карбоновой пленки.

Шаг 3. Сборка.

С помощью металлической стяжки плата с разъемом крепится к внутренней части пластиковой панельки. Желательно, чтобы разъем входил в панельку с минимальным зазором.

Шаг 4. Установка.

Далее к плате следует припаять провода питания. Будьте внимательны, соблюдайте полярность, иначе электроника может выйти из строя.
Другой конец проводов можно подпаять к питанию прикуривателя.

Читайте также: