Представлена схема зарядочного устройства для автомобиля сконструированная с целью зарядки/питания портативных  USB-устройств. Это улучшенная версия ранее опубликованной в журнале “Электроника для Вас”(“Electronics For You”).

Здесь использована  микросхема (МС)  понижающего DC-DC преобразователя LM2596.

LM2596 фото

Целью данной конструкции, является создание USB точки доступа, которая  эффективно может справиться с более высокими современными требованиями, т.е, позволит подключить более мощные USB устройства со стандартными и нестандартными разъемами.

Использование импульсного стабилизатора напряжения позволяет существенно уменьшить рассеивание тепла в цепях по сравнению с линейными стабилизаторами. Примененный здесь DC-DC преобразователь может иметь входное напряжения до 40 В и выходной ток до 3 А.

Следует отметить, что схема предназначена для подключения к гнезду прикуривателя, потому что этот режим работы наиболее удобен в автомобиле.

Принципиальная схема USB зарядочного устройства

USB зарядочное устройство для автомобиля на LM2596

Характеристики LM2596

  • Регулируемое выходное напряжение  1.23 В – 37 В
  • Выходной ток на нагрузке до 3 А
  • Широкий диапазон входных напряжений до 40 В
  • Фиксированная частота внутреннего генератора (частота преобразования) 150 кГц
  • Режим низкого энергопотребления в режиме ожидания
  • Возможность защиты TTL логики
  • Тепловая защита и ограничение по току
  • Внутренний контур компенсации

 Описание  работы схемы

Постоянный ток от аккумулятора поступает на клемму (J1)  разъема для гнезда прикуривателя. Предохранитель (F1) и диод (D1) для защиты от превышения тока и неправильного подключения полярности, конденсатор (C1) для сглаживания пульсаций. Далее идет выключатель (on/off) и на включенное состояние указывает светящийся светодиод (LED1).

 Устройство реализовано на основе DC-DC преобразователя LM2596 и в основном совпадает с типичным применением рекомендуемым в документации производителя.

USB зарядочное устройство для автомобиля на LM2596

Серия LM2596 представляет собой прецизионную интегральную схему в монолитном корпусе, включающую в себя все активные компоненты для построения понижающего DC-DC преобразователя с отличной линейной  нагрузочной способностью до 3А.

Эти регуляторы работают на частоте преобразования 150 кГц, что позволяет значительно уменьшить размеры компонентов фильтра по сравнению с низкочастотными аналогами.

5

Здесь использована версия с фиксированным выходом 5В LM2596T-5.0 (IC1). Следует отметить, что выходные характеристики сильно зависят от качества используемых компонентов выходного LC-фильтра (L1 и C3). Индуктивность следует подобрать с лучшим соотношением постоянного тока и сопротивления, а конденсатор – с малым эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR).

Зеленый светодиод (LED2) указывает на наличие выходного напряжения. Стабилизированное напряжение 5В выведено на USB разъемы 2-х видов DP и DCP. Разъем DP можно использовать для питания разных гаджетов, таких как  лампа для чтения, обогреватель, холодильник и т. д. DCP разъем предназначен исключительно для зарядки устройств со стандартным USB портом, таких как мобильные телефоны, планшеты и т.д.

USB зарядочное устройство для автомобиля на LM2596

 

Перемычки JP1 и JP2  дают возможность улучшить схему. По умолчанию контакты 2 и 3 замыкаются перемычками JP1 и JP2 независимо друг от друга для обеспечения стандартного функционирования схемы. Фактически JP1 можно использовать для организации функции защиты ключей выходного каскада от защелкивания при низких напряжениях питания и управления (UVLO). JP2 может быть использован для выполнения некоторых USB симуляций!

Необходимые компоненты

  • IC1: LM2596T-5.0*
  • D1: 1N5408
  • D2: 1N5824*
  • LED1: 5 мм Красный
  • LED2: 5мм Зеленый
  • L1: 33мкГн/3A *   индуктивность специально предназначенная  для использования с LM2576
  • C1: 100 нФ
  • C2: 470мкФ/25В* – с низким ESR, электролитический в алюминиевом корпусе
  • C3: 220 мкФ /25В* – с низким ESR, электролитический в алюминиевом корпусе
  • R1: 1кОм 0.25 Вт
  • R2: 470 Ом 0.25 Вт
  • S1: Выключатель
  • J1: Разъем для гнезда прикуривателя
  • J2-J3: USB разъемы
  • F1: 4A (выбрано экспериментально)
  • важные компоненты

USB зарядка

Согласно спецификации, USB устройство, подключенное к порту USB может обмениваться данными и быть одновременно подключенным к источнику питания, или оно может быть соединено с источником, который обеспечивает только питание.В режиме обмена данными устройство может подзаряжаться только малыми токами.

USB-Car-Charger-enclosure-construction

 

В режиме зарядки устройство может подзаряжаться большими токами т. е. USB порт работает как  AC DC адаптер. Так что, если необходимо быстро зарядить смартфон от USB зарядочника автомобиля, то следует замкнуть контакты передачи данных, что в соответствии со спецификацией укажет устройству, что функция передачи данных не требуется (подробнее об этом можно прочесть в Википедии).

Конструкция

Сборка  устройства при использовании указанных компонентов не требует особых усилий. Рекомендуется собрать компоненты на небольшой печатной плате. После проверки работоспособности установите плату в подходящий корпус, закрепите необходимые разъемы на передней панели и оформите внешний вид по вашему вкусу.

  Альтернативный вариант

Готовые модули, построенные на регулируемой версии LM2596, можно купить по доступным ценам во многих интернет-магазинах. С помощью подстроечного резистора можно установить выходное напряжение  от 1.25 В до 35 В.

 Автор; АКА Касьян

Опубликовать в twitter.com