Представлена схема зарядочного пристрої для автомобіля сконструйована з метою зарядки/живлення портативних USB-пристроїв. Це поліпшена версія раніше опублікованій в журналі “Електроніка”(“Electronics For You”).

Тут використана мікросхема (МС) понижуючого DC-DC перетворювача LM2596</strong>.

 

Метою даної конструкції є створення USB точки доступу, яка ефективно може впоратися з більш високими сучасними вимогами, т. е, дозволить підключити більш потужні USB пристрої зі стандартними і нестандартними роз’ємами.

Використання імпульсного стабілізатора напруги дозволяє істотно зменшити розсіювання тепла в ланцюгах порівняно з лінійними стабілізаторами. Застосований тут DC-DC перетворювач може мати вхідна напруги до 40 В і вихідний струм до 3 А.

Слід зазначити, що схема призначена для підключення до гнізда прикурювача, тому що цей режим роботи найбільш зручний в автомобілі.

Принципова схема USB зарядочного пристрої

Характеристики LM2596

  • Регульоване вихідна напруга 1.23 У – У 37
  • Вихідний струм на навантаженні до 3 А
  • Широкий діапазон вхідних напруг до 40 В
  • Фіксована частота внутрішнього генератора (частота перетворення) 150 кГц
  • Режим низького енергоспоживання в режимі очікування
  • Можливість захисту TTL логіки
  • Тепловий захист і обмеження по струму
  • Внутрішній контур компенсації

Опис роботи схеми

Постійний струм від акумулятора надходить на клему (J1) роз’єми для гнізда прикурювача. Запобіжник (F1) і діод (D1) для захисту від перевищення струму і неправильного підключення полярності, конденсатор (C1) для згладжування пульсацій. Далі йде вимикач (on/off) і на включене стан вказує що світиться світлодіод (LED1).

Пристрій реалізовано на основі DC-DC перетворювача LM2596 і в основном збігається з типовим застосуванням рекомендованих до документації виробника.

Серія LM2596 являє собою прецизійну інтегральну схему в монолітному корпусі, що включає в себе всі активні компоненти для побудови понижуючого DC-DC перетворювача з відмінною лінійної навантажувальною здатністю до 3А.

Ці регулятори працюють на частоті перетворення 150 кГц, що дозволяє значно зменшити розміри компонентів фільтра у порівнянні з низькочастотними аналогами.

Тут використана версія з фіксованим виходом 5В LM2596T-5.0 (IC1). Слід зазначити, що вихідні характеристики сильно залежать від якості використовуваних компонентів вихідного LC-фільтра (L1 і C3). Індуктивність слід підібрати з кращим співвідношенням постійного струму і опору, а конденсатор – з малим еквівалентним послідовним опором (ESR).

Зелений світлодіод (LED2) вказує на наявність вихідної напруги. Стабілізована напруга 5В виведено на USB роз’єми 2-х видів DP і DCP. Роз’єм DP можна використовувати для живлення різних гаджетів, таких як лампа для читання, обігрівач, холодильник і т. д. DCP роз’єм призначений виключно для зарядки пристроїв зі стандартним USB портом, таких як мобільні телефони, планшети і т. д.

 

Перемички JP1 й JP2 дають можливість поліпшити схему. За замовчуванням контакти 2 і 3 замикаються перемичками JP1 й JP2 незалежно один від одного для забезпечення стандартного функціонування схеми. Фактично JP1 можна використовувати для організації функції захисту ключів вихідного каскаду від замикання при низьких напругах живлення і управління (UVLO). JP2 може бути використаний для виконання деяких USB симуляцій!

Необхідні компоненти

  • IC1: LM2596T-5.0*
  • D1: 1N5408
  • D2: 1N5824*
  • LED1: 5 мм Червоний
  • LED2: 5 мм Зелений
  • L1: 33мкГн/3A * індуктивність спеціально призначена для використання з LM2576
  • C1: 100 нФ
  • C2: 470мкФ/25В* – з низьким ESR, електролітичний в алюмінієвому корпусі
  • C3: 220 мкФ /25В* – з низьким ESR, електролітичний в алюмінієвому корпусі
  • R1: 1кОм 0.25 Вт
  • R2: 470 Ом 0.25 Вт
  • S1: Вимикач
  • J1: Роз’єм для гнізда прикурювача
  • J2-J3: USB роз’єми
  • F1: 4A (обрано експериментально)
  • важливі компоненти

USB зарядка

Згідно специфікації, USB пристрій, підключений до порту USB може обмінюватися даними і бути одночасно підключеними до джерела живлення, або воно може бути з’єднаний з джерелом, який забезпечує тільки харчування.В режимі обміну даними пристрій може заряджатися лише малими струмами.

 

В режимі зарядки пристрій може заряджатися великими струмами тобто USB порт працює як AC –DC адаптер. Так що, якщо необхідно швидко зарядити смартфон від USB зарядочника автомобіля, то слід замкнути контакти передачі даних, що у відповідності зі специфікацією вкаже пристрою, що функція передачі даних не потрібно (детальніше про це можна прочитати в Вікіпедії).

Конструкція

Збірка пристрою при використанні вказаних компонентів не вимагає особливих зусиль. Рекомендується зібрати компоненти на невеликій друкарській платі. Після перевірки працездатності встановіть плату в підходящий корпус, закріпіть необхідні роз’єми на передній панелі і оформите зовнішній вид по вашому смаку.

Альтернативний варіант

Готові модулі, побудовані на регульованій версії LM2596, можна купити за доступними цінами у багатьох інтернет-магазинах. За допомогою підлаштування резистора можна встановити вихідну напругу від 1.25 до 35 Ст.

Автор; АКА Касьян