Как то достаточно давно, сидя в машине подумал: а чего это я заряжаю телефон через автомобильную зарядку установленную в прикуриватель. Ведь «потребителей» частенько бывает больше чем один, да и само гнездо прикуривателя бывает нужно. Сформулировал для себя ТЗ: питание от борт сети через замок зажигания, выход 1-3 порта с током до 2 А. Поискал в интернете и оказалось что я далеко не первый кто озадачился проблемой и даже больше, реализовал ее различными способами.
Для моей затеи нужен был стабилизатор напряжения выдерживающий напряжение бортсети и ток до 3 Ампер. Вариантов реализации на самом деле огромное количество, но все они сводятся к одному — импульсный понижающий преобразователь. Почему импульсный? Потому что у него КПД максимальное. Значить греться в преобразователе будет почти нечему и размеры обещают быть минимальные.
Понижающий преобразователь предназначен для понижения напряжения до необходимого значения. Его силовые элементы работают в ключевом режиме, по простому включено, выключено. В момент включения энергию накапливает дроссель (катушка на сердечнике), в момент когда силовой элемент (транзистор) выключен, дроссель отдает запасенную энергию в нагрузку. Как только дроссель отдаст накопленную энергию, схема контролирующая напряжение на выходе включит силовой транзистор и процесс повторится.
В настоящий момент все зарядные устройства для телефонов и планшетов вставляемые в гнездо прикуривателя выполнены по схеме с импульсным понижающим преобразователем.
Доставка и внешний вид:
Плата пришла в запаянном антистатическом пакете, вроде бы повод порадоваться, но на самом деле должно восприниматься как должное.
Качество пайки вполне себе качественное. Незначительные остатки флюса на обратной стороне на выводах переменного резистора.
Переменный резистор многооборотный, позволяет точно подстроить выходное напряжение.
Предусмотрены крепежные отверстия под винт. Клеммников нет, провода придется паять. Под микросхемой есть отверстия с металлизацией для дополнительного отвода тепла на обратную сторону платы.
Схема проще не придумаешь:
Единственное что у китайцев номиналы дросселя и конденсаторов отличаются. Видимо что есть в наличии, то и ставят. Хуже уже не будет.
На скорую руку припаял провода и нагрузку в виде проволочного резистора 2.2 Ом 10 Вт.
Для ограничения температуры при нагреве, резистор был помещен в воду.
На стенде доступно 2 напряжения 12 Вольт и 24 Вольта. Первое включение провел без нагрузки, для регулировки выходного напряжения, что бы не сжечь платку. Вращая винт резистора добился напряжения на выходе 5 Вольт.
Нагрузка 2.2 Ом подразумевает ток 2.27 Ампера, что укладывается в заявленные параметры платы а так же мои потребности с небольшим запасом, поскольку я раздобыл сдвоенный разъем с дохлой материнской платы:
По 1 Амперу на порт.
10 минут работы под нагрузкой и дикий нагрев платы. Фото с тепловизора:
Обратная сторона
Ахтунг! Температура 115С на диоде и 110С на микросхеме (сторона с деталями) и 105С с обратной стороны.
Температура дросселя около 70С, многовато, но в насыщение не входит.
Предельная температура для диода 150С, а для микросхемы 125С.
Ни в какие ворота не лезет. Начал думать что это брак или в очередной раз я купил дешевую фигню.
Скачал документацию на микросхему и обнаружил что этот преобразователь имеет паршивенькое КПД. А все из за того, что ключевой элемент в микросхеме является биполярный транзистор, который хоть и работает в ключевом режиме, но в открытом состоянии на нем падает прилично напряжения.
Повышение напряжения на входе до 24 Вольт ситуацию никак не спасло.
График КПД при токе нагрузки 3 Ампера:
Т.е. примерно 80% при питании от борт сети автомобиля. Выходит на микросхеме выделяется при нагрузке 3 А 3.7Вт, а еще греется диод и дроссель. Заменой диода (3А 40В) и дросселя (47мкГн), а так же установкой радиатора можно было бы решить проблему с нагревом, но к чему такие усилия, когда за те же деньги можно взять более продвинутые понижающие преобразователи.
Попытка исправить ситуацию:
На обратную сторону через теплопроводящий клей установил небольшой радиатор (распилил радиатор от неисправного блока питания компьютера).
Диод планировал брать там же из «дежурки» С дросселем немного сложнее, но думаю нашел бы с большим сечением обмоточного провода (учитывая приличный разброс индуктивности в применяемых китайцами дросселях).
Попытка включить и снять показания температуры привела к краху =) я перепутал полярность и спалил микросхему. Сэкономил, надо было штук 5 сразу брать на эксперименты, а лучше не брать вообще, ибо этот древний преобразователь настолько ужасен что в конкретно примененной плате даже 50% характеристик не отрабатывает.
Hint
На просторах сети обнаружил нетипичное применение микросхеме LM2596 — усилитель звуковой частоты класса D! Сигнал подается на вход 4 «обратная связь». Частота дискредитации правда не более 150 КГц. Ни в коем случае не призыв собирать усилитель на базе преобразователя, для этого есть специализированные микросхемы =)
Выводы неутешительны:
Плата в том виде, как она продается не оправдывает заявленные характеристики. Причем зависимость от тока нагрузки гораздо выше, чем от изменения напряжения. Доработать плату можно заменив половину деталей, но какой в этом смысл?
Все же если вам нужен понижающий преобразователь (step down), то лучшей альтернативой обозреваемому были бы преобразователи собранные на микросхемах: LM2577, LM 2678 и аналогичных. На данный момент я уже заказал несколько плат на пробу
заявлено КПД 96%
Ps
Пока я очень долго планировал поставить на машину USB порты, моя машинка поехала в утиль :(
но все же нашлось еще место, куда бы я поставил преобразователь взамен трансформаторному блоку питания:
Это раз (там где креативненькая надпись):
Это два (передняя планка с USB портами выдрана из старого корпуса от компьютера стенки «корпуса» оргстекло):
Специально к обзору изготовил нагрузочную платку для проверки зарядных устройств (даже спалил парочку, не выдержали нагрузки). на али такие продаются готовые около 1$:
Изначально планировал другие более мощные резисторы по 5 ВТ и сопротивлением 4.7 Ом, нона работе их в мое отсутствие «пристроили» куда то. Поэтому плата могла бы быть компактнее и меньше греться.
Есть такая платка. Подскажите могу ли использовать для питания настенных часов (секундная стрелка вращается плавно, жрет батарейки как конь, Даже литий долго не держится). Есть 18650 от ноутбучного блока питания. Вопрос к гуру электроники (каких тут немало) есть ли смысл огород городить? Или сама платка будет лишним потребителем и придется часто заряжать 18650? И еще при понижении напряжения с 4,2 в до к примеру 3,0 в, на выходе напруга будет стабильна?
Ок. Буду пробовать что есть в наличии :) Надеюсь остаточной емкости акка 18650 хватит дольше простой алкалиновой батарейки. Ну если нет есть Самсунги 2600.
Еще раз спасибо.
Вот нашел
Модель/название
LM2596S DC/DC Шаг вниз модуль
Входное напряжение
3.2 В ~ 40 В
Выходное напряжение
35 В ~ 1.25 В
Выходной ток
3 (макс.)
PS Да и будет чем зимними вечерами заниматься :)
В отражении я в белой майке. Не обращайте внимания :)
Вроде и обозревалось не раз, и характеристики получше…
На материнских платах есть очень мощные синхронные преобразователи =)
стабисторсупрессор на выходе и предохранитель на входе иначе ваш девайс может не перенести 12(24)в. Я использую в авто вот это ссылка Надежнее и по току более солидно.Стабисторсупрессор на выходе не помешает и тут.1. aliexpress.com/item/Dual-Double-Car-Cigarette-Lighter-Socket-Splitter-12V-USB-2-1A-1A-Power-Adapter-Charger-Free/1815564214.html
2. ebay.com/itm/260971197458
geektimes.ru/post/257612/
P.S. Привет 45-к-с.
Зарекомендовали себя очень хорошо. Единственная доработка — вместо подстроечника использую делитель из постоянных резисторов на нужное напряжение. В автомобиле такие подстроечники — зло.
DC-DC step-up
ebay.com/itm/301798832389
такой заказал вчера
aliexpress.com/item/RC-Airplane-Module-Mini-360-DC-Buck-Converter-Step-Down-Module-4-75V-23V-to-1V/32404644438.html,searchweb201644_0,searchweb201560_4
В нагрузке 5В 1А греется слегка. Она компактнее и можно на каждый порт отдельно такие цеплять.
Очень понравилась из-за очень компактных размеров, заказал еще несколько шт повторно. КПД примерно 92 % получилось при преобразовании с 12В на 5В.
И греются меньше и габариты
mySKU.me/blog/china-stores/31213.html
mySKU.me/blog/aliexpress/35938.html
ru.aliexpress.com/af/ubec%25252d3a.html?ltype=wholesale&SearchText=ubec-3a&d=y&origin=n&initiative_id=SB_20151211013340&isViewCP=y&catId=0
В итоге, тока, который плата выдает без перегрева и проблем, вполне хватает, чтобы Nexus 5 работал в режиме навигатора с постоянно включенным дисплеем и не разряжался. Так что, не могу согласится с автором, что преобразователь «ужасен».
В оффлайне нашел платы под беспроводную зарядку 99 р
Одни работают так — на больших токах зарядки они очень быстро перегреваются и зарядка уходит в защиту типа: 5 секунд заряжает, 15 секунд остывает.
Вторые используют другую ключевую схему и в итоге выходные ключи перегреваются. Вплоть до того что зарядка плавится!
И да, за 60 руб — там одних деталей рассыпухой на в два раза большую сумму.
Обзорщику +
Imax b6 умеет до 15 элементов заряжать еще.
мой зарядник так вообще может до 10S липо заряжать, но такие сборки я в руках не держал еще =)
Про литий феррум я ни слова не сказал, в моем оригинальном имакс б6 нет поддержки феррума, может из за того что покупал пару лет назад.
Тут недавно копья ломали надо ли балансировать липо которые самодельщики ставят в свои шуруповерты, а вы настаиваете на балансировке кадмия. Вы сильно заблуждаетесь. Не во всех шуруповертах литий балансируют, а про кадмий так вообще забудьте.
имакс б6 одноканальная зарядка, не путайте с другими зарядными устройствами. Вместо гигтайма посетите лучше профильный форум, например рцдизайн. Сразу все встанет на свои места.
За всю свою сознательную жизнь первый раз слышу о необходимости балансировки кадмия или металлгидрита. Цену индивидуальной зарядки представляете? Думаю к цене имакса еще нолик как минимум добавить а то и помножить на 5 еще.
Тогда как же заряжается батарея в пылесосе, что скажет userman ??
s019.radikal.ru/i604/1512/19/5c5241f5e254.jpg
Или по цене двух LaCross'ов можно купить зарядник, который может заряжать последовательные батареи от 15 до 20 элементов. Есть зарядки для батарей аж до 40 элементов. По ходу, это и впрямь «исторически оправданный метод» и это у меня кругозор узковат… :/
userman'у я на его вопрос уже ответил — это именно тот девайс, который он искал. Боюсь только, этот зарядник дороже того пылесоса окажется. ;)
если разговор пошел в русле купить кучу контроллеров. Если же делать как в липо балансирах, то в принципе можно и одним бп обойтись.
Планировал через платы на LM2596S светодиод на 3A подключать, понижая напряжение с 8 до 3.35В.
настоящая LM2596 стоит два бакса, только микросхема, без обвязки, вывод напрашивается сам собой.
далее. стоило бы измерить ток, который держит дроссель, в таком исполнении очень большие сомнения на счёт трех ампер. диод тоже, похоже, не той породы, как минимум по даташиту размеры не соответствуют.
Была на корпусе такая маркировка, я и указал. Других вариантов не было.