USB зарядочное устройство для автомобиля на LM2596

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 .

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 стабилиза тора напряжения позволяет существенно уменьшить рассеивание тепла в цепях по сравнению с линейными стабилиза торами. 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

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 основ ном совпадает с типичным применением рекомендуемым в документации производителя.

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.

Здесь использована версия с фиксированным выходом 5В LM 2596 T -5.0 ( IC 1). Следует отметить, что выходные характеристики сильно зависят от качества используемых компонентов выходного LC -фильтра ( L 1 и C 3). Индуктивность следует подобрать с лучшим соотношением постоянного тока и сопротивления, а конденсатор – с малым эквивалентным последовательным сопротивлением ( ESR ).

Зеленый светодиод ( LED 2) 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.

Перемычки JP 1 и JP 2 дают возможность улучшить схему. По умолчанию контакты 2 и 3 замыкаются перемычками JP 1 и JP 2 независимо друг от друга для обеспечения стандартного функционирования схемы. Фактически JP 1 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
• L 1: 33мкГн/3 A * индуктивность специально предназначенная для использования с LM2576
• C1: 100 нФ
• C 2: 470мкФ/25В* – с низким ESR , электролитический в алюминиевом корпусе
• C 3: 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.

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 LM 2596, можно купить по доступным ценам во многих интернет-магазинах. С помощью подстроечного резистора можно установить выходное напряжение от 1.25 В до 35 В.