DIY精心打造真实可靠的3A双USB口流线型智能车载充电器
精心打造一个车充,具备强劲的充电能力,满足自己在使用智能手机导航的时候,仍然以最快的速度充电,保证永不掉线。
设计目标:
1、使用点烟器接口。
2、使用高效的DC-DC降压芯片。
3、超越原装充电器的稳定直流,减小电源纹波,提高电源输出质量。
4、输入电压7-16V。
5、最大输出电流3000mA。
6、双USB口设计。
7、智能识别95%以上智能手机,自动适配苹果充电模式、三星充电模式,DCP充电模式,自动选择正确的充电电流。
8、使用电路板散热技术控制发热量。
9、精确的电源电压输出,具备线压补偿能力。
10、元器件具有充分的功率余量和安全余量。
11、希望能和大家分享并得到认可。
慢慢把整个过程发出来,如果大家有什么问题,可以私信我。
先说说背景吧
以前也买个一个车充,号称是2.1A的,充电却是越充越少,拆开一看,使用的芯片是MC34063,是个0.5A的芯片,除了骂还是骂。
在我改装蓝牙的时候,淘了LM2596的模块,接了个USB口出来充电,这是个3A的芯片,却也充得很慢。于是找资料,发现智能手机是需要识别电阻的,当手机智能检测到了充电器上的识别电阻时,才会向充电器要求使用最大的电流充电,不匹配的时候就认为你插到了电脑的USB口,只要求提供0.5A的电流,因此充电就会很慢。好比你爸爸具备每个月给你3000元的能力,但他没有告诉你,你当然不知道,你只按常规要了500元。
再研究下去,发现充电的模式也大致有三种,而且是互不兼容的,分别是苹果模式、三星模式、DCP模式。当你把苹果手机插到三星的充电器上,也只会要求0.5A的电流,因为不能匹配,其他也是一样。因此,需要具有智能识别能力,才能兼容各种手机。
那时候用的手机是三星S4,在输出端加装了三星的识别电阻,输出电流可以到1.2A,手机充电快了很多,但远未达到三星模式的2A最大值,总觉得很不爽,下载了LM2596的PDF回来啃鸡肠,终于悟出其中的道理,那就是外围电路元件的用料和散热很重要!
这是当初做的OBD接口的充电器。
充电电流上不去,用两个模块并联,电流还是上不去。
通过一些试验,验证了能达到更大的输出电流,接下来就是要解决如何获得更纯净的直流电源了。
先说个故事,几年前去湖北恩施出差,做完工作后,绕道三峡去看一眼我们国家的大工程:三峡大坝。去之前,想象中会看到这样的景象:
去了之后,看到的是这样的景象:
当时我震惊了,怎么会这样?推动水轮机转动的水柱呢?
原来是这样的,水柱在水底呢!
给我的灵感就是要想得到更纯净的直流电源,可以设置两级LC滤波,让第一级的井喷“水柱”沉入第二级滤波的水底。
至于DC-DC降压芯片的选择,仍然是选择LM2596,为什么没有选择更高效率的同步整流芯片呢?一是看中了这个芯片的散热面积比同步整芯片要大得多,二是LM2596这种非同步整流的芯片可靠性要比同步整芯片要高。总体来说,是牺牲一点体积和效率,获得更好的可靠性。
开始画电路图,电路板设计,20年前就熟悉的PROTEL FOR DOS,如今已发展成ALTIUM DESIGNER,给机会自己重新熟悉和学习。
刚打完球回来,继续,设计好的电路图:
买元件回来
这是非常稳固的双USB座。绝不亏待自己啊
滤波电感和车充配件。
贴片的元件。
25V470UF的电解电容
680U,10V的钽电容,具有体积小,容量大,等效串联电阻小的特点,一颗就可以顶一个廉价车充的成本,俺一个车充里用三个,绝对的发烧级电源。
准备好精密的测量工具:游标卡尺,准备量啊量啊量!很枯燥的……
首先要定一下大致外观,才能设计出电路板的形状,在网上搜啊搜啊,看别人设计的车充外形,没有一个喜欢的,现成的外壳又容不下我的双LC设计体积要求。
某天看到神舟十号的图片,觉得还不错,就以这个为目标吧。就是图中左侧部分。
最后设计好的电路板图是这样的双面电路板。
用尽量多的铜箔来散热和做超宽导线,不是随便的自动布线,花费了很多功夫调整。
直接把图纸传给电路板加工厂打样,几天就可以得到精美的电路板,工业的发展,已经不需要自己用三氯化铁腐蚀电路板了。
焊接,对我来说当然是没有难度。
发个好玩的神器,USB口电流电压表,淘回来的,能交替显示电压和电流,可以很直观的显示测试手机充电时的电压和电流。
我的手提电脑的左边,不充电时电流是0A
电压是5.10V
电脑的左边,显示刚好是倒过来了(下面的图中倒过来的都是电脑的左边),手机充电时只提供0.44A的电流,当然会充得很慢的。
充电时USB口的电压只有5.02V了。
电脑的右边,充电时只有4.91V电压
右边的USB口可以提供0.82A的充电电流,HP SPECTRE XT的两边USB充电电流是不一样的,而且右边这个USB口在不开机的时候是可以给手机充电的,是个超大容量的移动电源哦。
充电电流会有轻微的跳变。
华为MATE S原装充电器,充电时显示5.05V
充电电流也是0.84A,当然这个电流是会变的,在手机电量很低的时候,可以到达2A,85%以下一般在1.6A,而在85%以上时会降到0.6A左右,将要充满的时候更低一点。
另一个好玩的神器就是USB口的LED灯,也是淘回来的。大概会消耗0.3A电流,在DIY的时候可以方便的测试USB电源是否接反,有充电宝的时候,是个很好的电筒。
现在应该发测试性能图片的,可是发现当时没有拍充电测试的图片,那就先卖个关子吧,先说说外观设计,后面再补上全面的测试电流和测试电压过程。
以前觉得吧,能设计电路板,已经是很好玩了,到最后“裸奔”也玩得很有意思,这就是典型的技术男思维,大部分的DIY也到此为止,没有象模象样的产品,这次要求不一样了,我还有一个分享的目标,别人是绝对不会象我这个技术男一样看法的,没有外壳的话,只能是个毫无吸引力的半成品!
3D设计,对我来说是一个陌生的领域,人到中年(过了四十啦),有那么点缺少跨入陌生领域的锐气,可是有一种要突破自我的冲动,强逼自己去学习一样新的技能,为的只是得到一样完全自己想要的东西,不求人!
3D设计的软件有很多种,著名的有UG,CREO等,得益于现在互联网的发展,很容易就能找到软件、视频教程、论坛,你只要肯花时间听、看、摸、做,绝对能成为独挡一面的高手,而且随着现在3D打印技术的兴起,会有越来越多的人跨界学习3D设计技术,是一个很有吸引力的兴趣点。
我自学的是CREO 2.0,参数化的设计,你想要的东西,只要输入参数,立体的物体就会呈现眼前,让我觉得眼界大开、脑洞大开,可玩性非常强。但我还不是高手,如果你也想学习,可以去搜索一下野火论坛,那里有你想要的。
经过漫长的学习,不断的修改,画成了这样:
其中设计了三个小孔用作散热孔,既作为发光二极管的透光显示,又用于散热。
设计好以后,另存为*.stl文件,就可以到某宝上找到3D打印服务,不出几天,就有现成的外壳了。
好玩指数绝对是五星级!
内外合璧
与电脑设计图一起
在家里接个12V仿点烟器座,测试一下电流电压,接IPAD MINI充电,电流达到1.92A。
看到发光LED是临时用了白色的,后来改成了红色。
电压仍维持在5.05V。
PC20151011 2015/11/09 18:39:53 发表在 12楼
膜拜,楼主应该开发一些车载电子器材,造福广大车友
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