USB разъем в машину. Стационарный USB-разъем в автомобиль своими руками Питание usb в автомобиле

До недавнего времени USB разъем в автомобиле считался чуть ли не роскошью. Отсутствует такой разъем и во многих современных моделях, не говоря уже про машины, выпущенные 10-15 лет назад. В этой статье я расскажу, как из 12 вольт бортовой сети получить 5 В для USB разъема.

Многие устанавливают себе в авто различные устройства с питанием от прикуривателя – видеорегистратор, GPS навигатор, а еще периодически нужно подключать зарядное для телефона. А т.к. гнездо прикуривателя одно, покупают разветвитель, но это не выход из положения, провода, тянущиеся через приборную панель мало того, что отвлекают и мешают, могут стать причиной ДТП.

Как правило все эти устройства рассчитаны на напряжение 5 В (стандартное напряжение интерфейса USB), а преобразователь из 12 в 5 вольт содержится в штекере каждого из этих устройств. Я предлагаю установить в машину один источник питания на 5 В и от него посредством USB, mini USB разъемов питать все необходимые устройства.

Обновление от 30.07.2015.
Информация из статьи актуальна и сейчас, но появилось альтернативное решение – готовые USB адаптеры с подключением к сети 12 В. Речь идет не о переходниках в прикуриватель, они были на рынке и в момент первой публикации, а про самостоятельные устройства-преобразователи.

Устройство состоит из двух модулей. Корпус с наружной резьбой выполнен в виде патрона прикуривателя и в него вставляется переходник USB с двумя разъемами. Производитель заявляет следующие характеристики:

Выходное напряжение: 5 В;
Выходной ток: 3 А.

Купить на AliExpress

В отличие от предыдущего варианта данное устройство имеет цельную конструкцию и подсветку c цветом на выбор: красный, зеленый, синий, оранжевый, белый.

Заявленные характеристики:

Входное напряжение: 12 – 32 В;
Выходное напряжение: 5 В;
Выходной ток: 1 А; 2,1 А.

Купить на AliExpress

Адаптер имеет съемный фланец с отверстиями под винты, что не добавляет ему эстетичности, но его можно установить и без фланца. Обратите внимание, что разъемы USB имеют разный выходной ток. Характеристики:

Входное напряжение: 12 – 24 В;
Выходное напряжение: 5 В;
Выходной ток: 1 А; 2,1 А.

Купить на AliExpress

Конструктивно адаптер отличается от своих круглых собратьев тем самым усложняя монтаж. Но внешне имеет приятный вид и должен хорошо вписаться в интерьер автомобиля. Технические параметры:

Входное напряжение: 12 – 24 В;
Выходное напряжение: 5 В;
Выходной ток: 3,1 А.

Купить на AliExpress

Вот такие сейчас доступны USB адаптеры. Их легко установить. Подключить можно в цепь питания прикуривателя и, пожалуйста, имеем полноценный USB разъем в машине. Но есть небольшой нюанс – данные адаптеры не имеют отдельного (кабельного) выхода на 5 В. Это важно для постоянно установленных устройств, например, видеорегистратора. Таким образом старая часть статьи еще не утратила своей актуальности. Читаем!

Моделисты для питания авиа-, авто-, судомоделей используют UBEC. Что это такое?
UBEC Universal battery elimination circuit – это импульсное устройство бортового питания, на выходе которого 5 или 6 В.

Выбор пал на TURNIGY 3A UBEC с помехоподавлением. Покупал на HobbyKing . Также доступен на Паркфлаере .

Преобразователь TURNIGY 3A UBEC имеет тепловую защиту. Экранированный корпус служит для подавления помех. Обладает высоким КПД – 92%, минимальная разница между входным и выходным напряжениями всего 1,22 В.

Сердцем данного преобразователя является чип MP1593DN, даташит можно скачать в конце статьи.

Технические характеристики преобразователя TURNIGY 3A UBEC:

Входное напряжение: 5,5 – 23 В;
Выходное напряжение: 5 В или 6 В, устанавливается переключателем;
Выходной ток: 3 А;
Размеры (ДхШхВ): 51х16,6х8,5 мм;
Вес: 11,5 г.

Вот таким я его получил (пакетик уже вскрыл, не удержался):

В комплекте – инструкция и, собственно, сам UBEC. Для сравнения положил рядом USB флешку:

Перемычка уже была установлена на 5 В, на плате есть маркировка как переключить выходное напряжения на 5 или 6 В. Напомню, что нам нужно 5В! На следующих двух фотографиях видно эту маркировку. А также что скрывается под экраном. Спасибо за эти фотографии Кириллу Родионову с паркфлаер , не пришлось разбирать свой преобразователь.

Для дополнительной защиты, если вдруг преобразователь выйдет из строя, чтобы на выходе не оказалось 12 В, установил стабилитрон 1N4734 (даташит в конце статьи): напряжение стабилизации 5,6 В; мощность рассеяния 1 Вт, ток стабилизации 45 мА. Вот такой набор был куплен на ebay:

Стабилитрон включается в схему параллельно выходу, катодом к плюсу «+». Катод на стабилитроне отмечен черной полоской:

Припаиваем стабилитрон, красный провод «+», к нему полоской. Дополнительно я припаял короткие проводники сечением 0,5 мм 2 , от них потом легче будет разводить схему. Предварительно одел кусочки термоусаживаемой трубки:

После усадки феном отдельных кусочков и общей трубки, одетой на стабилитрон:

Так как мне нужно питание для видеорегистратора и для зарядного устройства телефона, то необходимы два разъема – штекер mini USB и гнездо USB.

На ebay нашел замечательный переходник – USB A Female to Mini USB B 5Pin Male left angle adapter . С одной стороны у него угловой разъем mini USB, а с другой гнездо USB:

Со слезами на глазах разрезал его пополам:

Из-за освещения фотографии сделаны на разных столах.

Красный провод плюс «+», а черный минус «-». На всякий случай, проверил согласно цоколевки разъема:

Взял провод с учетом прокладки его за декоративными элементами салона. Для разъема mini USB длина провода больше, т.к. видеорегистратор установлен в верхней части лобового стекла. Для стандартного USB провод короче, выведу его куда-нибудь на приборную панель, пока еще точно не решил.

Соединил провода, промаркировал, чтобы не запутаться. Аналогично одел термоусадочную трубку на каждый проводник и поверх одну общую:

Получились вот такие два кабеля:

Спаял, собрал все вместе, соблюдая полярность. Вот так выглядит окончательный вариант монтажного комплекта:

Осталось только установить данную конструкцию в машину, проложить провода и вывести в нужных местах USB разъемы. Подключать обязательно через предохранитель, можно через какой-нибудь штатный из неответственной цепи.

Во многих видеорегистраторах есть функция автоматического включения и выключения при подаче и пропадании питания. Это очень удобно. Поэтому если подключить преобразователь к цепи прикуривателя, то данная функция будет работать, т.к. питание прикуривателя зависит от положения ключа в замке зажигания. Но в таком случае, например, заряжать телефон от нового USB разъема в машине будет не очень удобно, нужно чтобы ключ зажигания был в замке.

Если для вас эта проблема не актуальна, подключайте UBEC в цепь прикуривателя. Иначе подключайте в цепь, не зависящую от замка зажигания, а чтобы сохранить функцию включения/выключения видеорегистратора задействуйте дополнительно реле:

На схеме показано автомобильное реле в общем случае, но оно может быть без гасящего диода и без нормально замкнутого контакта 87а.

Подведем итог. Преобразователь напряжения TURNIGY 3A UBEC идеально подходит для организации USB разъемов в машине. Выполнен он качественно, соответствует заявленным характеристикам при доступной цене.

Данный преобразователь обеспечивает 3 А на выходе, что теоретически позволяет подключить к нему до шести устройств. Согласно спецификации на USB интерфейс, максимальный ток, потребляемый устройством должен быть не более 0,5 А, для USB 3.0 не более 0,9 А.

Список файлов

Совершенно недавно USB разъем в автомобиле был чуть ли не роскошью. Отсутствует такой разъем и во многих современных автомобилях, не говоря уже про модели, выпущенные 10-15 лет назад. Представляем вашему вниманию встраиваемую розетку на 2 USB. Данное дополнение является незаменимым устройством для вашего автомобиля. Первый разъем обеспечивает ток в 2,1А, а второй — 1,0А

Устройство обладает аккуратной элегантной геометрией, черный цвет не испортит цветовую гармонию вашего салона. Разветвитель изготовлен из прочного нейлона и метала, корпус полностью герметичен и не боится пыли и влаги. Дополнительную уверенность придает защитная резиновая крышка которая обеспечивает водонепроницаемостью USB разъемам. Устройство монтируется на практически в любое удобное для вас место с помощью зажима-закрутки, который входит в комплект.

Адаптер отлично подходит для модернизации авто, мото транспорта, лодок или специальных приборов, с напряжением бортовой сети 12-24В. Также в комплект входят клеммы, с помощью которых устройство подключается к проводке бортовой сети.

Характеристики:

Максимальное напряжение: 10-26V
Материал: прочный полимер, металл
Размеры: 36х44мм
Гарантия: 1 год.

Комплектация:

1 х разъем 2 USB в авто водонепроницаемый
2 х коннектора для подключения проводки.

Купить Marine Car H-Quality Waterproof 2.1A 1A Dual 2 USB мозможно у нас на сайте, достаточно оформить заказ и дождатся звонка оператора.

В продаже существует большой ассортимент автомобильных USB-разъемов, подключаемых к прикуривателю автомобиля. Но не всегда это бывает удобно, к тому же при таком немалом количестве USB устройств, так тесно вошедших в нашу жизнь, вполне неплохо было бы иметь в автомобиле стационарный разъем, не занимающий место в розетке прикуривателя. Об одном из способов как это можно сделать, и будет рассказано в этой статье.

Необходимы материалы и инструменты:
- Стандартный USB-разъем с питанием на 12 вольт;
- Кусок пластика;
- Карбоновая пленка;
- Металлические зажимы и стяжка;
- Паяльник с припоем;
- Нож;
- Отвертка;
- Наждачная бумага.

Шаг 1. Разбираем разъем.

Из стандартного разъема нам понадобится только электронная его часть, корпус не нужен. Поэтому смело разбираем его и достаем плату.

Шаг 2. Передняя панелька.

Поскольку розетка будет вмонтирована в торпеду, делать весь корпус для электронной части необходимости нет, можно ограничится лишь лицевой его стороной. Вырезаем нужный нам по размерам кусочек пластика, внутри него прорезаем прямоугольное отверстие под сам разъем. Если присутствует светодиодный индикатор, то делаем отверстие и под него. Края пластика проходим наждачной бумагой.

Для улучшения внешнего вида можно сверху наклеить кусочек карбоновой пленки.

Шаг 3. Сборка.

С помощью металлической стяжки плата с разъемом крепится к внутренней части пластиковой панельки. Желательно, чтобы разъем входил в панельку с минимальным зазором.

К задней части пластиковой панельки крепятся металлические зажимы:

Розетка устанавливается на отведенное ей место и фиксируется зажимами:

И устройство готово к работе:

Эта зарядка примечательна тем, что не вставляется в гнездо прикуривателя, а устанавливается вместо него либо врезается в панель. Покупая автозарядку не за 1$ (как в прошлый раз), рассчитываешь получить что-то более-менее нормальное - буду её подробно изучать…

Резиновая заглушка закрывает не только USB гнёзда, но и синий светодиод, что скорее плюс.
Установочное отверстие 29мм, глубина установки с клеммами подключения 65мм

Прежде, чем зарядку нагружать, было решено в начале её разобрать, чтобы иметь представление об установленных компонентах и не спалить её преждевременно.
Разбирается зарядка без глобальных разрушений - сзади донышко слегка проклеено и скальпелем снимается.

Светодиод неожиданно оказался прямоугольным.
Традиционно срисовал схему зарядки.

Собрана зарядка на базе CX8505 (Step-Down 30V 3A 350kHz Up to 95%)
Примечательно, что преобразователь синхронный.

Рабочая частота преобразователя действительно 350кГц

Амплитуда пульсаций на выходе при нагрузке 2А всего 40мВ

Теперь подробнее о проблемах…
Встроенного предохранителя нет - придётся ставить внешний 1,6-2А на проводах подключения.

Отсутствует защитный стабилитрон (супрессор) на выходе, т.е. при пробое микросхемы, полное бортовое напряжение пойдёт на USB

Отсутствуют какие-либо фильтры - не исключено возникновение помех. Желательно поставить фильтр по входному питанию.

Входной конденсатор HUAHONG CD110 100мкФ 50В (измерено 90мкФ 0,6Ом) работает с перегрузкой по току.
В соответствии со спецификацией, для него допустим действующий рабочий ток всего 210мА, а реально при нагрузке 2A, через него течёт действующий ток свыше 1А, при этом он естественно сильно разогревается.

Производителю надо было туда ставить нормальный LowESR конденсатор 330мкФ 35В.

Дроссель 85мкГн намотан на сердечнике D10.2/5.08/3.96 (-26) проводом 0,6мм 46 витков, который на таких высоких частотах работает неэффективно, поэтому производителю пришлось сильно увеличивать индуктивность для уменьшения нагрева сердечника. Оптимально было-бы использовать кольцо из высокочастотного материала (например -52).

Емкости конденсаторов C1 и C2 почему-то перепутаны местами (по сравнению с официальной спецификацией).

Проверка
Ток холостого хода на входе 7мА
Напряжение холостого хода на выходе 5,23В (по USB тестеру 5,17В)

Проверка нагрева в открытом виде при температуре окружающего воздуха 22°С
- Ток 2А, дроссель 71°С, конденсатор 62°С, микросхема 65°С (реально ещё выше, т.к. корпус мелкий).
В закрытом виде нагрев элементов существенно возрастёт, но работать должно нормально.
- Ток 2,5А, дроссель 89°С, конденсатор 75°С, микросхема 80°С
В закрытом виде будет перегрев элементов и зарядка длительно не выдержит такую работу.
- Ток 3А температуры перевалили за сотню и тестирование было прекращено.
- Ток 3,5А очень кратковременно без измерения температур
- Ещё больший ток не тянет - на 3,6А срабатывает токоограничение и напряжение сразу проваливается.
- Выходной ток КЗ - 5,2А (кратковременно)

Проверка нагрева корпуса в закрытом виде при температуре окружающего воздуха 22°С
- Ток 2,1А максимальная температура корпуса 48°С
- Ток 2,5А максимальная температура корпуса 59°С

Замер КПД, напряжения фиксировались непосредственно на контактах запядки

Попытка поднять КПД преобразователя до заявленных 95% заменой дросселя и входного конденсатора успехом не увенчалась - эффективность заметно возрастала только на токах свыше 2А, что не имеет смысла в зарядке на 2,1А.
В итоге, заменил только входной конденсатор на 470мкФ 25В (для снижения его нагрева), поставил супрессор 1.5KE6.8 на выход и закрепил детали герметиком.

Теперь подробнее о подключении
Один из помощников

В комплекте идут клеммы под провод 2,5кв мм (синие). Это слишком толстый провод для такой зарядки - с большим запасом хватит 0,75кв мм

Просто так взять и зажать этот провод в клеммы - нельзя, т.к. они просто не будут держаться.
Но есть одна хитрость - использовать дополнительно штыревые наконечники нужного размера (в данном случае 0,75)

Провод обжал сначала ими

Затем их зажал в клеммы

Для указания полярности, дополнительно надел красную термоусадку на плюсовой провод

И закрепил изоляцию

Надел ферритовый фильтр помех

В сборе

Или так

Чтобы феррит не бился о панели, обмотал его мягкой лентой для жгутования

С другого конца добавил держатель предохранителя

Теперь можно ставить в авто вместо гнезда прикуривателя либо вырезать новое установочное отверстие.
Себе делал так…
Выбрал место под установку

Снял защитный чехол ручки КПП

Разметил место при помощи снятой гайки и маркера

Высверлил по контуру

Подровнял полукруглым напильником, вычистил опилки пылесосом, мешающую изнутри пластмассу срезал ножом (на фото ещё не срезана)

Поставил, затянул гайку

Подключил параллельно штатному гнезду прикуривателя
Обычно соединения паяю, но тут токи небольшие и банальная скрутка работает нормально

Православная синяя изолента отказалась липнуть на холоде, пришлось мотать буржуйской

И зажгутовал

В нужных местах закрепил стяжками

Готово

На всё ушло 2 часа
Если что-то не понятно - спрашивайте.