Встраиваемая автозарядка USB на 2.1А + установка

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.
img.jdzj.com/UserDocument/2012Y/yyh0916/Document/20121027111151.pdf
Рабочая частота преобразователя действительно 350кГц

Амплитуда пульсаций на выходе при нагрузке 2А всего 40мВ


На выходе установлен танталовый конденсатор 22мкФ 10В (измерено 19мкФ 0,7Ом) — в данном случае это вполне оправдано, т.к. рабочая частота высокая (350кГц), а действующий рабочий ток конденсатора относительно небольшой (менее 0,1А) за счёт большой индуктивности дросселя.
Некоторые особенности применения танталовых конденсаторов можно почитать тут
www.compel.ru/lib/articles/tantalovyie-kondensatoryi-osobennosti-primeneniya

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.
www.ecom.cz/open_sheet/sheet_name=D42738
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.

Достоинства: внешний вид и качество изготовления, неплохой КПД, честные 2,1А.
Недостатки описаны в статье.