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打算做一批车充,征集大家的意见

时间:2017-07-21 21:26来源:数码之家 作者:jimsboy 点击:
好久都没有做点东西了,心里和手都有点痒痒.但是太复杂的,没时间,而且自己DIY的并不一定便宜,更要命的是外观也很难做好。在华强转了几圈,发现车载充电器这东西还是可以做了玩玩的,因为市场上买回来的东西实在不像话,像话的又很贵。因此决定自制一款质量和
  好久都没有做点东西了,心里和手都有点痒痒.但是太复杂的,没时间,而且自己DIY的并不一定便宜,更要命的是外观也很难做好。在华强转了几圈,发现车载充电器这东西还是可以做了玩玩的,因为市场上买回来的东西实在不像话,像话的又很贵。因此决定自制一款质量和价格都靠谱的车充。考虑到个人的能力有限,因此发到这里,让有兴趣的朋友多多提意见进行改进。同时看看有没有坛友愿意一起来做一批,独乐乐不如众乐乐嘛。
以下是个人的想法
1.现在手机电池越来越大了,所以怎么也得2A打底吧。即输出电流不小于2A。
2.大小车通用。也就是能工作于12-24V,最高工作电压不小于28V
3. 工作可靠,发热量小
4. 不干扰收音机和导航等其他电子设备
5. 外观小巧,方便把点烟器上面的盖子盖上
    由于需要体积小巧,并且还要能达到2A以上,那么这个电路的工作频率必须比较高,同时最好是使用同步整流的芯片以减少整板的发热量。百度一下,发现同步整流的芯片耐压都比较低,大部分都在28V以下。而大车的正常工作电压都在28V的样子,这种应用太危险,不能接受。通过不停地搜索,找到一个FR9833的芯片,它的耐压32V,虽然和28V只有4V的差距,裕量也比较小,因此在输入端增加了一个30V的TVS(瞬态抑制二极管),用于保护芯片。
    FR9833是台湾天钰的一个同步整流芯片,在网上问了一下报价,这东西还不到0.9元一个。真可谓白菜价。就先暂定是它吧。
    选好主芯片,就该选一个外壳了。网上有大把的车充外壳出售,但在这一环节,我被浇了N盆冷水,我选了几个还说得过去的外观,但是他们一听我是想着DIY之后,都TMD不理我了!!!唉,这帮家伙,只好用马云的话安慰自己一下:今天你对我爱理不理,明天我叫你高攀不起。最后我选中了这个外壳。这个外壳上面有一个USB口。同时还可以出一条线。外观嘛,我感觉还行。那个出线口我是又爱又恨。因为多一个出线口。就可以一边给手机充电一边给导航等电子设备供电,恨的是如果给它接上一条线,感觉很不简洁。但是别人又不愿意理我,只能先凑合了。等有了好外观的时候再换吧。
打算做一批车充,征集大家的意见

外壳定了,主芯片也定了,那就该设计电路了。根据目前我对市场上车充的了解。市场上大部分车充都是以34063为主要芯片的车充,这种车充的实际供电电流在700mA以内.这种东西主要是作为车载电子设备的供电附件赠送的,除了电流小了一点,其他问题不大。其他的充电IC,粗的又可以分为两类。一种工作频率为100-150K的低频率车充芯片,另一种就是工作频率在340K左右的车充芯片。前一种一般都是采用非同步整流,效率比较低,由于工作频率低,就必须采用大体积的电感和电容,整体体积就会比较大,但低的频率带来的好处就是干扰比较容易控制。也就是更容易过认证。另一种是340KHz左右的,由于频率高,所以体积可以做小,但是干扰则比较头大,不太好过认证。“幸运”的是,国内这一块基本没有什么人管,所以很多人反映车充会干扰收音机,主要就是这个原因。

    我们自己要做一个车充,当然就不希望它干扰其他电子设备。由于体积限制,就必须使用这种频率比较高的芯片。所以整个设计的主要内容就两个,一个是降低干扰,第二就是提高可靠性。整个电路就是以FR9833的基本电路为核心,在它周边添加了一些必要的保护,就构成车充的电路图.

    相比基本电路,主要做了以下改进:
    1.和常规的电路设计一样,电源进入车充之后,首先要接一个保险丝。由于板子太小,无法采用普通的玻璃管保险丝,只能采用小体积的贴片保险丝,作为安全的第一关卡,保险丝是万万不能省略的,因此我给它选择了美国力特的贴片快速熔丝。这小小的东西,价格却比玻璃管的贵了不少,所以在很多车充里边,这个保险丝就被省略了,直接用一个小电阻代替。这一举动可以节省3毛钱,却给安全带来了隐患。
    2.在保险丝的后面,我放置了一个30V的瞬态抵制二极管,它是一个保护器件,作用是吸收汽车供电线路上的一些尖峰电压,汽车工作时,有时会产生瞬间的高电压,这个高电压会对用电设备造成伤害,就像这个车充里的芯片,它的最高允许电压是32V,如果没有这个保护管,那么万一产生的高压超过了这个值,那么就可能引起车充的损坏,而这个保护二管则可以将这个瞬间的高压吸收掉,从而保护后级电路的正常工作。
    3.在电源输入端增加了一级滤波电路,前面说了,这种高频率的车充比较头大的问题就是容易产生干扰,滤波电路由一个电感和两个电容构成,这样可以防止干扰信号通过12V的电源线传播出去.
    4.在5V输出端,增加了一个磁珠,它的作用也是防止高频的干扰通过5V电源线传播出去,这样就可以将干扰控制在一个很低的水平.
    5.在5V输出端,还增加了一个5V的保护管,用于防止车充异常时输出高电压将正在充电的手机烧坏.
    6.在5V输出端,增加了一个固态电容,固态电容有着很优秀的性能,可以明显降低输出的纹波,提高电源质量.

  前面说了,为了减小体积,我们采用了一个工作频率比较高的电源芯片,这种芯片的干扰是个比较头大的问题。电感作为能量的交换中心,它是一个重要市面上常见的电那么再多的努力也是白搭。电源里常用的电感有下面几种
  第一种,称为工字电感,这种电感的剖面像“工”字,从磁路示意图可以看出,它的磁路大部分暴露在空气中的,即图中红色的部分,因此会产生很强的干扰。但它的制造简单高效,因此价格便宜。
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  第二种电感叫屏蔽电感,它实际上就是工字电感外边加了一个层蔽罩,从图中的磁路示意可见这种电感的干扰就是比较小的,由于需要额外的工序,价格也比较贵。
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  第三种电感叫环形电感,它就是一个绕了线圈的磁环,从磁路来看,它的干扰也是比较小的。这种的还没怎么见过贴片的,常见的都是插件的。但这个电感比较难生产,特别是小体积的,全靠手工绕线,价格比较贵。
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  在这个设计中,我本来是选用的第二种电感,但是等板子回来之后发现,由于结构问题,这种电感焊上去之后,它会挡住弹片造成无法组装,最后不得已,采用了环形电感。由于工作频率比较高,不能采用常见的铁粉芯的环形电感,而必须采用一种叫铁硅铝磁芯的电感。这样才能有更高的效率和更小的体积。

  设计完电路之后,就是画电路板,投板,然后等待。这是刚做好的线路板。和1元钱相比,是不是比较小啊?
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什么也别费话了,焊板吧。过程太简单,直接焊好的板子。正面和反面,手工焊的比较丑,先凑合着看吧。


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焊完了,接下来的事情就是测试了
先测空载,空载电压5.30V,正常;空载输入电流13mA,比预期的大,用具体的数字来说吧,如果你的车一直放在那里不开,并且你的点烟器一直有电(这种车目前主要见于福特的车),那么5个月之后,你的电瓶就没电了。很显然,这种担心有点多余。
测试转换效率
这是12V输入1A输出时的状况。效率约91.9%
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这是12V输入2A输出时的状态,效率87.1%
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这是24V输入2A输出时的状态,效率85.6%
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总体效率不算高。感觉这货根本不是同步整流,而只是把二极管集成进去了。
看一张满载时的热像图吧
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芯片温度84.4度。周边温度60多度,还算是正常。毕竟已经满负荷了。
带2A的负载直接启动,能正常工作,说明芯片的带载能力还是不错的。
纹波测试
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带2A的负载,用50欧的半柔线直接焊在输出端进行纹波测试
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结果很漂亮,噪声小于30mV。开始我都以为没有焊好。但实际结果就是这么小。
输出频谱测试
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这是测试环境
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这是测试结果。图中可以看到三个比较明显的尖峰,分别是开关电源开关频率326k以及它的两个谐波,频率应该是652kHz和978kHz这两个频率落在了收音机的中波频率范围。可能会对这两个频率有影响,但是否有干扰还得用收音机去实测一样。根据经验,这个频率想发射出去,天线少说也得有几十米长,车充上完全不具备发射的条件,所以估计影响中波的可能性不大。更高频率的地方,基本没有测量明显的峰值,也就是说,这个车充对外的干扰的可能性非常小。
足电流,安全保护也做到位了,干扰也没有,这个车充走这几个方面,基本可以秒杀市面上95%的车充了。而它的成本在我看来仍然是非常低。下面是我目前打探到的成本,由于有些东西我是买的样品,所以价格可能偏高,如果有知道批量价格的,麻烦知会我一下,回帖或PM都行。
项目 价格 备注
外壳 0.8元  
FR9833 0.88  
磁珠3A大电流 0.1 村田
滤波电感 0.4 屏蔽,样品价
功率电感 0.7 10mm铁硅铝磁芯
10uF/50V陶瓷电容3个 0.3  
22uF/10V陶瓷电容2个 0.2  
固态电容560uF/6.3V 0.25 网上报价
TVS保护管2个 0.36 网上报价
保险丝2A 0.3 力特
USB座铜质 0.3 样品价
其他小电容电阻LED共计11个 0.16  


共总加起来4.75元,贴片费1元撑死了。组装测试算5毛够了吧。加起来6.25元。成本价在6.25的车充已经非常不错了。就算上外接一条短线,也就是再多个块把钱的事。由于我对器件的价格不太了解,所以批量做的话,这个价格只可能偏高不可能偏低。
所以有没有对这个车充有兴趣的,不管是对它有改进建议的,还是对里边器件有更优报价的,或者打算要一个这种车充的。请顶一下帖子。如果能统计到100个的话,那就可以尝试做一批了。感谢大家的围观。
补充:
我这次打算做这样的车充,目的当然不是为了赚钱,就是为了和大家一起分享一个好的产品。在8月15号发现成本算错了,上表漏算了PCB的价格,为0.32,其他地方计算有点出入,总成本为6.5元,而不是之前说的6.25元.因此预售价可能会在6.5元的样子。就像众筹一样,如果筹到100个以上的需求量,那我就去做,不管盈亏,做完就知道哪里有什么问题了。当然,6.25是不带线,仅有一个USB口的。但我仍然想把线引出来,短的估计也就贵1块钱的样子。目前我想到的是两种1.30厘米长的 MicroUSB,可以直接充手机的那种。2.再额外引一个USB座子出来,这样也就是双头了。
打算做一批车充,征集大家的意见
由于我忘了占楼,而且这个帖子里的图已经满了,有的问题会在28楼继续回复。由于我这个想法从过完年就开始了,直到现在才动手实施,也够拖拉的,因此本次活动的车充就起名为MOJI车充 你可以记为磨叽车充,也可以记为墨迹车充。由于板子出了问题,需要重新做板,东西做好后我会放在别人的淘宝店里估计要到8月底才能出来,到时候请去淘宝搜索MOJI车充https://shop113982105.taobao.com/。告之是论坛过来的,免组装费,0.5元。哈哈。
8月23号最后核价,USB头只有铁质外壳的,铜质的需要订货,50000个起。所以USB头价格由预计的0.3变成0.15,其他小器件在估价时比预期的高。增加了一个USB口的充别识别IC,多了0.55元。贴片的数量太少,摊到每个头上要1元钱。第二个USB口需要1块钱。
所以最后的价格 含USB充电识别IC的,不带第二USB口的仍然是6.5元 带第二USB口的 7.5元。
东西现在已经备齐。明天就让人家安排生产.
注:对收音机的干扰测试补在70楼
       改板之后的测试在166楼。测试通过。
  公告补发28楼


本楼为活动用于汇报进展。
到13号已经超过100个,目前在安排制作,感谢大家的支持和信任。
最新进展:批量板回板后发现测试不合格。出成品日期向后推10天。
     目前已经分析出来,是PCB的问题,正在加紧时间制板。 
     根据坛友的反馈,这个车充外接USB母座,像右边那种一样。不过外壳是白色的身子蓝色的圈,左图黑色的无法透光,指示灯看不到。
     由于重新制板,就顺便留了一个USB充电识别芯片,根据规格书,这样可以加快给手机充电的速度。
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关于有坛友说温度是不是过高了?会不会损坏。
因为我是用红外测温仪测的,如果用热电偶估计测不过这个温度,当然,我也改进了PCB,但现在还没有回板,还不知道结果。
为了验证过温会不会损坏。我给它做了一次破坏性的试验:在输出直接接1.5欧的电阻,电流将超过了3A。过一会儿,芯片自动保护,输出电变成间断输出。

新鲜出炉的干扰测试结果
 
 
前面测试的时候通过频谱分析仪扫到了三个峰值。开关电源工作频率325kHz,干扰就应该是325k ,650k和975k。其他频率上都很干净。但这几个峰值到底有多大的影响,我没办法评估,也没有更好的测试条件。所以只能实践一把了。
根据前面的测试结果,这三个频率有两个在中波的范围。其他地方没有,所以这个车充就算有干扰也只会干扰到中波的两个频率。但干扰程度到底如何,我采用最简单的办法:用收音机实测。
我借来了一台德生的12波段收音机,德生在国内也算是名牌了,质量和灵敏度都还是不错的。
因为车机主要就是AM和FM波两个波段,我主要也就是测这两个段。
FM波段比较好测,先不给车充供电,从88扫到108MHz,听一下有几个台以及每个台的状况,然后打开车充电源一,再扫一遍,结果和预期的一样,没有干扰。
但是AM波段就不那么好办了,目前环境的干扰太大了,AM波在深圳这种地方基本无法收听。完全收不到电台。因此我必须先制造出一个“电台”然后用车充靠近它,看它是否有干扰。我把家里的信号发生器翻出来,把频率调到650kHz,同时打开AM调制,调制频率1000Hz。根据收音机的原理,我如果把收音机调到650k,就能听到1000Hz的一个声音。为了能把这个信号发出来,我找了一捆电线,把信号发生器的输出端接在上面。然后调节收音机,果然在700k附近听到了这个声音,关闭信号源,声音消失。说明收音机已经正确收到了我的发射信号
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然后我把车充通上电,然后让车充接近和远离收音机来观察收音机受干扰的程度。经过测试发现,如果这个地方没有电台(这时收音机内的放大倍数最大,灵敏度也最高),在车充距离收音机40cm处,收音机就能收到一点点信号。如果这个地方有台。那么影响范围就非常小,直接贴在收音机天线处都只能听到非常小的干扰。
所以我的结论是:这个车充对AM波的两个频率是有影响的。一个是640-660kHz之间,一个是965-985kHz之间,如果你有喜欢的电台频率正好在这个范围,信号又很弱,那么就有可能影响到收听。否则都是OK的。

 

(责任编辑:admin)
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