Тест сетевых и автомобильных зарядных устройств IPPON.

Недавно я разработал автомобильный USB источник питания. Но статья будет совсем не о нем. В процессе разработки я ознакомился с двумя стандартами: ISO 16750-2, ISO 7637-2, которые подробно отвечают на часто задаваемый вопрос «Какое напряжение в автомобиле», а потом познакомил с ними десяток покупных USB зарядок разных производителей. Здесь ( , ) и там я видел статьи о разработке/доработке/запиле готовых источников для автомобилей, где авторы не задумываются о таких вещах, как защитные цепи. В моём источнике схема защиты получилась сложнее самого источника, т.к. пожар в машине - это, безусловно, неприятно. Как показали себя испытуемые и почему выжил только один - в этой статье.

Зачем нужна собственная зарядка

Кто-то спросит: «А зачем разрабатывать собственную зарядку, если полно готовых устройств?». Как и многие автолюбители, в машине я пользуюсь несколькими дополнительными устройствами, для которых не предусмотрено штатное питание. Сложившаяся ситуация на рынке источников питания для автомобиля - использование разъема прикуривателя для всего на свете. В итоге - провода по всему салону, непонятно, включен регистратор или нет... Наверное, для большинства пользователей это удобно, но не для меня. Внезапно захотелось иметь розетки USB, чтобы любое устройство заряжалось быстро как дома, чтобы в прикуривателе ничего не торчало и не мешало закрыть шторку около селектора АКПП. Захотелось, чтобы регистратор просто включался и работал во время движения, а задние пассажиры не ломали ногами его адаптер. Ничего готового, к счастью, не нашлось - и вот я уже рисую схему!

​Список тестируемых устройств

1. Gerffins CC02
2. Samsung Сar adapter
3. Phantom PH2163
4. Deppa Ultra duo
5. Ginzzu GA-4415UW
6. Stark CC2USBSTWH
7. GAL UC-1127M
8. Ginzzu GA-4015UB
9. Pockets SPECHR-011
10. Belkin RoadRockstar
11. Мой 4USB

Тестирование

При проведении испытаний я старался следовать рекомендациям двух стандартов:

1. ISO 16750-2 , Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment - Part 2: Electrical loads
2. ISO 7637-2 , Road vehicles - Electrical disturbances from conduction and coupling - Part 2: Electrical transient conduction along supply lines only. Местный аналог - ГОСТ 28751, Электрооборудование автомобилей. Электромагнитная совместимость. Кондуктивные помехи по цепям питания. Требования и методы испытаний.

К сожалению, оборудование позволило сделать не все интересные тесты - высоковольтные и «быстрые» сделать не удалось. Однако, все устройства были препарированы, схемы защиты изучены, что дает возможность судить о сопротивляемости этим воздействиям.

Тестирование проводилось по двум схемам включения из стандарта ISO 7637-2:

1. Voltage transient emissions test
2. Transient immunity test

Описание тестирования

Voltage transient emissions test (ISO 7637-2:2004 4.3)

Этот тест предназначен для оценки устройства как источника помех в сети питания. Стенд, собранный по этой схеме, показан на первой иллюстрации.

1. Осциллограф (Keysight MSO-X 3104T 1GHz)
2. Пробник осциллографа
3. Эквивалент сети (самодельный, см. ниже)
4. Тестируемое устройство (источник помех)
5. Источник питания (Keysight DC power analyser N6705B)
6. Заземление

Где A - контакт источника питания, B - земля, C - конденсатор, L - индуктивность, P - контакт тестируемого устройства, R - резистор.

Их характеристики:

L = 5 мкГн (без сердечника);
Сопротивление между P и A: < 5 mΩ;
C = 0,1 μF на напряжение 200 В a.c. and 1500 В d.c.;
R = 50 Ω.

Сопротивление катушки вышло чуть больше указанного в стандарте, так что лабораторию по сертификации мне не открыть.

Сняты осциллограммы:

• в момент включения входного питания
• выключения входного питания
• помехи в режиме работы на номинальную нагрузку

Измерен полный размах напряжения, времена нарастания-спада не измерялись. В нормальном режиме измерена частота основной помехи (часто она была не одинока).

ВАХ

Состав стенда как в тесте Voltage transient emissions test. Измерено напряжение на выходе устройства при номинальном токе, потребляемый ток. Нагрузка имитируется тем же прибором N6705B - у него 4 порта, каждый со своим внутренним модулем, некоторые модули можно использовать как нагрузку. Номинальный ток потреблялся только с одного порта USB, для многопортовых устройств данные о КПД и максимальных помехах могут быть неточными. Сняты сопротивления проводов для ввода поправок.

Совместимость с разными устройствами

Проверялась возможность заряда Apple Ipad и Samsung Galaxy, измерялась величина входного тока.

Transient immunity test (ISO 7637-2:2004 4.4)

Эта схема включения предназначена для проведения тестов на устойчивость к переходным процессам. По этой схеме проведены все последующие тесты.

1. Осциллограф (внутренний осциллограф у Keysight N7973A)
2. Пробник осциллографа (в нашей конфигурации отсутствует)
3. Генератор тестовых импульсов (Keysight N7973A 60V 33A)
4. Тестируемое устройство
5. Заземленная поверхность(металлический лист серый)
6. Заземление
7. Опциональный резистор (в нашей конфигурации отсутствует)
8. Опциональный диодный мост (в нашей конфигурации отсутствует)

Импульс 2b (ISO 7637-2:2004 п. 5.6.2b)

Симулирует помехи от моторов постоянного тока, работающих в режиме генератора после выключения зажигания.

Импульс 4 (ISO 7637-2:2004 п. 5.6.4)

Симулирует просадку питания, вызванную включением стартера ДВС, исключая всплески, вызванные стартом.

Импульс 5b (ISO 7637-2:2004 п. 5.6.5)

Этот тест моделирует помеху «Сброс нагрузки», которая происходит в случае отсоединения батареи. Генератор продолжает отдавать ток зарядки, при этом остальные нагрузки остаются подключенными. Под грозный импульс 5а попало два устройства: №4 и №11. Оба сгорели. Потом я прочитал, что в современных автомобилях есть супрессор, и таких напряжений не будет. №4 выбыл из дальнейшего тестирования. Для всех остальных устройств вместо него использовался следующий импульс (LV124).

LV124/VW8000 2013-6:E-05 «Load dump»

Суть та же, что у импульса 5b, но он определен производителями Audi, BMW, Daimler, Porsche и VW. Взят из брошюры Keysight.

Direct current (ISO 16750-2 п.4.1)

Этот тест проверяет функционирование оборудования в пределах между минимальным и максимальным напряжением питания. Критерий оценки: класс A.

Overvoltage (ISO 16750-2 п.4.2)

Этот тест симулирует ситуацию, когда вышел из строя регулятор генератора, и его выходное напряжение превысило нормальные значения. Этот тест симулирует «прикуривание». Подавал напряжение 24В в течение 60с из п. 4.2.1.2. Критерий оценки: класс D.

Superimposed alternating voltage (ISO 16750-2 п.4.3)

Этот тест симулирует добавленное переменное напряжение поверх постоянного. Частота изменялась 50Гц - 10кГц - 50Гц, в стандарте до 20 кГц, у нас до 10 кГц, источник больше не мог. Критерий оценки: класс А.

Starting profile (ISO 16750-2 п.4.5.3)

Этот тест проверяет поведение тестируемого устройства во время и после старта. Критерий оценки: класс С. По сути, он такой же как Имульс 4 из ISO 7637-2, только дбавилась осцилляция на полочке.

Short circuit protection (ISO 16750-2 п.4.8)

Этот тест симулирует короткое замыкание входов и выходов устройства. Коротим все контакты одного USB выхода между собой, т.е. на землю. В стандарте предписано коротить на землю и на питание 12В, но у нас второй вариант невозможен, и я его не моделировал. Один раз это получилось случайно - так сгорел один из Ginzzu «GA-4015UB». Критерий оценки: класс С.

Reversed voltage (ISO 16750-2 п.4.6)

Этот тест проверяет устойчивость устройства к неверной полярности батареи когда используется вспомогательное пусковое устройство. Прикладываем -14В на вход на 60с. Критерий оценки: после замены сгоревших предохранителей класс С. Внешний предохранитель не использовался, был сожжен один 10А стандартный FUSE - на токе 33А это заняло 150 мс, что намного больше чем выдержало любое сгоревшее устройство.

Препарирование

Когда запах горелой электроники подвыветрился, я приступил к разбору всех этих устройств. Привожу все по порядку с комментариями о схеме защиты, схеме подключения USB разъема, общими впечатлениями.

Какие они внутри

Gerffins CC02

Лучшее из купленных устройств - на входе самовосстанавливающиеся предохранители, супрессор, LC-фильтр, диоды для защиты от обратного напряжения. Разводка аккуратная, устройство сильно усложнено, видимо, из экономии на микросхемах источников. Предусмотрены варианты подключения линий D+ D- к делителям напряжения для Apple, но закорочены. Написано, что разработано в США, изготовлено в Китае, собственность Евросеть. Не хотят у нас разрабатывать…

Samsung Сar adapter

LC-фильтр, плавкий предохранитель, после замены которого (пайка) устройство работает. Аккуратная трассировка.

Phantom PH2163

Входная защита не предусмотрена, взорвался электролит. Микросхема питания зашлифована (защита от копирования?), микросхему пробило.

Deppa Ultra duo

Плавкий предохранитель, после замены которого (пайка) устройство работает. На одном порту D+ D- соединены, на другом - делители. IC зашлифована. Аккуратная трассировка.

Ginzzu GA-4415UW

Защита не предусмотрена. На одном порту D+ D- соединены, на другом - делители. Плата сильно пострадала. Трассировка плоха - расположение дросселя и микросхемы. Зато англоязычным пользователям предлагают 4.8А против 3.1А для русских. В миллиамперах характеристики совпадают!

Stark CC2USBSTWH

Плавкий предохранитель, после замены которого (пайка) устройство работает. На одном порту D+ D- соединены, на другом - делители. Дроссель далеко от микросхемы. Зато однослойная плата…

GAL UC-1127M

Плавкий предохранитель не сработал. Плата низкого качества.

Ginzzu GA-4015UB

Защита не предусмотрена. На одном порту D+ D- соединены, на другом - делители. Правда, разбираться какой где пользователю придется самостоятельно. Плотная компоновка, элементы залиты каким-то компаундом. Убиты 2 шт.

Pockets SPECHR-011

Плавкий предохранитель, после замены которого (пайка) устройство работает. Предусмотрены варианты подключения линий D+ D- к делителям напряжения, но линии закорочены.

Belkin RoadRockstar

Плавкий предохранитель, после замены которого (пайка) устройство работает. Супрессор, предохранитель, LC-фильтр на штекерной части, предохранитель и фильтр на пассажирской части. Замечательное качество разработки. IC для определения устройства как оригинальной зарядки разными потребителями.

Мой 4USB

Плавкий предохранитель, супрессор, e-Fuse, IC для определения устройства как оригинальной зарядки разными потребителями.

Где Iout - выходной ток устройства; Vout - измеренное напряжение на потребителе; Vout c - напряжение на выходе устройства, с учетом падения на проводе; Iin - потребляемый ток; Pout - выходная мощность; Pt - мощность тепловых потерь в устройстве; n - КПД; Vp-p on, off, noise - размах напряжения при включении, выключении и работе соответственно; F noise - частота помехи.

В ячейках тестов проставлены оценки буквами. Буквы - это классы функционального статуса (ISO 16750-1 п.6):

• Класс А . Все функции устройства работают штатно во время и после теста.
• Класс B . Все функции устройства работают штатно во время теста. Однако, одна или более выходит за пределы указанного допуска. После окончания теста устройство автоматически вернулось к нормальной работе. Функции памяти по классу А.
• Класс C . Одна и более функций устройства не работает как положено во время теста, после окончания теста устройство автоматически вернулось к нормальной работе.
• Класс D . Одна и более функций устройства не работает как положено во время теста, после окончания теста устройство не вернулось к нормальной работе, пока не перезапущено пользователем.
• Класс E . Одна и более функций устройства не работает как положено во время теста, после окончания теста устройство не вернуть к нормальной работе без ремонта или замены устройства/системы.

Почему класс C зеленый, а B - желтый?

Мы можем закрыть глаза на требование стандарта сохранять полную или частичную работоспособность во время теста, ведь для зарядки важно не сгореть и не пожечь заряжаемые устройства. Класс A и C считаю лучше класса B - либо делаем как положено, либо ничего не заряжаем.

Анализ результатов

Честно говоря, ожидал гораздо худших результатов, возгораний и дымовых завес, даже камеру поставил, чтобы всё зафиксировать, но красивых возгораний не было.

По результатам тестирования все ЗУ выдали номинальный ток, некоторые устройства готовы давать больше, чем написано. Только два ЗУ (Belkin и мой) ограничивают ток по портам USB, у остальных порты по 5В запараллелены, ограничением занимается только источник. Заявления на упаковках про ток на портах имеют рекламный характер. Многие производители дают возможность любителям Apple заряжать свои устройства, в основном с помощью резисторов.

КПД устройств от 82% до 90% - вполне прилично, но у устройств малого размера с большим током длительная работа не гарантирована. В дальней поездке Ginzzu периодически надо будет остужать.

Некоторые зарядки дают сильную помеху в сеть (до 7.2 В), что может негативно сказываться на качестве аудио, приеме радио.

Только одно устройство из покупных (Gerffins) оказалось устойчивым к отрицательному напряжению. Причем, некоторые из погорельцев перед смертью выдавали в USB отрицательное напряжение (измерялось только до -3 В, т.к. срабатывала защита источника питания). Кто-то заметит, что при переполюсовке батареи в машине выгорят гораздо более ценные вещи (должны сгореть только предохранители), а происходит это крайне редко у крайне криворуких людей. Но. В стандарте есть ещё импульсы №1(-150 В, длительность 2 мс, группа импульсов), №3(-220 В, длительность 15 нс, группа импульсов), которые возникают и без переполюсовки батареи.

Почему разработчики не ставят диод?

Думаю, тут сошлись три проблемы: КПД, нехватка места и себестоимость. Кроме того, многие микросхемы позволяют работать с повышенным напряжением (34063A имеет максимальное напряжение на входе 40В), а входной конденсатор может сглаживать часть помех. КПД с диодом будет хуже (допустим, - 10%), что для ЗУ, помещающихся в разъем прикуривателя, чревато перегревом (от 3-амперного Ginzzu ждал, что перегреется и сгорит под номинальным током, через час он начал сбрасываться, разогревшись очень сильно, но не сгорел). Для многопортовых ЗУ диод будет рассеивать очень много - у belkin при мощности на выходе 36Вт, общие тепловые потери будут около 10Вт, а сейчас только 4Вт. Если поставить транзисторную защиту - дорого.

Что делать

Если про схемотехнику - ставить диод, фильтр, предохранитель, супрессор. Я вместо диода поставил электронный ключ от TI LM5060
Не все автомобильные зарядки одинаково полезны. Некоторые даже могут вызвать пожар (хотя, может, это Honda виновата).

Устройства, продающиеся для использования в жестких условиях, не подлежат обязательной сертификации на территории РФ. Среди купленных устройств только одно выдерживает тесты, все остальные сгорели.

P.S. Спасибо компании Keysight за предоставленное во временное пользование оборудование и разъяснения. Хорошие анализаторы и осциллограф, надеюсь, софт потом подтянут. Очень порадовала возможность всё это хозяйство синхронизировать и управлять с одного рабочего места по сети. Спасибо dimonfofr за сборку эквивалента сети и помощь по тестированию.

P.P.S. Обращайте внимание на инструкции к ЗУ - там много веселого. Pockets рекомендует выключить мобильный телефон перед зарядкой, Stark - отключать зарядку во время пуска двигателя, Deppa может синхронизировать ваше устройство с компьютером, Phantom рекомендует держать разъем прикуривателя чистым.

Держите ваши разъемы чистыми и не суйте туда что попало.

Теги: Добавить метки

Читайте также

Автомобильная USB-зарядка для телефонов, навигаторов или регистраторов. Казалось бы, что может быть проще?! Однако зарядное устройство в прикуриватель может иметь помимо основной еще и ряд дополнительных полезных функций. Давайте протестируем несколько таких гаджетов и оценим их полезность!

Зарядка, но не только

Н а популярных китайских торговых интернет-площадках представлен огромный выбор USB-устройств для зарядки гаджетов в автомобиле. Некоторое время назад «Колеса» проводили , пытаясь понять, можно ли обрести на пресловутый грош пятаков?

Оказалось, что нельзя: вопреки заявленному на корпусе мощному зарядному току в два-три и более ампер, никто из копеечных зарядников не смог обеспечить даже одного ампера. В этот раз мы решили обратиться к ассортименту зарядных устройств, обладающих рядом дополнительных функций, и тестируем три устройства, показавшиеся нам наиболее любопытными.

Устройство №1

Стоимость - 182 рубля

Конструктивно – простейший адаптер в разъем прикуривателя. Имеет два USB-гнезда, обещает ток 3,1 ампера плюс обладает встроенными вольтметром, амперметром и даже термометром! Пока в зарядное устройство не вставлен USB-шнур, дисплей показывает попеременно то напряжение бортовой сети, то температуру окружающего воздуха. Когда USB-потребитель подключен – его ток в амперах.

Устройство №2

Стоимость - 317 рублей

Конструктивно – тоже адаптер в разъем прикуривателя, но уже с регулировкой изгиба «ножки». На два USB-гнезда обещается ток аж 3,4 ампера. Дисплей всегда показывает только напряжение бортовой сети, ток потребления по USB не показывает, термометра нет. Но зато есть звуковая сигнализация аварийного понижения напряжения в бортсети!

Устройство №3

Стоимость - 575 рублей

Конструктивно – стакан, устанавливаемый в штатный салонный подстаканник и подключаемый в разъем прикуривателя коротким шнуром. Имеет два USB-гнезда на 3,1 ампера, разветвитель на два гнезда прикуривателя, а также две кнопки, отключающие гнезда прикуривателей без выдергивания штекеров из разъемов. Когда в зарядное устройство не вставлен шнур, дисплей показывает попеременно напряжение бортовой сети и напряжение на выходе USB. Когда USB-потребитель подключен – его ток в амперах.

Работа дополнительных функций

Все три устройства умеют работать в качестве вольтметра. Это полезная фишка, поскольку на большинстве современных машин цифровой или тем более стрелочный вольтметр — редкость. В случае серьезных проблем в электросети автомобиля, конечно же, загорится сигнальная лампа, но полноценный вольтметр позволит отследить, к примеру, неприятную тенденцию недозаряда аккумулятора из-за пониженного напряжения на холостых оборотах в пробках при включенных мощных потребителях, да и начало выхода из строя щеточно-регулирующего узла в генераторе заметить тоже поможет.

Насколько точны вольтметры в наших зарядниках? Подключаем их к источнику тока вместе с контрольным вольтметром. При 13 вольтах на входе первое устройство дало приличную погрешность в 0,4 вольта, второе – в несущественные 0,1 вольт, и только третье было безупречно.

Звуковой контроль над падением напряжения в бортсети есть не у всех гаджетов, из наших образцов таким талантом обладает лишь второй прибор. При падении напряжения до 11,5 вольт он начинает издавать громкий прерывистый писк – очень удобно, ведь за дисплеем не всегда уследишь! Плюс на экране загорается красная надпись «LOW».

Возможность измерения температуры воздуха в салоне машины присутствовала только в одном устройстве из трех. Как ни странно, в самом дешевом и хилом — №1. Функция работоспособна лишь отчасти: показания температуры корректны, пока прибор не используется в качестве зарядки. Как только он начинает нагреваться от заряжания батареи телефона, встроенный датчик температуры начинает воспринимать температуру корпуса зарядника, а не температуру в салоне машины.

Зарядное устройство №3 интересно тем, что единственное из всех трех показывает не только напряжение бортсети, но и напряжение USB-выхода. Эта информация небесполезна: по просадке напряжения по 5-вольтовому выходу вы можете отследить перегрузку зарядного устройства. Если оно выдает под нагрузкой от 4,8 до 5 вольт, то зарядка идет. Если напряжение просело ниже этих пределов, это означает, что зарядник не справляется – телефон будет заряжаться очень долго, а само устройство перегреваться с риском выйти из строя!

Вдобавок это же устройство является одновременно и разветвителем прикуривателя, что полезно, когда нужно включить несколько потребителей, часть из которых питается от USB, а часть – от 12 вольт (к примеру, видеорегистратор и подогрев сидений). Каждое из двух гнезд разветвителя включается своей кнопкой, чтобы отключать потребители, не выдергивая их штекеры.

Работа в качестве зарядки

Ну а теперь, собственно, самое главное: выясним, как наши испытуемые выполняют основную задачу по зарядке мобильного устройства! Подключим к ним вольтметр, амперметр и нагрузку и посмотрим, какой максимальный выходной ток они выдадут, пока напряжение 5 вольт не начнет опасно проседать. И сравним результат с тем током, который обещан.

Для начала нагрузим зарядные устройства на резистор сопротивлением 5 Ом, что должно обеспечить выходной ток в 1 ампер:

Устройство №1

Напряжение просело до 4,7 вольт. Индикатор устройства, кстати, врет: показал ток 1,33 ампера, хотя внешний амперметр не согласился: реальный ток — 0,94 ампера! Очень средненько, но, в принципе, работоспособно.

Устройство №2

Напряжение просело до 4,8 вольт. Индикатор устройства не умеет показывать ток, но внешний амперметр показывает 0,99 ампер. На фоне обещанных 3,4 ампер – явно слабовато… В целом — терпимо, пользоваться можно.

Устройство №3

Напряжение просело до 4,9 вольт. Индикатор устройства при этом показывает ток 1 ампер, и внешний амперметр также показывает 1 ампер. Пока все честно, но и испытание, надо сказать, детское…

Напомним, что у всех устройств заявлен зарядный ток выше 3 ампер… Оптимизма, как и в любом тесте китайских автогаджетов, немного, поэтому попробуем выжать из них хотя бы по два ампера, нагрузив теперь на резистор сопротивлением 2,5 Ом:

Устройство №1

Ток 1,65 ампера в нагрузке, а напряжение просело до неприемлемых 4 вольт. Очевидно, что 1 ампер – предел для этого зарядника (хотя обещано, напомним, 3,1 ампера!).
Слабовато, но пользоваться можно — например, для смартфонов с небольшой емкостью батареи или для видеорегистратора. Одновременно – уже вряд ли…

Устройство №2

При 1,8 ампера на нагрузке напряжение просело до 4,5 вольт. Очевидно, что 1,5 ампера – разумный предел для этого зарядника (хотя обещалось, напомним, 3,4 ампера!)

Пригодно для зарядки большинства смартфонов, с некоторым замедлением зарядки можно питать параллельно и видеорегистратор или аналогичный гаджет.

Устройство №3

При 1,8 ампера на нагрузке напряжение просело также до 4,5 вольт. Несмотря на крупные габариты «стакана» и обещанные 3,1 ампера, китайцы поскупились на мощную начинку; 1,5 ампера – разумный предел и для этого зарядника. Аналогично предыдущему устройству, оно пригодно для зарядки большинства смартфонов, а с некоторым замедлением зарядки можно питать параллельно и видеорегистратор.

Сейчас самый универсальным и надежным способом зарядить смартфон является использование зарядных устройств с USB портом. Люди которые много ездят на машине и не хотят остаться с севшим смартфоном посреди дороги, вынуждены покупать себе автомобильные зарядные устройства. Среди сотен, если не тысяч автомобильных зарядных устройств, представленных на рынке, можно порекомендовать к покупке десять лучших, которые выделяются дизайном, качеством сборки, количеством портов и высокой выходной мощностью.

10. R2D2 car charger fits cup holder (40$)

Фанатам фантастической саги «Звездные войны» должно понравиться это автомобильное зарядное устройство, сделанное в виде робота R2D2. В отличие от большинства конкурентов R2D2 car charger fits cup holder ставиться в подстаканник и подключается к прикуривателю отдельным кабелем.

9. Back To The Future Flux Capacitor car USB charger (25$)

Это зарядное устройство это настоящая находка для гиков, сделанное по мотивам серии научно-фантастических фильмов «Назад в будущее». Верхняя часть с красивой светодиодной подсветкой с хитрым переплетением проводов, это только красивая декорация, даже если разгонитесь точно до 141,592 км/ч (88миль/ч), не сможете путешествовать по времени. Здесь есть два USB порта на 1 и 2,1 ампера.

8. Vano 4-port USB car charger (15$)

Эти автомобильным зарядным устройством вы не будете испытывать дефицита в USB портах, четыре штуки должно хватить на все случаи жизни. Vano 4-port USB car charger способен выдать суммарно 6,8 ампер, чего хватать хватит для одновременной зарядки смартфона и планшетника.

7. Incipio USB & Lightning (40$)

Автомобильное зарядное устройство Incipio USB & Lightning сделано специально для смартфонов iPhone и планшетных компьютеров iPad. Здесь есть несъемный Lightning кабель и стандартный USB порт для других мобильных устройств.

6. Aukey CC-T1 2-Port USB Car Charger (17$)

Это одно из немногих зарядных устройств на рынке, у которого есть два USB порта, один стандартный, а второй поддерживающий технологию быстрой зарядки QuickCharge 2.

5. Motorola TurboPower QuickCharge 2.0 (30$)

Motorola сделало это зарядное устройство для своих телефонов поддерживающих технологию быстрой зарядки QuickCharge 2. Однако Motorola TurboPower QuickCharge 2.0 прекрасно работает и с другими QuickCharge 2.0 смартфонами.

4. Ventev Dashport q1200 (20$)

Этот зарядник поддерживает технологию быстрой зарядки Quick Charge 2.0. В случае если смартфон тоже поддерживает Qualcomm Quick Charge 2.0, то он будет очень быстро заряжаться от USB порта.

3. Anker 48W 4-Port USB Car Charger (15$)

Если вам нужно автомобильное зарядное устройство более чем с одним USB портом, тогда Anker 48W 4-Port USB Car Charger с четырьмя USB портом станет отличным выбором. Суммарная мощность, которую может зарядник через четыре порта, составляет 48 ватт. Плюс Anker умеет динамически менять силу тока в зависимости о того сколько «электричества» потребляет смартфон.

2. Xentris Quick Charge 2.0 Vehicle Charger (35$)

Главная фишка этого зарядного устройства, это поддержка технологии быстрой зарядки Quick Charge 2.0. Если ваш смартфон поддерживает Qualcomm Quick Charge 2.0, то будет заряжаться просто с реактивной скоростью. Кабель, идущий в комплекте с Xentris Quick Charge 2.0 Vehicle Charger, имеет встроенную светодиодную подсветку, чтоб его было легче подключить к microUSB разъему на смартфоне в темноте.

1. TYLT Ribbn (40-50$)

Несмотря на легкомысленный внешний вид (ведь яркие ядовитые цвета обычно выбирает молодеж), это весьма серьезное автомобильное зарядное устройство, на выходе способное выдать 2,4 ампера. Самое интересное, немногие обычные зарядные устройства, работающие от розетки, способный выдать больше 2 ампер. Для удобства TYLT Ribbn идет с несъемным метровым плоским microUSB или Lightning кабелем, который невозможно потерять. Кроме того дополнительно есть стандартный USB порт, для подключения второго мобильного устройства.

Мне впервые предложили написать обзор на товар представители магазина, мой выбор пал на автомобильную USB зарядку под брендом iMars с двумя портами и индикатором напряжения и тока. Конечная цель была - заменить в автомобиле отца два устройства - вольтметр в прикуриватель, с помощью которого отец зимой контролирует напряжение аккумулятора и необходимость его зарядки, а так же простое noname зарядное для телефона с максимальным током 500mA.
Производитель обещает максимальный ток зарядки 4.8A (2.4A+2.4A) , измерение напряжения бортовой сети автомобиля и тока зарядки подключенных устройств. Посмотрим, удастся ли заменить два устройства одним и подтвердятся ли обещания производителя далее…

Упакована зарядка была в картонную коробку, внутри которой была сама зарядка. Никакой инструкции или чего то подобного. На коробке все надписи на английском.

Распаковка

Сразу же после получения посылки, я решил испытать зарядное в автомобиле отца (ВАЗ 2111), чтобы проверить, работает ли она. И тут меня ждала первая проблема - зарядное не достает по длинне до центрального контакта прикуривателя в этом автомобиле… Испытал в своем Skoda Fabia - зарядка заработала, но проводить тесты в автомобиле как-то не очень удобно, поэтому решил запитать зарядку дома от блока питания на 12В через разъем прикуривателя на кабель, купленный когда то на алиэкспресс. И тут меня ожидала вторая проблема - в этом разъеме зарядное тоже не доставало до центрального контакта. Глубина зарядного в 39 мм оказалась слишком большой… Так что даже не начиная тестирования можно сказать - зарядное устройство подойдет не для всех автомобилей и разъемов, максимальная глубина, при которой будет работать - около 37 мм.
Кое как с помощью проводов и синей изоленты подключил зарядное к блоку питания от ноутбука, зарядное устройство отобразило значение 16.8U.

Хорошо, первый простой тест - подключил к зарядному iPad mini, зарядка идет. Приблизительно каждые 2 секунды меняется индикация, напряжение и ток зарядки. Показывает ток 2.15A.

Дальше, нужно проверить заявление производителя о максимальном токе в 4.8A, но у меня к сожалению нет USB нагрузки, которую многие тут используют для тестирования зарядных устройств, так что придумал использовать в качестве нагрузки автомобильные лампы накаливания (теплая ламповая нагрузка, в прямом смысле слова).

Подключил к зарядному одну лампу автолампу 12V H4 через USB тестер - на зарядном отображается ток 2.32A, тестер показывает чуть меньше, 2.14A

Продолжим тестирование, попробую вместе с лампой подключить к другому порту телефон. Так как второго USB тестера у меня нет, для измерения тока лампы использую мультиметр, а телефона - тестер. И тут сюрприз, телефон показывает что заряжается, но тестер отображает очень маленький ток, всего 0.09A.

Попробуем нагрузить зарядное больше. К одному порту подключаю лампочку H4, ту же что и в первом эксперименте, а ко второму - автолампу на 24V - у нее сопротивление больше, ток будет меньше.

Результат - на зарядном отображается 3.03A, на первой лампе ток 2.1A (на мультиметре выбран предел 5А, смотреть по нижней черной шкале), на второй лампе ток 0.66A. В сумме выходит 2.76A, разница с показаниями зарядки - 0.27A. Напряжение при это просело до недопустимых 4.42V.

Ну и попробуем все таки выжать максимум из этой зарядки - подключаю такую же лампу 12V H4, как и в первом эксперименте, только с помощью намного более короткого USB кабеля. Если её подключать к работающей зарядке - то срабатывает защита и зарядка отключается, но если сначала подключить нагрузку, а потом подать питание на зарядное - лампа загорается:

Зарядное показывает нам ток 3.28A, экран при этом заметно сильнее мерцает. Мультиметр показывает ток через лампу 2.9A. Напряжение при этом к сожалению измерить не удалось, так как USB тестер дико колбасило, на экране светились все сегменты, подключенная через него лампа не светилась. Можно сделать вывод, что максимальная сила тока, которую может выдать эти зарядка - около 3A, но из за падения напряжения и пульсаций никакой телефон заряжаться не станет.

Разобрать зарядное можно довольно легко, подцепив чем-то острым серебристую рамку дисплея. Деталь, закрывающая дисплей держится на защелках по бокам. Сняв её - нам открывается внутренний мир зарядного:

На экране не снята защитная пленка, если её убрать - цифры на индикаторе будут более чёткими.
Если потянуть за USB разъемы - можно достать платы зарядного. Оно состоит из двух частей, соединенных под прямым углом - на большей плате импульсный стабилизатор напряжения, на меньшей - USB порты, дисплей и схема измерения и отображения напряжения и тока.

Подводя итоги хочу отметить, что производитель как всегда указал завышенные характеристики по току, 4.8A зарядная выдать не сможет, максимум на что можно рассчитывать - около 2.4А на оба порта. Так же форма зарядного устройства не позволит его использовать в некоторых автомобилях с глубоким разъемом прикуривателя. В целом же устройство мне понравилось, удобно что оно совмещает в себе функцию зарядного и вольтметра, функция измерения тока мне кажется не так полезна. После обзора зарядное все таки планирую отдать отцу, но для этого заменю ему гнездо прикуривателя на другое, более стандартное (так как на ВАЗ 211х проблемы со многими зарядками в прикуриватель).
Напоследок хочу заметить, что у banggood бывают распродажи, совсем недавно была скидка на это зарядное и оно стоило $3.69

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +10 Добавить в избранное Обзор понравился +10 +19

Я видел статьи о разработке/доработке/запиле готовых источников для автомобилей, где авторы не задумываются о таких вещах, как защитные цепи. В моём источнике схема защиты получилась сложнее самого источника, т.к. пожар в машине - это, безусловно, неприятно. Как показали себя испытуемые и почему выжил только один - в этой статье.

Зачем нужна собственная зарядка

Кто-то спросит: «А зачем разрабатывать собственную зарядку, если полно готовых устройств?». Как и многие автолюбители, в машине я пользуюсь несколькими дополнительными устройствами, для которых не предусмотрено штатное питание. Сложившаяся ситуация на рынке источников питания для автомобиля - использование разъема прикуривателя для всего на свете. В итоге - провода по всему салону, непонятно, включен регистратор или нет... Наверное, для большинства пользователей это удобно, но не для меня. Внезапно захотелось иметь розетки USB, чтобы любое устройство заряжалось быстро как дома, чтобы в прикуривателе ничего не торчало и не мешало закрыть шторку около селектора АКПП. Захотелось, чтобы регистратор просто включался и работал во время движения, а задние пассажиры не ломали ногами его адаптер. Ничего готового, к счастью, не нашлось - и вот я уже рисую схему!

​Список тестируемых устройств

1. Gerffins CC02
2. Samsung Сar adapter
3. Phantom PH2163
4. Deppa Ultra duo
5. Ginzzu GA-4415UW
6. Stark CC2USBSTWH
7. GAL UC-1127M
8. Ginzzu GA-4015UB
9. Pockets SPECHR-011
10. Belkin RoadRockstar
11. Мой 4USB

Тестирование

При проведении испытаний я старался следовать рекомендациям двух стандартов:

1. ISO 16750-2 , Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment - Part 2: Electrical loads
2. ISO 7637-2 , Road vehicles - Electrical disturbances from conduction and coupling - Part 2: Electrical transient conduction along supply lines only. Местный аналог - ГОСТ 28751, Электрооборудование автомобилей. Электромагнитная совместимость. Кондуктивные помехи по цепям питания. Требования и методы испытаний.

К сожалению, оборудование позволило сделать не все интересные тесты - высоковольтные и «быстрые» сделать не удалось. Однако, все устройства были препарированы, схемы защиты изучены, что дает возможность судить о сопротивляемости этим воздействиям.

Тестирование проводилось по двум схемам включения из стандарта ISO 7637-2:

1. Voltage transient emissions test
2. Transient immunity test

Описание тестирования

Voltage transient emissions test (ISO 7637-2:2004 4.3)

Этот тест предназначен для оценки устройства как источника помех в сети питания. Стенд, собранный по этой схеме, показан на первой иллюстрации.

1. Осциллограф (Keysight MSO-X 3104T 1GHz)
2. Пробник осциллографа
3. Эквивалент сети (самодельный, см. ниже)
4. Тестируемое устройство (источник помех)
5. Источник питания (Keysight DC power analyser N6705B)
6. Заземление

Где A - контакт источника питания, B - земля, C - конденсатор, L - индуктивность, P - контакт тестируемого устройства, R - резистор.

Их характеристики:

L = 5 мкГн (без сердечника);
Сопротивление между P и A: < 5 mΩ;
C = 0,1 μF на напряжение 200 В a.c. and 1500 В d.c.;
R = 50 Ω.

Сопротивление катушки вышло чуть больше указанного в стандарте, так что лабораторию по сертификации мне не открыть.

Сняты осциллограммы:

• в момент включения входного питания
• выключения входного питания
• помехи в режиме работы на номинальную нагрузку

Измерен полный размах напряжения, времена нарастания-спада не измерялись. В нормальном режиме измерена частота основной помехи (часто она была не одинока).

ВАХ

Состав стенда как в тесте Voltage transient emissions test. Измерено напряжение на выходе устройства при номинальном токе, потребляемый ток. Нагрузка имитируется тем же прибором N6705B - у него 4 порта, каждый со своим внутренним модулем, некоторые модули можно использовать как нагрузку. Номинальный ток потреблялся только с одного порта USB, для многопортовых устройств данные о КПД и максимальных помехах могут быть неточными. Сняты сопротивления проводов для ввода поправок.

Совместимость с разными устройствами

Проверялась возможность заряда Apple Ipad и Samsung Galaxy, измерялась величина входного тока.

Transient immunity test (ISO 7637-2:2004 4.4)

Эта схема включения предназначена для проведения тестов на устойчивость к переходным процессам. По этой схеме проведены все последующие тесты.

1. Осциллограф (внутренний осциллограф у Keysight N7973A)
2. Пробник осциллографа (в нашей конфигурации отсутствует)
3. Генератор тестовых импульсов (Keysight N7973A 60V 33A)
4. Тестируемое устройство
5. Заземленная поверхность(металлический лист серый)
6. Заземление
7. Опциональный резистор (в нашей конфигурации отсутствует)
8. Опциональный диодный мост (в нашей конфигурации отсутствует)

Импульс 2b (ISO 7637-2:2004 п. 5.6.2b)

Симулирует помехи от моторов постоянного тока, работающих в режиме генератора после выключения зажигания.

Импульс 4 (ISO 7637-2:2004 п. 5.6.4)

Симулирует просадку питания, вызванную включением стартера ДВС, исключая всплески, вызванные стартом.

Импульс 5b (ISO 7637-2:2004 п. 5.6.5)

Этот тест моделирует помеху «Сброс нагрузки», которая происходит в случае отсоединения батареи. Генератор продолжает отдавать ток зарядки, при этом остальные нагрузки остаются подключенными. Под грозный импульс 5а попало два устройства: №4 и №11. Оба сгорели. Потом я прочитал, что в современных автомобилях есть супрессор, и таких напряжений не будет. №4 выбыл из дальнейшего тестирования. Для всех остальных устройств вместо него использовался следующий импульс (LV124).

LV124/VW8000 2013-6:E-05 «Load dump»

Суть та же, что у импульса 5b, но он определен производителями Audi, BMW, Daimler, Porsche и VW. Взят из брошюры Keysight.

Direct current (ISO 16750-2 п.4.1)

Этот тест проверяет функционирование оборудования в пределах между минимальным и максимальным напряжением питания. Критерий оценки: класс A.

Overvoltage (ISO 16750-2 п.4.2)

Этот тест симулирует ситуацию, когда вышел из строя регулятор генератора, и его выходное напряжение превысило нормальные значения. Этот тест симулирует «прикуривание». Подавал напряжение 24В в течение 60с из п. 4.2.1.2. Критерий оценки: класс D.

Superimposed alternating voltage (ISO 16750-2 п.4.3)

Этот тест симулирует добавленное переменное напряжение поверх постоянного. Частота изменялась 50Гц - 10кГц - 50Гц, в стандарте до 20 кГц, у нас до 10 кГц, источник больше не мог. Критерий оценки: класс А.

Starting profile (ISO 16750-2 п.4.5.3)

Этот тест проверяет поведение тестируемого устройства во время и после старта. Критерий оценки: класс С. По сути, он такой же как Имульс 4 из ISO 7637-2, только дбавилась осцилляция на полочке.

Short circuit protection (ISO 16750-2 п.4.8)

Этот тест симулирует короткое замыкание входов и выходов устройства. Коротим все контакты одного USB выхода между собой, т.е. на землю. В стандарте предписано коротить на землю и на питание 12В, но у нас второй вариант невозможен, и я его не моделировал. Один раз это получилось случайно - так сгорел один из Ginzzu «GA-4015UB». Критерий оценки: класс С.

Reversed voltage (ISO 16750-2 п.4.6)

Этот тест проверяет устойчивость устройства к неверной полярности батареи когда используется вспомогательное пусковое устройство. Прикладываем -14В на вход на 60с. Критерий оценки: после замены сгоревших предохранителей класс С. Внешний предохранитель не использовался, был сожжен один 10А стандартный FUSE - на токе 33А это заняло 150 мс, что намного больше чем выдержало любое сгоревшее устройство.

Препарирование

Когда запах горелой электроники подвыветрился, я приступил к разбору всех этих устройств. Привожу все по порядку с комментариями о схеме защиты, схеме подключения USB разъема, общими впечатлениями.

Какие они внутри

Лучшее из купленных устройств - на входе самовосстанавливающиеся предохранители, супрессор, LC-фильтр, диоды для защиты от обратного напряжения. Разводка аккуратная, устройство сильно усложнено, видимо, из экономии на микросхемах источников. Предусмотрены варианты подключения линий D+ D- к делителям напряжения для Apple, но закорочены. Написано, что разработано в США, изготовлено в Китае, собственность Евросеть. Не хотят у нас разрабатывать…

Samsung Сar adapter

LC-фильтр, плавкий предохранитель, после замены которого (пайка) устройство работает. Аккуратная трассировка.

Phantom PH2163

Входная защита не предусмотрена, взорвался электролит. Микросхема питания зашлифована (защита от копирования?), микросхему пробило.

Deppa Ultra duo

Плавкий предохранитель, после замены которого (пайка) устройство работает. На одном порту D+ D- соединены, на другом - делители. IC зашлифована. Аккуратная трассировка.

Ginzzu GA-4415UW

Защита не предусмотрена. На одном порту D+ D- соединены, на другом - делители. Плата сильно пострадала. Трассировка плоха - расположение дросселя и микросхемы. Зато англоязычным пользователям предлагают 4.8А против 3.1А для русских. В миллиамперах характеристики совпадают!

Stark CC2USBSTWH

Плавкий предохранитель, после замены которого (пайка) устройство работает. На одном порту D+ D- соединены, на другом - делители. Дроссель далеко от микросхемы. Зато однослойная плата…

GAL UC-1127M

Плавкий предохранитель не сработал. Плата низкого качества.

Ginzzu GA-4015UB

Защита не предусмотрена. На одном порту D+ D- соединены, на другом - делители. Правда, разбираться какой где пользователю придется самостоятельно. Плотная компоновка, элементы залиты каким-то компаундом. Убиты 2 шт.

Pockets SPECHR-011

Плавкий предохранитель, после замены которого (пайка) устройство работает. Предусмотрены варианты подключения линий D+ D- к делителям напряжения, но линии закорочены.

Belkin RoadRockstar

Плавкий предохранитель, после замены которого (пайка) устройство работает. Супрессор, предохранитель, LC-фильтр на штекерной части, предохранитель и фильтр на пассажирской части. Замечательное качество разработки. IC для определения устройства как оригинальной зарядки разными потребителями.

Мой 4USB

Плавкий предохранитель, супрессор, e-Fuse, IC для определения устройства как оригинальной зарядки разными потребителями.

Где Iout - выходной ток устройства; Vout - измеренное напряжение на потребителе; Vout c - напряжение на выходе устройства, с учетом падения на проводе; Iin - потребляемый ток; Pout - выходная мощность; Pt - мощность тепловых потерь в устройстве; n - КПД; Vp-p on, off, noise - размах напряжения при включении, выключении и работе соответственно; F noise - частота помехи.

В ячейках тестов проставлены оценки буквами. Буквы - это классы функционального статуса (ISO 16750-1 п.6):

• Класс А . Все функции устройства работают штатно во время и после теста.
• Класс B . Все функции устройства работают штатно во время теста. Однако, одна или более выходит за пределы указанного допуска. После окончания теста устройство автоматически вернулось к нормальной работе. Функции памяти по классу А.
• Класс C . Одна и более функций устройства не работает как положено во время теста, после окончания теста устройство автоматически вернулось к нормальной работе.
• Класс D . Одна и более функций устройства не работает как положено во время теста, после окончания теста устройство не вернулось к нормальной работе, пока не перезапущено пользователем.
• Класс E . Одна и более функций устройства не работает как положено во время теста, после окончания теста устройство не вернуть к нормальной работе без ремонта или замены устройства/системы.

Почему класс C зеленый, а B - желтый?

Мы можем закрыть глаза на требование стандарта сохранять полную или частичную работоспособность во время теста, ведь для зарядки важно не сгореть и не пожечь заряжаемые устройства. Класс A и C считаю лучше класса B - либо делаем как положено, либо ничего не заряжаем.

Анализ результатов

Честно говоря, ожидал гораздо худших результатов, возгораний и дымовых завес, даже камеру поставил, чтобы всё зафиксировать, но красивых возгораний не было.

По результатам тестирования все ЗУ выдали номинальный ток, некоторые устройства готовы давать больше, чем написано. Только два ЗУ (Belkin и мой) ограничивают ток по портам USB, у остальных порты по 5В запараллелены, ограничением занимается только источник. Заявления на упаковках про ток на портах имеют рекламный характер. Многие производители дают возможность любителям Apple заряжать свои устройства, в основном с помощью резисторов.

КПД устройств от 82% до 90% - вполне прилично, но у устройств малого размера с большим током длительная работа не гарантирована. В дальней поездке Ginzzu периодически надо будет остужать.

Некоторые зарядки дают сильную помеху в сеть (до 7.2 В), что может негативно сказываться на качестве аудио, приеме радио.

Только одно устройство из покупных (Gerffins) оказалось устойчивым к отрицательному напряжению. Причем, некоторые из погорельцев перед смертью выдавали в USB отрицательное напряжение (измерялось только до -3 В, т.к. срабатывала защита источника питания). Кто-то заметит, что при переполюсовке батареи в машине выгорят гораздо более ценные вещи (должны сгореть только предохранители), а происходит это крайне редко у крайне криворуких людей. Но. В стандарте есть ещё импульсы №1(-150 В, длительность 2 мс, группа импульсов), №3(-220 В, длительность 15 нс, группа импульсов), которые возникают и без переполюсовки батареи.

Почему разработчики не ставят диод?

Думаю, тут сошлись три проблемы: КПД, нехватка места и себестоимость. Кроме того, многие микросхемы позволяют работать с повышенным напряжением (34063A имеет максимальное напряжение на входе 40В), а входной конденсатор может сглаживать часть помех. КПД с диодом будет хуже (допустим, - 10%), что для ЗУ, помещающихся в разъем прикуривателя, чревато перегревом (от 3-амперного Ginzzu ждал, что перегреется и сгорит под номинальным током, через час он начал сбрасываться, разогревшись очень сильно, но не сгорел). Для многопортовых ЗУ диод будет рассеивать очень много - у belkin при мощности на выходе 36Вт, общие тепловые потери будут около 10Вт, а сейчас только 4Вт. Если поставить транзисторную защиту - дорого.

Что делать

Если про схемотехнику - ставить диод, фильтр, предохранитель, супрессор. Я вместо диода поставил электронный ключ от TI LM5060

Заключение

Не все автомобильные зарядки одинаково полезны. Некоторые даже могут вызвать пожар (хотя, может, это Honda виновата).

Устройства, продающиеся для использования в жестких условиях, не подлежат обязательной сертификации на территории РФ. Среди купленных устройств только одно выдерживает тесты, все остальные сгорели.

P.S. Спасибо компании Keysight за предоставленное во временное пользование оборудование и разъяснения. Хорошие анализаторы и осциллограф, надеюсь, софт потом подтянут. Очень порадовала возможность всё это хозяйство синхронизировать и управлять с одного рабочего места по сети. Спасибо @dimonfofr за сборку эквивалента сети и помощь по тестированию.

P.P.S. Обращайте внимание на инструкции к ЗУ - там много веселого. Pockets рекомендует выключить мобильный телефон перед зарядкой, Stark - отключать зарядку во время пуска двигателя, Deppa может синхронизировать ваше устройство с компьютером, Phantom рекомендует держать разъем прикуривателя чистым.

Держите ваши разъемы чистыми и не суйте туда что попало.