Cómo hacer un cargador USB para el auto o un reductor de voltaje DC

Hoy se averió el cargador de celular que uso para cargar mi celular en el auto. No es un cargador USB pero el principio es exactamente el mismo que describiré, lo único que cambia es el conector.

Lo primero que hice fue desarmarlo y revisar el circuito. Honestamente inicialmente lo que quería era repararlo, pero luego me di cuenta de que no tenía solución así que me decidí por aprovecharlo con fines didácticos 🙂

En todo caso, una vez desarmado me di cuenta que usaba un circuito integrado MC34063, el cual es el corazón del cargador. En realidad el MC34063 es el corazón de muchísimos productos que hoy en día necesitan un convertidor DC-DC, es decir, un convertidor de voltaje continuo. EL MC34063 es un componente electrónico sumamente versátil que ha ganado gran aceptación en el mundo de la electrónica. Su versatilidad está acompañada de un precio muy conveniente lo cual es una combinación interesante. Se trata de un regulador conmutado (switching regulator) que a diferencia de los reguladores lineales (como el LM7805) no disipa mucho calor.

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En mi caso, mi teléfono necesita un cargador a 5VDC, es decir, el mismo voltaje que nos proporciona un puerto USB. Debido a esto, el circuito de mi cargador averiado estaba diseñado para proporcionar dicho voltaje a una corriente de 500mA. Con pocos cambios podemos adaptar el circuito que expondré más adelante para proporcionar voltajes diferentes.

Ahora sí lo bueno. Luego de revisar la placa de circuito impreso de mi cargador dibujé el siguiente diagrama esquemático.

Screen Shot 2014-07-22 at 1.18.42 AM

No explicaré todos los componentes pues sus valores de referencia se pueden encontrar en el datasheet del fabricante del integrado. Que por cierto se los comparto aquí. Solo voy a explicar la parte que me parece medular y es cómo seleccionar los valores de los resistores R3 y R4 para modificar este diagrama y obtener el voltaje que queramos.

El circuito nos muestra la configuración del MC34063 como un regulador reductor de voltaje (step-down regulator) y en esta configuración el voltaje de salida está dado por la siguiente fórmula.

Vout = 1.25 * (1 + R4/R3)

En nuestro caso R4=3.6k y R3=1.2K por lo que Vout nos da exactamente 5 Voltios!

Sencillo verdad?

Para transformar nuestro circuito en un cargador USB basta conectarle un terminal USB a la salida soldando los cables con el pinout correcto. Aquí les dejo una imagen de referencia, no necesitamos soldar ningún pin de datos (D+ o D-), sólo VCC y GND, sólo los pines 1 y 4.

Screen Shot 2014-07-21 at 11.58.22 PM

Otra modificación interesante es si necesitamos una fuente de voltaje diferente a 5 Voltios. Basta con modificar los resistores R4 y R3 para obtener un voltaje diferente. Por ejemplo, imaginemos que necesitamos energizar un pequeño GPS que funciona con cuatro pilas AA de 1.5 Voltios cada una, es decir a 6 Voltios.

Jugando un poco con los valores de resistores disponibles en el mercado y utilizando la fórmula antes vista, podemos ver que es posible usar R4=3.9k y R3=1k par obtener un voltaje de 6.1 Voltios, lo cual es muy cercano al valor deseado. Hubiésemos obtenido un valor exacto de 6V usando un R4=3.8k, pero ese no es un valor de resistor común en el mercado.

Para averiguar los valores estándar de resistores podemos guiarnos por la siguiente tablita.

Screen Shot 2014-07-21 at 11.54.00 PM

Espero que les haya gustado.

 

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