百均で300円のカーチャージャーをDCDCコンバータとして使いたい【ダイソー】

ダイソーで300円のカーチャージャー分解部品・モジュール

今回購入したのは、シガーソケットに挿して、USBからスマホなどを充電するカーチャージャーです。
USB Type-C付きで1ポート最大3A出力可能なものです。

こちらは、ダイソーで300円で購入しました。
普通車の12V以外にも24Vにも対応しています。
つまり、入力電圧範囲が広いICが使われていそうということで、興味があったので購入してみました。

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外観写真

パッケージ写真

購入したカーチャージャーのパッケージ写真です。

カーチャージャー:パッケージ表面
カーチャージャー:パッケージ裏面

本体写真

カーチャージャー本体:出力ポート部

出力ポートはUSB Type-C、Type-Aの2種類があります。
シガーソケットに挿すタイプなので、先端のポッチが+極、側面の2か所が-極(GND)です。

カーチャージャー本体:側面
カーチャージャー本体:裏面

製品仕様

本体に記載してあるとおりですが、仕様は下記になります。

  • 入力電圧:DC12V~24V、シガーソケットプラグ
  • 出力電圧:5V
  • 出力電流:3.1A(2ポート合計)

出力ポートは、USB Type-C、Type-Aの2種類があり、各ポート3Aまでです。
3Aまで出力できるものは少ないので、貴重ですね。

大抵はパッケージに3Aと記載があっても、よく見ると実は各ポート2.1Aまでで、「合計出力で3Aで~す。」と書いてあってガッカリする製品が多い印象です。

分解してみる

本来の用途である車でのスマホ充電は、ちゃんと行えることを確認しました。

早速ですが、分解してみたいと思います。

分解写真:基板表側
分解写真:基板裏側

使われているICは?

IC:HC2027部分のクローズアップ
IC:HC2027部分のクローズアップ

HC2027と書いてある8ピンSOPのICがあります。
これが降圧DC/DCコンバータICのようです。
ググってみると、データシートは拾えませんでしたが、下記の情報がありました。

  • 入力電圧:8V~36V
  • 出力電圧:5V
  • 出力電流:3.1A

何故か3ピンの部分だけはんだ付けされていないように見えますが、ちゃんと動いています。

もう一つ、6ピンのHC2802という小さいICがあります。

出力ポート部付近の拡大
出力ポート部付近の拡大
IC:HC2802のクローズアップ
IC:HC2802のクローズアップ

これは、USBでスマホなどを急速充電する時の識別ICのようです。
詳しくは判りませんが、USBのD+、D-の電圧を良い感じにすることで、スマホ側がこの電源で急速充電可と判断するようです。

動作確認

実験用の安定化電源に繋いで動作確認をしてみました。

【動作条件】
入力電圧:15V
負荷抵抗:6Ω(18Ωを3個並列、出力電流0.833A)

実験用にダミーロードを繋いだところ
実験用にダミーロードを繋いだところ

波形確認

【スイッチング周波数の確認】
下記の波形は、インダクタの手前の電圧を測定したものです。
スイッチング周波数は、約142kHzでした。
思ったより高速です。

スイッチング電圧波形

【出力リプル電圧波形の確認】
出力リプル電圧はおよそ42mVppでした。

出力リプル電圧波形

スペアナ機能でノイズを測ってみる

アクティブラーニングモジュールADALM2000のスペアナ機能で、先ほどの出力リプル電圧ノイズの周波数成分を測ってみました。

動作条件はリプル電圧測定時と同じで、16回平均させた結果になります。
スイッチング周波数付近でピークがあります。

ADALM2000でのスペクトラムアナライザ測定
ADALM2000でのスペクトラムアナライザ測定

変換効率の測定

手持ちのテスター類で入出力電圧・電流を測定して変換効率を確認してみました。
あり合わせのジャンク測定器での確認なので、精度は無いので参考までに。

使用した電子負荷「ATORCH DL24」については、下記の記事を参照ください。

【測定条件】
入力電圧:15V
出力電圧:5V
出力電流:0.5A、1.0A、1.5A、2.0A、2.5A、3.0A

出力電圧は、USBケーブルの電圧降下の影響を避けるため、USBテスターを使ってケーブルの手前側を測定しました。
出力電流が3Aともなると、USBケーブルの電圧降下もかなりのものになりますね。

電子負荷DL24に接続して変換効率の確認
電子負荷DL24に接続して変換効率の確認
出力電圧を確認するUSBテスター
出力電圧を確認するUSBテスター
入力電圧・電流の確認結果
入力電圧(V)入力電流(A)入力電力(W)
14.9470.192.87
14.8770.385.61
14.8090.578.44
14.7330.7711.34
14.6540.9814.36
14.5681.2017.48

配線抵抗と入力電流測定のシャント(0.3Ω)のせいで、入力電圧がドロップしています。

出力電圧・電流の確認結果
出力電圧(V)出力電流(A)出力電力(W)
5.1900.502.60
5.1751.005.18
5.1691.507.75
5.1562.0010.31
5.1472.5012.87
5.1463.0015.44

DC/DCコンバータとしての実力を見るため、USBケーブルの手前で測定しており、電圧は高めです。

変換効率の確認結果
出力電流(A)変換効率(%)
0.590.42
1.092.27
1.591.85
2.090.90
2.589.60
3.088.31

出力のUSBケーブルの電圧降下を無視した値ですが、思ったよりも変換効率が高いですね。
1A付近が最も効率が高く、92%以上でした。

自分で基板を作ったNJW1616の降圧DC/DCコンバータが、300円の製品に出力電流も効率も負けているので泣きそうです。

しかしNJW1616基板については、スイッチング周波数が高いことと、リプルノイズが小さいというメリットがあるので、良しとしましょう。
※リセッタブルヒューズ(ポリスイッチ)をやめればもう少し効率が上がりそうな気もしています。

まとめ

100円ショップ、ダイソーで300円で購入したカーチャージャーを分解して、DCDCコンバーターとして動作確認を行ってみました。

思ったよりも高効率で、3A出力が出来るので嬉しいですね。
今後は、元のケースを破壊してしまったので、単体のDC/DCコンバータとして使って行こうと思います。

最後になりますが、改造は危険なので絶対にマネしないように!
※分解は自己責任でお願いします。

部品・モジュール電子工作
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