Carregador Veicular USB 5V 4A Turbo (20W) com 78S05 - DIY Completo + PCI

Carregador Veicular USB 5V 4A Turbo (20W) com 78S05 + PCI

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Olá Entusiastas da Eletrônica!

Você já ficou frustrado com carregadores USB para carro que parecem levar uma eternidade para carregar seu smartphone? Ou pior, que simplesmente não conseguem fornecer energia suficiente para seus dispositivos mais exigentes? Hoje vamos resolver esse problema de forma definitiva! Apresento a você um projeto simples, mas poderoso: um carregador USB 5V 4A para carro que vai revolucionar sua experiência de recarga em trânsito.

Este circuito é um conversor DC inteligente que extrai energia do acendedor de cigarros do seu veículo e transforma a voltagem de 12V da bateria em uma voltagem estabilizada de 5V, o padrão universal para dispositivos USB. Mas aqui está o diferencial: enquanto a maioria dos carregadores comerciais oferece entre 400mA e 600mA, este projeto entrega robustos 4 Amperes (2A por porta), mais que suficiente para carregar simultaneamente dois smartphones modernos, tablets ou qualquer outro gadget exigente.

O segredo por trás deste desempenho impressionante é o circuito integrado LM78S05, um regulador de tensão robusto e confiável que torna este projeto extremamente fácil de montar, mesmo para iniciantes em eletrônica. Vamos mergulhar nos detalhes técnicos de uma forma que até mesmo quem está começando a aventurar-se no mundo dos circuitos eletrônicos possa entender e aplicar!

🤷 Entendendo o Coração do Circuito: O Regulador L78S00

Antes de continuarmos, vamos fazer uma pausa para conhecer melhor o protagonista do nosso projeto: a série L78S00 de reguladores de tensão positivos de três terminais. Pense neles como os "guardiões da voltagem" - componentes dedicados a manter a tensão elétrica estável, independentemente das flutuações que possam ocorrer no sistema elétrico do seu carro.

Disponíveis em encapsulamentos TO-220 e TO-3, esses reguladores vêm em várias versões com tensões de saída fixas (5V, 7.5V, 9V, 10V, 12V, 15V, 18V e 24V), tornando-os incrivelmente versáteis para uma ampla gama de aplicações eletrônicas. Para o nosso projeto, estamos usando especificamente o modelo 78S05, que fornece uma saída estável de 5V.

O que torna esses reguladores tão especiais é sua inteligência embutida. Cada unidade possui limitação de corrente interna, proteção contra desligamento térmico e proteção de área segura. Em termos simples, eles são praticamente indestrutíveis quando usados corretamente! Se ocorrer um curto-circuito ou sobrecarga, o regulador simplesmente se desliga para se proteger, evitando danos ao circuito e aos seus dispositivos.

Com um dissipador de calor adequado (incluído em nosso projeto), esses reguladores podem fornecer mais de 2A de corrente de saída - o que os torna perfeitos para aplicações de alta demanda como o nosso carregador USB.

💡 Dica do Professor:

Os reguladores da série 78S são como os "irmãos mais velhos" dos populares 7805. Enquanto um 7805 padrão pode fornecer cerca de 1A, o 78S05 pode entregar até 2A, tornando-o ideal para projetos que exigem mais potência, como o nosso carregador USB duplo!

⚡ Características Destacadas do L78S00

Corrente de saída até 2A - Suficiente para alimentar dispositivos modernos exigentes

Opções de tensão de saída: 5V, 7.5V, 9V, 10V, 12V, 15V, 18V e 24V

Proteção contra sobrecarga térmica - Desliga automaticamente se superaquecer

Proteção contra curto-circuito - Impede danos em caso de falhas

Proteção da área de segurança do transistor de saída - Garante operação segura em todas as condições

🔌 Diagrama Esquemático: Como o Circuito Funciona!

Agora que já conhecemos o componente principal, vamos entender como tudo se conecta para transformar os 12V do seu carro nos 5V perfeitos para seus dispositivos USB. Na Figura 2, abaixo, apresentamos o diagrama esquemático completo do nosso carregador USB 5V 4A.

Fig. 2 - Diagrama Esquemático Carregador Veicular USB 5V 4A Turbo (20W) com 78S05

O princípio de funcionamento é elegante em sua simplicidade. Quando você conecta o conversor ao acendedor de cigarros do seu carro, a energia flui através do fusível de proteção (F1) e do capacitor de entrada (C3), que ajuda a estabilizar a tensão de entrada. A partir daí, essa energia é dividida entre dois reguladores 78S05 (U1 e U2), cada um responsável por uma porta USB.

Cada regulador 78S05 recebe os 12V (que podem variar entre 11V e 14.5V dependendo do estado da bateria e se o motor está ligado) e os converte magicamente em 5V estáveis e precisos. Os capacitores C1 e C2 ajudam a filtrar qualquer ruído ou ripple, garantindo uma saída limpa e estável para seus dispositivos.

O resultado final é uma corrente total de saída de 4 Amperes (2A para cada porta USB), mais que suficiente para carregar rapidamente qualquer dispositivo USB moderno. E aqui está o melhor: o circuito possui proteção contra sobrecarga, o que significa que, em caso de curto-circuito na saída ou se um dispositivo exigir mais corrente do que o especificado, o regulador simplesmente se desligará até que a situação seja normalizada.

⚠️ Nota de Segurança:

Embora este circuito seja projetado com proteções integradas, sempre é importante garantir que os componentes estejam corretamente montados e que o dissipador de calor seja dimensionado adequadamente. Temperaturas excessivas podem afetar não apenas o desempenho, mas também a vida útil dos componentes.

📱 Compatibilidade com Dispositivos Modernos

Você pode estar se perguntando: "Este carregador funcionará com meu smartphone/tablet moderno que suporta carregamento rápido?" A resposta é sim, com algumas ressalvas importantes. Este circuito fornece uma saída padrão de 5V a até 2A por porta, o que é compatível com a maioria dos dispositivos. No entanto, protocolos de carregamento rápido mais avançados (como Qualcomm Quick Charge, USB Power Delivery, etc.) requerem circuitos mais complexos que podem negociar tensões mais altas com o dispositivo.

Dito isso, para carregamento padrão e até mesmo para muitos dispositivos que suportam carregamento rápido a 5V, este circuito fornecerá uma carga robusta e confiável, muitas vezes mais rápida do que os carregadores genéricos de baixa potência encontrados no mercado.

💡 Ideias para o seu Próximo Projeto

Gostou deste projeto? Então você vai adorar explorar outros circuitos que preparamos. Cada um com suas particularidades e aplicações ideais!

📝 Lista de Componentes: Tudo Que Você Precisa

Para montar este projeto, você precisará dos seguintes componentes. Recomendo adquirir peças de qualidade para garantir a durabilidade e segurança do seu carregador:

Semicondutores

U1, U2 ... Circuito Integrado Regulador de Tensão 78S05
LED1 ..... Diodo Emissor de Luz, uso geral (indicador de alimentação)

Resistores

R1 .......... 4.7KΩ (amarelo, violeta, laranja, dourado) - Para o LED indicador
RP1 ........ Trimpot 10KΩ - Para ajuste fino (opcional)

Capacitores

C1 .......... 47nF Capacitor Cerâmico - Filtragem de alta frequência
C2 .......... 100nF Capacitor Cerâmico - Estabilização do regulador
C3 .......... 4.700uF / 35V Capacitor Eletrolítico - Reservatório de energia

Diversos

F1 .......... Fusível de solda 20A - 250V (proteção contra sobrecorrente)
P1 .......... Bloco terminal de solda de 2 pinos (entrada de 12V)
P2 .......... Bloco terminal de solda de 3 pinos (saídas USB)
Outros ... Placa de Circuito Impresso, dissipador de calor, fios, etc.

💰 Dica de Economia:

Muitos desses componentes podem ser encontrados em kits eletrônicos básicos ou aproveitados de equipamentos antigos. O dissipador de calor pode ser improvisado de fontes antigas, e os blocos terminais são comuns em lojas de eletrônica. Com um pouco de criatividade, você pode reduzir significativamente os custos deste projeto!

🖨️ Placa de Circuito Impresso (PCI)

Para facilitar sua vida, na Figura 4, disponibilizamos os arquivos da PCI - Placa de Circuito Impresso. Os arquivos estão nos formatos GERBER, PDF e PNG, cobrindo todas as suas necessidades, seja para uma montagem caseira ou para enviar a uma fabricação profissional.

E o melhor de tudo: os arquivos estão disponíveis para download gratuito diretamente do servidor MEGA, através de um link direto, sem qualquer complicação ou redirecionamento!

Fig. 3 - PCI - Carregador Veicular USB 5V 4A Turbo (20W) com 78S05

📥 Link Direto Para Baixar

Para baixar os arquivos necessários para a montagem do circuito eletrônico, basta clicar no link direto disponibilizado abaixo:

Link para Baixar: Layout PCB, PDF, GERBER, JPG

🤔 Dúvidas Frequentes (FAQ)

Para garantir que seu projeto seja um sucesso, compilamos algumas das perguntas mais comuns sobre este tema. Confira!

Posso substituir o 78S05 por um 7805 comum? 🔽

Tecnicamente é possível, mas não recomendado. O 7805 padrão fornece no máximo 1A, enquanto o 78S05 pode fornecer até 2A. Usar um 7805 limitaria sua capacidade de carregamento e poderia causar sobreaquecimento, especialmente se você tentar carregar dispositivos exigentes. Além disso, o 7805 pode não ter as mesmas proteções contra sobrecarga que o 78S05.

Este carregador funcionará com meu iPhone/Android que suporta carregamento rápido? 🔽

Sim, funcionará, mas talvez não atinja a velocidade máxima de carregamento rápido que seu dispositivo suporta. Este circuito fornece 5V a até 2A por porta, o que é considerado carregamento rápido para muitos padrões, mas protocolos mais avançados como Qualcomm Quick Charge ou USB Power Delivery exigem circuitos mais complexos que podem negociar tensões mais altas. Mesmo assim, você obterá uma carga significativamente mais rápida do que com carregadores padrão de 500mA ou 1A.

É necessário usar um dissipador de calor para os reguladores 78S05? 🔽

Sim, absolutamente! Ao converter de 12V para 5V com correntes elevadas, os reguladores dissipam uma quantidade significativa de calor (calculada como (Vin - Vout) × Corrente). Sem um dissipador adequado, os reguladores superaquecerão rapidamente, ativando a proteção térmica e limitando a corrente de saída. O projeto de PCB já inclui áreas para montagem de dissipadores, e recomendamos usar os maiores que couberem no espaço disponível.

Posso modificar este circuito para adicionar mais portas USB? 🔽

Sim, é possível adicionar mais portas USB adicionando mais reguladores 78S05 em paralelo, cada um com seus próprios componentes de suporte. No entanto, existem algumas considerações importantes: 1) O fusível de entrada deve ser dimensionado para suportar a corrente total; 2) O capacitor de entrada (C3) pode precisar ser aumentado para lidar com a maior demanda; 3) O dissipador de calor precisará ser significativamente maior ou você precisará de dissipadores separados para cada regulador; 4) A fiação do acendedor de cigarros pode se tornar um fator limitante em termos de corrente máxima.

Como posso testar o circuito antes de conectá-lo aos meus dispositivos? 🔽

Recomendamos testar o circuito em etapas: 1) Verifique continuidade e curtos-circuitos na placa antes de aplicar energia; 2) Conecte a entrada de 12V e meça a tensão de saída em cada porta USB - deve estar entre 4.9V e 5.1V sem carga; 3) Use uma carga de teste (como uma resistência de 2.5Ω 10W) para simular um dispositivo de 2A e verifique se a tensão permanece estável; 4) Monitore a temperatura dos reguladores sob carga para garantir que os dissipadores são adequados. Somente após esses testes, conecte seus dispositivos valiosos.

🎓 Conclusão: Seu Próprio Carregador de Alta Performance

Com este projeto, você não apenas economiza dinheiro em comparação com os carregadores comerciais, mas também ganha conhecimento valioso sobre eletrônica de potência e reguladores de tensão. Mais importante ainda, você terá um carregador robusto, confiável e de alta performance que superará a maioria das opções disponíveis no mercado.

Lembre-se que a eletrônica é uma jornada de aprendizado contínuo. Este projeto pode ser o ponto de partida para modificações mais avançadas, como adicionar indicadores de carga, implementar protocolos de carregamento rápido, ou até mesmo criar uma versão com saída ajustável para diferentes dispositivos.

Artigo original publicado na ELC (inglês) - 7 de fevereiro de 2022

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quinta-feira, 4 de dezembro de 2025