Зарядное mini (micro) USB устройство на 5 вольт в автомобиле своими руками ?
Современные мобильные девайсы уже незаменимо вошли в нашу жизнь. Прежде всего, мы говорим о телефонах и планшетах. Мы пользуемся ими везде, дома, на улице, в машине. В машине к ним добавляются еще навигаторы, видеорегистраторы и т.д. А что надо для нормальной работы этих приборов? Конечно питание, ведь любой, даже очень хороший аккумулятор «сядет», в конце концов.
Можно купить готовое зарядное устройство USB для всего того, что мы используем в машине. Но здесь могут быть проблемы с количеством гнезд, с мощностью и т.д. Как правило,мощность зарядного устройства ограничивается током 0,5 А, хоть на многих и написано 1 А, но выдержать такой ток они не в состоянии.
А что касается моего частного случая, так данное зарядное устройство, которое по сути является стабилизатором напряжения на микросхеме 7805, было применено для того, чтобы спрятать его под панелью приборов. В итоге, запитав его от прикуривателя и спрятав под панель приборов, были выведены лишь только штекеры mini USB на панель приборов, для навигатора и видеорегистратора.
Итак, в нашей статье мы расскажем об альтернативе, о самостоятельном изготовлении USB зарядного устройства для автомобиля на базе микросхемы — стабилизатора 7805.
В качестве «сердца» нашего зарядного устройства будет использован стабилизатор напряжения серии L7805 (ток 1 А) или его аналог L7805CV (ток 1,5 А). На самом деле применяемых аналогов может быть великое множество. В принципе, вся серия микросхем 7805 подойдет для этого. Об аналогах подробнее мы расскажем чуть позже.
Сама электрическая схема подключения стабилизатора проста, она аналогична стабилизатору питания, про который мы рассказывали в другой нашей статье «Стабилизатор питания в автомобиле на 12 вольт». Можно сказать, что это микросхемы собратья, только напряжения стабилизации у них разное.
Собрать все можно как навесным монтажом, так и на плате. Можно на обычной простой универсальной монтажной плате. Для того, чтобы микросхема смогла развить свой максимальный ток питания, ее необходимо поставить на радиатор. В нашем случае радиатор взят от компьютерного процессора.
Сами микросхемы — стабилизаторы могут выпускаться в различных корпусах. Возможные варианты корпусов и применяемых аналогов приведены на рисунке ниже.
В нашей сборке применен корпус ТО-220… Возможно применение и микросхем с индексом KIA 7805. Более подробный Data sheet на эти микросхемы можно посмотреть ЗДЕСЬ.
Подключение mini и micro USB штекера от зарядного устройства в автомобиле
После того, как вы собрали USB устройство необходимо правильно подключить USB коннекторы. Можно взять провод с уже заводским штекером mini, micro USB, а можно купить «пустой» штекер в магазине, и припаять к нему провод. Правильное подключение различных видов USB приведено на рисунке ниже.
В моем случае необходим был штекер mini USB, который и был припаян к проводу. Вид приведен без корпуса.
Затем с помощью универсального прибора еще раз было проверено напряжение, чтобы не испортить электронные гаджеты. А затем уже был заряжен аккумулятор аудиоплеера.
В последствии зарядное устройство было установлено под панель приборов, а mini USB штекеры выведены: один на панель приборов для навигатора, второй под крышей для видеорегистратора.
Прошу прощения за вид в гараже.
Зарядное устройство в машине на 5 вольт для смартфона, навигатора, видеорегистратора, планшета построенное по принципу ШИМ модуляции (USB) на 4 Ампера (Вариант 2)
Однако эпопея с зарядным устройством на этом не закончилась. Опять же из-за банальной причины, когда для потребителей не хватает выдаваемой мощности, тока питания, что по сути одно и тоже, при условии постоянного напряжения бортовой сети в машине, так как величины эти будут прямо пропорциональны.
Так вот, при длительной совместной эксплуатации навигатора и видеорегистратора, одна микросхема была не в состоянии «вытянуть» питание этих двух устройств, даже при установленном радиаторе. В итоге, она перегревалась и кратковременно отключалась. Навигатор при этом «матерился» на отключение питания.
…ее монтаж можно выполнить по схеме из Datasheet. Однако для по умолчанию при такой обвязке она имеет выходное напряжение в 3,3 вольта, нам же для USB потребуется 5 вольт.
В этом случае необходимо будет подобрать резисторы R1, R2. Таблица с рекомендуемыми номиналами резисторов, от которых зависит напряжение питания, также взята из Datasheet. Эта особенность изменять напряжение подбором резисторов, делает это устройство универсальным помощником при необходимости питать нагрузку не только напряжение 5 вольт как для USB.
Надо отметить, что это устройства уверенно держит нагрузку с потребляемым током в 3А, а пиковые показатели могут достигать и 4А. Если собирать такое устройство лень, некогда или вы не сможете это сделать, то можно приобрести такую сборку за цену порядка 2 долларов на всем известных площадках, интернет — магазинах.
Надо сказать, что такой китайский преобразователь напряжения KIS-3R33S (MP2307) довольно неплох для своей цены, при этом способен выдавать высокие токи, о чем мы уже знаем, до 4А. Это значит, что такая сборка может заменить пару КРЕНок или серию 7805, о чем мы рассказывали в первой части статьи. При этом будет более компактной и с более высоким КПД.
Итак, мной была куплена такая сборка. Затем также купил распределительную коробку, которые используются для монтажа электропроводки в квартирах. Это и стало корпусом конвертера — зарядного устройства.
Также был присоединен и светодиод, для того чтобы контролировать, подается ли напряжение на эту «коробочку». О подключении светодиода к 12 вольтам в машине можно прочитать в статье «Как подключить светодиод к 12 вольтам». Затем все было установлено под панелью приборов, за вещевым ящиком.
Подключено к прикуривателю. Напряжение на нем появляется лишь только когда включено «зажигание», что очень удачно для меня.
Провода все также проброшены до гаджетов.
Теперь ток зарядного устройства увеличился до 4 Ампер, что пока вполне хватает.
Особенностью данного зарядного устройства является то, что оно может работать как в легковых автомобилях, где напряжение бортовой сети 12 вольт, так и в грузовых, где оно составляет 24 вольта. При этом, зарядное устройство не нуждается в какой-либо переделки и наладке.
Зарядка от USB. Не всё так просто… / Блог им. mvb / Сообщество EasyElectronics.ru
В связи с обновлением мобильного парка столкнулся с забавной проблемой: «Не всеСо стародавних времён использую резервную батарею «Вампирчик-Литий». Очень эту батарею любил мой старичок HTC Hero. С огромным удовольствием он кушал от неё 800 mA. Всё было хорошо, но пришло время обновления мобильной электроники. Свеженький Samsung Galaxy Nexus испробовав эту батарею заявил: «USB charger. Больше 450 mA жрать не буду!». То есть, при ёмкости батареи почти 1800 mA/h за ночь может и зарядит. Тут и начались мои поиски «полезных йогуртов»…
Всё дело оказалось в волшебных пузырьках схеме выхода USB зарядника. Не думаю что это сильно новая и актуальная тема для общественности. Посему, оставлю этот пост в личном блоге. Ежели кто забредёт сюда со скуки — комментарии, ссылки, мнения сильно приветствуются.
У «Вампирчик-Литий» оказалась следующая схема выхода USB:
(Внимание! D+ и D- мог и перепутать. Не перепроверял.)
Где то в памяти всплыло что для обьяснения устройству что его заряжают от AC charger нужно на лнии D+ и D- подать определённые потенциалы… Это и должна обеспечивать такая схема…
Хрен вам… Клал Samsung на эту схему!
В результате победила следующая схема выхода:
Да. Просто, тупо, «закоротить» выводы D+ и D-. Galaxy Nexus сказал: «AC charger. 950 mA».
Решение обкатал на автомобильном заряднике. До модификации он считался USB chrger, после как AC charger.
Вот картинки процесса доработки зарядника:
Сам зарядник. Уже доработанный. Как не странно, от оригинального по внешнему виду не отличается 🙂
Вид со стороны монтажа. Между выводами D+ и D- мною прямо на пады приляпан резистор 220 Ом.
Вид со стороны деталей.
Очень хочу увидеть плодотворную «священную войну» в коментариях 🙂
P.S. Уже в разобранном виде лежит следующий, более компактный, автозарядник. У него подобие первой схемы уже собрано на заводе. Я в раздумьях… снести эти делители нафиг и «закоротить» D+ и D- или есть более «академически» правильное решение…
ЗАРЯЖАЕМ АККУМУЛЯТОР ЧЕРЕЗ USB
Очень простая схема USB зарядки для пальчиковых (AA) и мизинчиковых (AAA) никель-металл-гидридных аккумуляторов. Схема состоит всего из нескольких деталей, которые очень просто найти каком-нибудь ненужном электроприборе или купить в радиомагазине.
Схема принципиальная для заряда AA от USB
Список деталей устройства
- Импульсный диод 1N4007 — 2x
- Резистор 0.5W 9,7 Ом — 2x
- Резистор 0.25W 10 Ом — 2x
- Светодиод (любой цвет) — 2x
- Вилка USB — 1x
Время зарядки конечно же зависит от тока, который мы будем подавать на аккумуляторы, а также ёмкости самих перезаряжаемых батареек. К примеру китайские аккумуляторы
Естественно, данное «зарядное устройство» в отличии от более сложных не оповещает вас об окончании заряда, поэтому не забывайте следить за процессом, ведь перезаряд может негативно повлиять на Ni-MH аккумуляторы. А два миниатюрных светодиода любого цвета служат как индикатор, они показывают заряжается аккумулятор или нет. Можно для уменьшения размера платы использовать светодиоды для поверхностного монтажа (SMD).
Удобнее всего припаять USB вход прямо на плату зарядки, которая получится весьма компактных размеров. Лично у меня размеры платы получились крайне малы, а именно: 2,8 х 1,5 см.
Напряжение зарядки ~4.85V, ток зависит от сопротивления применяемых резисторов, при указанных номиналах примерно до 160 mA.
У меня вышел ток зарядки 141.2 mA.
Хочу заметить, что при длительной зарядки наблюдается небольшое нагревание резисторов на 9,7 Ом, и чтобы такого не было, возьмите резисторы мощностью не 0,5 Вт как указано в схеме, а 1 Вт и больше.
В заключение хочу сказать, что качество зарядки таким вот прибором остается желать лучшего. Но если нужно по быстрому собрать схему и зарядить аккумулятор, то это самое то. Я лично заряжал несколько месяцев подряд Ni-MH аккумуляторы родом из поднебесной и ничего — с ними всё хорошо. Также добавлю, что более чем до 1,4 вольт не следует заряжать аккумуляторы во избежание перегрева и износа. Скачать плату можно здесь: usb-charger-aa.lay в архиве. Автор — EGOR.
Форум по устройствам заряда
Форум по обсуждению материала ЗАРЯЖАЕМ АККУМУЛЯТОР ЧЕРЕЗ USB
Строим универсальную, машинную USB зарядку (попытка номер раз) / Хабр
Здравствуйте Хабра-господа и Хабра-Дамы!
Думаю некоторым из Вас знакома ситуация:
«Автомобиль, пробка, N-ый час за рулем. Коммуникатор с запущенным навигатором уже 3-й раз пиликает об окончании заряда, несмотря на то что все время подключен к зарядке. А Вы, как на зло, абсолютно не ориентируетесь в этой части города.»
Далее, я расскажу о том, как имея в меру прямые руки, небольшой набор инструментов и немного денег соорудить универсальную (подходящую для зарядки номинальным током, как Apple, так и всех остальных устройств), автомобильную USB зарядку для Ваших гаджетов.
ОСТОРОЖНО: Под катом много фото, немного работы, никакого ЛУТ и нет хеппи энда (пока нет).
Автор, нафига все это?
Некоторое время назад со мной приключилась история описанная в прологе, китайский usb-двойник, абсолютно бессовестно дал разрядиться моему смарту во время навигации, из заявленных 500mA он выдавал около 350 на оба сокета. Надо сказать я был очень зол. Ну да ладно — сам дурак, решил я, и в этот же день, вечером, был заказан на eBay автомобильный зарядник на 2А, который почил в недрах китайско-израильской почты. По счастливой случайности, у меня завалялась платка конвертор DC-DC step down с выходным током до 3-х А и я решил на ее базе собрать себе надежный и универсальный зарядник для автомобиля.
Немного о зарядных устройствах.
Большинство зарядных устройств, которые присутствуют на рынке, я бы поделил на четыре типа:
1. Яблочные — заточенные под Apple-устройства, снабженные небольшой зарядной хитростью.
2. Обычные — ориентированные на большинство гаджетов, которым достаточно закороченных DATA+ и DATA- для потребления номинального тока заряда (тот, что заявлен на зарядном устройстве Вашего гаджета).
3. Бестолковые — у которых DATA+ и DATA- висят в воздухе. В связи с этим, Ваше устройство решает, что это USB-хаб или компьютер и не потребляет более 500 mA, что отрицательно сказывается на скорости заряда или вообще в отсутствии оного под нагрузкой.
4. Хитро%!$&е — так как внутри у них установлен микроконтроллер, который сообщает устройству, что то из разряда того, что небезызвестный герой Киплинга сообщал животным — «Мы с тобой одной крови, ты и я», проверяет оригинальность зарядки. Для всех же остальных устройств они являются ЗУ третьего типа.
Последние два варианта, в силу понятных причин, считаю не интересными и даже вредными, поэтому сосредоточимся на первых двух. Поскольку наша зарядка должна уметь заряжать, как яблочные так и все остальные гаджеты мы используем два выхода USB, один будет ориентирован на Apple — устройства, второй на все остальные. Замечу лишь, что если Вы по ошибке подключите гаджет к не предназначенной для него USB розетке, ничего страшного не произойдет, просто он будет брать те же пресловутые 500mA.
Итак, цель: » Немного поработав руками получить универсальную зарядку для машины.»
Что нам понадобится
1.Для начала, разберемся с током заряда, обычно, это 1А для смартфонов и около 2-х Ампер для планшетов (кстати мой Nexus 7, почему то из своей же зарядки не берет более 1.2А). Итого для одновременной зарядки средних планшета и смартфона нам потребуется ток 3А. Значит конвертер DC-DC, что у меня имеется в наличии вполне подойдет. Должен признать, что конвертер на 4А или 5А для данных целей подошел бы лучше, для того что бы тока хватало на 2 планшета, но компактных и недорогих решений так и не нашел, да еще и время поджимало.
Поэтому я использовал то что было:
Входное напряжение: 4-35В.
Выходное напряжение: 1.23-30В (регулируется потенциометром).
Максимальный ток на выходе: 3А.
Тип: Step Down Buck converter.
Ebay цена 1,59 USD
2. USB розетка, я использовал двойную, которую выпаял из старого USB-хаба.
Так же можно использовать обычные сокеты от USB удлинителя.
3. Макетная плата. Для того что бы припаять к чему-нибудь USB розетку и собрать простенькую схему зарядки для Apple.
4. Резисторы или сопротивления, кому как больше нравится и один LED. Всего 5-ть штук, 75 кОм, 43 кОм, 2 номиналом 50 кОм и один на 70Ом. На первых 4-х как раз и строится схема зарядки Apple, на 70 Ом я использовал для ограничения тока на светодиоде.
5. Корпус. Я нашел в закромах родины футляр от фонарика Mag-Lite. Вообще, идеально бы подошел футляр от зубной щетки черного цвета, но я такового не нашел.
6. Паяльник, канифоль, припой, кусачки, дрель и час свободного времени.
Собираем зарядку
1. Первым делом я закоротил между собой выводы DATA+ и DATA- на одном из сокетов:
*Прошу прощение за резкость, встал рано и телу хотелось спать, а мозгу продолжения эксперимента.
Это как раз и будет наша розетка для не яблочных гаджетов.
2. Отрезаем нужный нам размер макетной платы и размечаем и сверлим в ней отверстия под крепежные ножки USB розетки, параллельно проверяя, что контактные ножки у нас совпадают с отверстиями в плате.
3. Вставляем сокет, фиксируем и припаиваем к макетной плате. Контакты +5В первой(1) и второй(5) розетки замыкаем между собой, так же поступаем и с контактами GND(4 и 8).
Фото только для пояснения, контакты пропаиваются уже на макетной плате
4. Распаиваем на оставшиеся два контакта DATA+ и DATA- следующую схему:
Для соблюдения полярности пользуемся распиновкой USB:
У меня получилось так:
Не забываем подстроить напряжение на выходе, при помощи отвертки и вольтметра задаем 5 — 5.1В.
Так же я решил добавить индикацию к цепи питания USB, паралельно к +5V и GND припаял желтый лед с резистором на 70Ом для ограничения тока.
Убедительная просьба к людям с тонкой душевной организации и прочим любителям прекрасного: «Не смотрите следующую картинку, ибо пайка кривая.»
5. Фиксируем плату конвертер на нашей макетной плате. Я это осуществил при помощи ножек от все тех же резисторов, запаяв их в контактные отверстия на плате конвертера и на макетной плате.
6. Припаиваем выходы конвертера к соответствующим входам на USB-сокете. Соблюдаем полярность!
7. Берем корпус, размечаем и сверлим отверстия под крепление нашей платы, размечаем и вырезаем место под USB розетку и добавляем отверстия для вентиляции напротив микросхемы конвертера.
Крепим макетную плату болтами к корпусу и получаем вот такую коробочку:
В Машине это выглядит так:
Тесты
Далее, я решил проверить реально ли мои устройства будут считать, что они заряжаются от родной зарядки. А заодно замерить и токи.
Питание обеспечено БП от старого принтера 24В 3.3А.
Ток я замерял перед выходом на USB.
Забегая вперед скажу, все имеющиеся у меня устройства зарядку признали.
К USB розетке номер один (которая предназначена для разных гаджетов ) я подключал:
HTC Sensation, HTC Wildfire S, Nokia E72, Nexus 7, Samsung Galaxy ACE2.
Для Sensation и Nexus 7 я проверил время зарядки, начинал с 1% и заряжал до 100%.
Смартфон зарядился за 1 час 43 минуты (батарейка Anker на 1900 mAh), должен заметить, что от стандартной зарядки он заряжается около 2-х часов.
Планшет же зарядился за 3 часа 33 минуты, что на пол часа дольше чем зарядка от сети (Одновременно заряжал только одно устройство).
Чтобы оба Android устройства брали из зарядки максимум, мне пришлось спаять небольшой переходничок(который подключал к apple USB), к нему подключен HTC Sensation.
К USB розетке номер два я подключал: Ipod Nano, Ipod Touch 4G, Iphone 4S, Ipad 2. Поскольку Nano заряжать такой штукой смешно — он у меня максимум 200 mA брал, проверял Touch 4g и IPad. Ipod заряжался 1 час 17 минут с нуля и до 100%(правда вместе с IPAD 2). Ipad 2 заряжался 4 часа и 46 минут (один).
Как Вы видите Iphone 4S с удовольствием потребляет свой номинальный ток.
Кстати, Ipad 2 меня удивил, он абсолютно не чурался схемы с закороченными дата контактами и потреблял абсолютно те же токи, что и от предназначенного для него сокета.
Процесс зарядки и выводы
Для начала напомню, что все устройства в которых используют литиевые аккумуляторы имеют в наличии контроллер заряда. Работает он по следующей схеме:
График усреднен и может варьироваться для разных устройств .
Как видно из графика, в начале зарядного цикла контроллер позволяет заряжать максимально допустимым током для Вашего устройства и постепенно снижает ток. Уровень заряда определяется по напряжению, так же контроллеры мониторят температуру и отключают зарядку при высоких значениях последней. Контроллеры заряда могут находится в самом устройстве, в аккумуляторе или в зарядном устройстве (очень редко).
Подробней о зарядке литиевых элементов можно почитать здесь.
Собственно тут мы и подошли к моменту почему этот топик называется: «Попыткой номер раз». Дело в том, что максимум, что у меня получилось выжать из зарядки это: 1.77А
Ну а причина, на мой взгляд, не оптимально подобранная катушка индуктивности, которая в свою очередь не дает Buck — конвертору выдать свой максимальный ток. Думал ее заменить, но инструмента для пайки SMD у меня нет и в ближайшее время не предвидится. Это не ошибка проектировщиков платы с ebay, это просто особенность данной схемы так как она ориентированна на различные входящие и исходящие напряжения. При подобных условиях просто невозможно выдавать максимальный ток на всем диапазоне напряжений.
В итоге, я получил устройство, которое способно заряжать два смартфона одновременно или один планшет в автомобиле за вменяемое время.
В связи с вышесказанным было решено оставить эту зарядку как есть и собрать новую, полностью своими руками, на базе более мощного конвертора LM2678,
который в перспективе, сможет «накормить» два планшета и смартфон одновременно (5А на выходе). Но об этом уже в следующий раз!
P.S.:
1. Текст может содержать пунктуационные, грамматические и смысловые ошибки, об оных прошу сообщать в личку.
2. Мысли, идеи, технические поправки и ЦУ от более опытных товарищей — напротив приветствуются в комментариях.
3. Прошу прощения за возможные технические неточности, т.к. электроникой и схемотехникой до недавнего времени я не занимался.
Спасибо за внимание, Всем удачи и неиссякаемого оптимизма!
Как сделать USB динамо зарядку своими руками
Это пошаговое руководство по созданию своими руками портативной USB зарядки, использующей велосипедную динамо-втулку в качестве источника энергии. Также смотрите инструкцию по сборке универсальной USB зарядки с литий-ионным аккумулятором на солнечной энергии. Если вы плохо дружите с электроникой, то вы можете купить готовую коммерческую USB-зарядку.
Необходимые инструменты и компоненты.
Инструменты, необходимые для создания USB динамо зарядки:
- Паяльник, олово
- Мультиметр (необязательно)
- Тиски (необязательно)
- Стриппер (необязательно)
Необходимые компоненты для создания универсальной USB зарядки с питанием от динамо:
- Плата Veroboard (8,22 евро)
- Разъём USB-A (необязательно, также можно использовать дополнительный USB-кабель Micro или Mini USB)
- Стабилизатор напряжения LDO (с малым падением напряжения) на 5 В LM2940 (CT) (1,31 евро)
- Кулер для стабилизатора напряжения LDO (необязательно) (0,5 евро)
- Конденсатор C1 на 2200 мкФ 16 В (0,65 евро)
- Миниатюрный дисковый танталовый конденсатор C4 на 47 мкФ (0,22 евро)
- Миниатюрный дисковый танталовый конденсатор C5 на 22 мкФ (0,5 евро)
- Мостовой выпрямитель на 1,5 A 100 В (0,5 евро)
- Термоусадочные трубки (необязательно)
- Коробка и рубашки ABS (необязательно) (1,17 евро)
- Кабельный сальник контргайки или уплотнительное кольцо (необязательно)
- Разъём для динамо-втулки
Цены невысокие из-за того, что компоненты заказывались в больших объёмах. У вас могут выйти другие цены.
Принципиальная электрическая схема USB зарядки с питанием от динамо-втулки:
Приступаем в сборке зарядки для USB устройств с питанием от динамо.
Шаг 1: Плата Veroboard.
Вырежьте участок платы Veroboard размером приблизительно 17 мм х 40 мм. Плата на фотографии ниже слишком длинная, приблизительно 65 мм в длину.
Шаг 2: Установка танталовых конденсаторов.
Припаяйте два миниатюрных дисковых танталовых конденсатора на стабилизатор напряжения. Следите, чтобы во время пайки не перегрелись компоненты и соблюдайте полярность (длинная ножка положительная).
Расположите конденсатор на 22 мкФ справа, а на 0,47 мкФ слева. Отрицательные полюсы должны оказаться посередине.
Шаг 3: Подготовка конденсатора C1.
Установите на конденсатор C1 термоусадочные трубки. Согните ножки (длинная ножка положительная) как показано на фотографии ниже. Постарайтесь сохранить ножки по возможности как можно более длинными, чтобы конденсатор было легче разместить внутри коробки ABS.
Шаг 4: Размещение компонентов на плате.
Чтобы правильно разместить компоненты на плате Veroboard, смотрите на первую фотографию ниже: три параллельные полоски посередине планки служат главными электрическими дорожками для компонентов. Полоса слева соответствует положительной стороне на принципиальной схеме.
Длинную ножку конденсатора C1 (+) необходимо разместить на самой левой полосе из трёх полос. Короткую ножку необходимо припаять на среднюю полосу.
Ножки мостового выпрямителя должны располагаться следующим образом. Положительные ножки (подписаны) идут слева. Отрицательные ножки должны идти по средней полосе. Провода от входящего переменного тока нужно подпаять на внешних полосках платы (слева и справа, как изображено на фотографии выше).
И наконец припаяйте стабилизатор напряжения.
Прежде чем продолжить собирать зарядное USB-устройство, посмотрите всё ли вы сделали правильно.
Приготовьте провод, который идет к динамо-втулке, и подсоедините его к ножкам мостового выпрямителя. Здесь полярность не имеет значения, поскольку мы имеем дело с переменным током. Подсоедините динамо-втулку, крутаните колесо и измерьте выходное напряжение на положительном и отрицательном выходах платы.
У нас должно получиться около 5 В.
Если ничего не работает, то проверьте полярность конденсаторов и других компонентов.
Теперь мы можем отрезать всё лишнее на плате Veroboard и согнуть конденсатор C1, чтобы он смог поместиться внутри коробки ABS.
Подсоедините кулер с помощью односторонней заклёпки. Она идеально подходит для этой цели, так как не занимает дополнительное пространство (особенно в высоту).
Прежде чем подсоединить провода, просверлите в коробке маленькое отверстие для кабельного сальника контргайки, установите его и пропустите через него провода.
Далее подключите разъём USB-A или Mini и Micro USB кабель напрямую к выходным ножкам стабилизатора напряжения. Подключите провода от динамо-втулки к мостовому выпрямителю.
Чтобы плата смогла поместится в контейнере, мне пришлось отпилить углы.
При использовании контейнера ABS, который указан в списке необходимых компонентов выше, вам необходимо дополнительно вырезать два отверстия на дне контейнера.
Итак у нас получилось стильное зарядное USB устройство с питанием от динамо-втулки. Для обеспечения водонепроницаемости я загерметизировал контейнер полимерной смолой. Герметизируйте контейнер только после того, как убедитесь, что зарядное устройство работает.
Второй вариант зарядного USB устройства с уплотнительным кольцами:
Зарядка мини usb от батареек. Зарядное устройство для портативных аккумуляторов. Схема принципиальная для заряда AA от USB
Думаю, что у всех случались неприятные моменты — телефон практически разряжен, розетки в ближайшем будущем нет или выключили свет, а позвонить нужно.
Особенно это актуально для смартфонов, которые в большинстве своем очень быстро разряжаются.
Сначала я хотела купить нечто вроде механического зарядного, но случайно наткнулась на вот эту потрясающую вещь.
USB зарядка для телефона от батареек 4хАА Portable Charger.
Характеристики:
Тип зарядки — 4 батарейки АА
Ток на выходе: 0,5А
Напряжение: 5В
Материал: пластик
Цвет: черный
Размер: 7,8х6,2х2,1 см
Это чудесное устройство представляет собой пластиковую коробочку с местами для установки 4 пальчиковых батареек (или аккумуляторов), с тремя светодиодами и разъемом USB. К нему при помощи шнура USB можно подключить телефон или смартфон или любое устройство заряжающееся от USB.
На торце имеется включатель с тремя режимами — режим фонарика, выключено, и зарядка USB. При подключении телефона он устанавливается в режим USB и происходит зарядка.
Мой опыт использования: смартфон Fly 4404 был разряжен до 35% батареи и при помощи этого устройства продержался 22 часа!!! Я была в поездке, зарядить возможности не было. Я звонила, отправляла SMS, пользовалась мобильным интернетом и приехала домой со все теми же 35%. Батарейки (самые дешевые из АТБ) пришлось заменить один раз за 22 часа и после этого они месяц прослужили для работы фонарика.
Фонарик — 3 светодиода, светит ярче или тусклее в зависимости от степени разряженности батареек.
Собственно, перед поездкой, я и купила это устройство, зная, что в режиме звонков, мобильного интернета и SMS мой Fly способен продержаться часов 12 и все… Проверка удалась, и о покупке я совершенно не жалею.
Если у вас слабая батарея у смартфона, часто выключают свет или вы часто бываете вдали от электричества — покупайте, не пожалеете. Батарейки купить заблаговременно и вы на связи. Электронную книгу он тоже вполне способен подзарядить.
Можно установить как 4, так и 2 батарейки. Единственно, от постоянного ношения в сумочке быстро затерся корпус.
Очень простая схема USB зарядки для пальчиковых (AA) и мизинчиковых (AAA) никель-металл-гидридных аккумуляторов. Схема состоит всего из нескольких деталей, которые очень просто найти каком-нибудь ненужном электроприборе или купить в радиомагазине.
Схема принципиальная для заряда AA от USB
Список деталей устройства
- Импульсный диод 1N4007 — 2x
- Резистор 0.5W 9,7 Ом — 2x
- Резистор 0.25W 10 Ом — 2x
- Светодиод (любой цвет) — 2x
- Вилка USB — 1x
Время зарядки конечно же зависит от тока, который мы будем подавать на аккумуляторы, а также ёмкости самих перезаряжаемых батареек. К примеру китайские аккумуляторы UltraFire с реальной ёмкостью примерно 0,4-0,5 Ампер*часов заряжаются у меня полностью за 2-3 часа.
Естественно, данное «зарядное устройство» в отличии от не оповещает вас об окончании заряда, поэтому не забывайте следить за процессом, ведь перезаряд может негативно повлиять на Ni-MH аккумуляторы. А два миниатюрных светодиода любого цвета служат как индикатор, они показывают заряжается аккумулятор или нет. Можно для уменьшения размера платы использовать светодиоды для поверхностного монтажа (SMD).
Удобнее всего припаять USB вход прямо на плату зарядки, которая получится весьма компактных размеров. Лично у меня размеры платы получились крайне малы, а именно: 2,8 х 1,5 см.
Напряжение зарядки ~4.85V, ток зависит от сопротивления применяемых резисторов, при указанных номиналах примерно до 160 mA.
У меня вышел ток зарядки 141.2 mA.
Хочу заметить, что при длительной зарядки наблюдается небольшое нагревание резисторов на 9,7 Ом, и чтобы такого не было, возьмите резисторы мощностью не 0,5 Вт как указано в схеме, а 1 Вт и больше.
В заключение хочу сказать, что качество зарядки таким вот прибором остается желать лучшего. Но если нужно по быстрому собрать схему и зарядить аккумулятор, то это самое то.
На одном из радиолюбительских сайтов увидел схему для зарядки портативных Ni-Mn и Ni-Cd аккумуляторов с рабочим напряжением 1,2-1,4 В от USB-порта. С помощью этого устройства можно заряжать портативные аккумуляторные батарейки током примерно 100 мА. Схема несложная. Собрать её не составит труда даже начинающему радиолюбителю.
Конечно, можно купить готовое ЗУ. В продаже их сейчас великое множество и на любой вкус. Но их цена вряд ли удовлетворит начинающего радиолюбителя или того, кто способен сделать зарядное устройство своими руками.
Решил повторить эту схему, но сделать зарядное устройство для зарядки сразу двух аккумуляторов. Выдаваемый ток USB 2.0 составляет 500 mA. Так что можно смело подключить два аккумулятора. Доработанная схема выглядела так.
Так же хотелось, чтобы была возможность подключение внешнего источника питания напряжением 5 В.
Схема содержит всего восемь радиодеталей.
Из инструмента потребуется минимальный набор радиолюбителя: паяльник, припой, флюс, тестер, пинцет, отвёртки, нож. Перед пайкой радиодеталей их необходимо проверить на исправность. Для этого нам потребуется тестер. Резисторы проверить очень просто. Измеряем их сопротивление и сравниваем с номиналом. О том, как проверить диод и светодиод есть много статей в интернете.
Для корпуса использовал пластмассовый футляр размером 65*45*20 мм. Батарейный отсек вырезал из детской игрушки «Тетрис».
О переделке батарейного отсека расскажу подробней. Дело в том, что изначально
плюсы и минусы клемм питания батареек установлены противоположно. Но мне нужно было, что бы в верхней части отсека располагались две изолирование плюсовые клеммы, а внизу одна общая минусовая. Для этого я нижнюю плюсовую клемму перенёс наверх, а общую минусовую вырезал из жести, припаяв оставшиеся пружины.
В качестве флюса при паянии пружин применял паяльную кислоту с соблюдением всех правил техники безопасности. Место пайки обязательно промыть в проточной воде до полного удаления следов кислоты. Провода от клемм подпаял и пропустил внутрь корпуса через просверленные отверстия.
Батарейный отсек закрепил на крышке футляра тремя маленькими шурупами.
Плату выпилил из старого модулятора игровой приставки «Денди». Удалил все ненужные детали и дорожки печатного монтажа. Оставил только гнездо питания. В качестве новых дорожек использовал толстый медный провод. В нижней крышке просверлил отверстия для вентиляции.
Готовая плата плотно села в корпус, поэтому я её закреплять не стал.
После установки всех радиодеталей на свои места проверяем правильность монтажа и очищаем плату от флюса.
Теперь займёмся распайкой шнура питания и установкой тока зарядки для каждого аккумулятора.
В качестве шнура питания использовал USB шнур от старой компьютерной мышки и кусок питающего провода со штекером от «Денди».
Шнуру питания нужно уделить особое внимание. Ни в коем случае нельзя перепутать «+» и «-». У меня на штекере «+» питания подключен к центральному контакту чёрным проводом с белой полосой. А «-» питания идёт по чёрному (без полосы) проводу на наружный контакт штекера. На USB шнуре «+» идёт на красный провод а «-» на чёрный. Спаиваем плюс с плюсом и минус с минусом. Места пайки тщательно изолируем. Далее проверяем шнур на короткое замыкание, подключив тестер в режиме измерения сопротивления к клеммам штекера. Тестер должен показать бесконечное сопротивление. Все надо тщательно перепроверить, что бы ни спалить USB-порт. Если всё нормально, подключаем наш шнур к USB-порту и проверяем напряжение на штекере. Тестер должен показать 5 вольт.
Последний этап настройки это установка зарядного тока. Для этого разрываем цепь диода VD1 и «+» аккумулятора. В разрыв подключаем тестер в режиме измерения тока включенного на предел 200 mA. Плюс тестера на диод, а минус к аккумулятору.
Вставляем аккумулятор на место, соблюдая полярность, и подаём питание. При этом должен загореться светодиод. Он сигнализирует о том, что аккумулятор подключен. Далее, изменяя сопротивление R1, устанавливаем требуемый ток заряда. В нашем случае он равен примерно 100 mA . При уменьшении сопротивления резистора R1 зарядный ток увеличивается, а при увеличении уменьшается.
То же самое делаем для второго аккумулятора. После этого скручиваем наш корпус и
зарядное устройство готово к использованию.
Поскольку различные пальчиковые аккумуляторы имеют разную
емкость, потребуется разное время для зарядки этих аккумуляторов. Аккумуляторы
емкостью 1400 мА/ч с напряжением 1,2 В потребуется заряжать с помощью данной
схемы примерно 14 часов, а аккумуляторы 700 мА/ч потребуется всего 7 часов.
У меня имеются аккумуляторы емкостью 2700 мА/ч. Но заряжать их 27 часов от USB-порта не хотелось. Поэтому я и сделал гнездо питания для внешнего источника питания 5 вольт 1А, который у меня лежал без дела.
Вот ещё несколько фото готового устройства.
Наклейки рисовал программой FrontDesigner 3.0. Затем распечатал на лазерном принтере. Вырезал ножницами, наклеил лицевой стороной на тонкий скотч шириной 20 мм. Лишний скотч обрезал. В качестве клея использовал клей-карандаш, предварительно смазав им и наклейку и место, куда она клеится. Насколько это надёжно, пока не знаю.
Теперь плюсы и минусы данной схемы.
Плюс в том, что схема не содержит дефицитных и дорогостоящих деталей и собирается буквально на коленке. Так же есть возможность запитать от USB-порта, что не мало важно для начинающих радиолюбителей. Не надо ломать голову, откуда запитать схему. Не смотря на то, что схема очень простая, данный способ зарядки используется во многих промышленных зарядных устройствах.
Так же можно немного усложнив схему реализовать переключение зарядного тока.
Подбором R1,R3 и R4 можно выставить зарядный ток для разных по ёмкости аккумуляторов, тем самым обеспечив рекомендуемый зарядный ток для данного аккумулятора, который обычно равен 0,1C (C-ёмкость аккумулятора).
Теперь минусы. Самый большой, это отсутствие стабилизации зарядного тока. То есть
При изменении входного напряжения будет изменятся зарядный ток. Так же при ошибке в монтаже или коротком замыкании схемы есть большая вероятность спалить USB-порт.
Схема зарядного устройства для планшета
Нашел на просторах интернета интересную схемку для зарядки мобильных устройств током 4-5 Ампер. Дальше копипаст
В качестве силового компонента использован мощный биполярный транзистор КТ818ГМ или любой другой аналогичной мощности. В качестве стабилитрона использован отечественный стабилитрон малой мощности с номинальным напряжением стабилизации 4,7-5 Вольт, максимальная величина стабилизируемого напряжения составляет 10 Вольт (стабилитрон КС147А). Можно использовать другой стабилитрон с аналогичным напряжением стабилизации.
Силовой компонент (транзистор) устанавливаем на теплоотвод, может наблюдаться тепловыделения.
Напряжение электролитического (1000мкФ, 16В) конденсатора подбирается на 16, 25 или 50 Вольт, емкость может отклонятся от указанного на 20% в ту или иную сторону.
Выходной ток такой зарядки напрямую зависит от используемого транзистора, в нашем случает ток порядка 4-5 Ампер, что более, чем достаточно для зарядки любых планшетных компьютеров.
Резистор 680 Ом.
Такая схема может быть использована для зарядки мобильных телефонов MP3 плееров и CD проигрывателей и их питания в автомобиле.
Готовая схема получается очень компактной и может помещаться в компактном корпусе, размеры не более спичечного коробка.
Выходное напряжение 5-5.5 Вольт стабильное и не меняется в зависимости от скачков входного напряжения (напряжение автомобильного аккумулятора может снизится до 10 Вольт и подняться до 15 Вольт)
Схемы распайки зарядных устройств различных производителей.
Проблемы с зарядкой по USB обычно появляются при использовании постороннего (не родного) зарядного устройства. Гаджет может заряжаться медленно, не полностью, а может и вовсе отказаться заряжаться. Собственно, этой проблеме и посвящена сия статья. Но сперва я должен высказать несколько важных замечаний касаемо зарядки по USB вообще.
- Как это ни странно, некоторые мобильные устройства вообще не поддерживают зарядку через гнездо USB mini/micro, хоть и оборудованы им. К примеру, некоторые планшеты снабжены отдельным (круглым) гнездом для подключения зарядного устройства (ЗУ).
- При зарядке устройства от USB компьютера следует понимать, что порт USB способен выдать ток не более 0,5 ампера ( USB 2.0 ) или не более 0,9 ампера (USB 3.0). И если для заряда устройства требуется больший ток (1÷2 ампера), то время заряда может оказаться мучительно долгим, вплоть до бесконечности. Придётся искать ЗУ подходящей мощности.
- Чтобы понимать, какие вообще контакты за что отвечают в разъёмах USB и как они нумеруются, прочтите статью « Распиновка USB 2.0 ». Вкратце: первый контакт в USB это +5 вольт, а последний — «земля».
Итак, вы подключили гаджет к левому/самодельному зарядному устройству, а он не заряжается, да ещё и пишет, что зарядное устройство не поддерживается. Это связано с тем, что перед тем как позволить себе заряжаться, некоторые мобильные устройства замеряют напряжения на 2 и 3 контактах USB и по этим напряжениям определяет тип зарядного порта. А некоторые — просто проверяют наличие перемычки между контактами 2 и 3 или ещё и контролируют потенциал этой связки. Если гаджет не рассчитан на подключение к данному типу зарядного порта или тип порта не определён, то зарядное устройство будет отвергнуто. Подробно вся эта кухня описана в статье « Типы зарядных портов ».
Практическая сторона вопроса заключается в том, чтобы гаджет увидел нужные ему напряжения на контактах 2 и 3, а это обеспечивается подключением различных сопротивлений между контактами USB зарядного устройства. В конце статьи приводится чертёж различных типов зарядного порта (без привязки к моделям гаджетов) с указанием напряжений на контактах 2 и 3. Там же указано, какими сопротивлениями этого можно добиться. А прямо сейчас мы посмотрим, чего ждут определённые модели гаджетов от порта зарядного устройства.
Nokia, Fly, Philips, LG, Explay, Dell Venue и многие другие устройства признают зарядное устройство только если контакты Data+ и Data- (2-й и 3-й) будут закорочены или замкнуты резистором не более 200 Ом ▼
Закоротить контакты 2 и 3 можно в гнезде USB_AF зарядного устройства и спокойно заряжать свой телефон через стандартный дата-кабель. Эту же схему поддерживает планшет Freelander PD10 Typhoon, но кроме этого ему требуется повышенное напряжение заряда, а именно — 5,3 вольта.
Если же зарядное устройство уже обладает выходным шнуром (вместо выходного гнезда), и вам нужно припаять к нему штекер mini/micro USB, то не забудьте соединить 2 и 3 контакты в самом mini/micro USB. При этом плюс паяете на 1 контакт, а минус — на 5-й (последний). ▼
Samsung, HTC и другие «Корейцы»: один резистор 30 кОм между +5 и перемычкой D-D+; другой резистор 10 кОм между GND и перемычкой D-D+ ▼
iPhone и прочей продукции «Apple». От этого же порта охотно заряжается планшет Freelander PX1. ▼
Претендующее на универсальность автомобильное зарядное устройство «Ginzzu GR-4415U» и его аналоги оборудованы двумя выходными гнёздами: «HTC/Samsung» и «Apple» или «iPhone». Распиновка этих гнёзд приведена ниже. ▼
Старая Motorola «требует» резистор 200 кОм между 4 и 5 контактами штекера USB micro-BM. Без резистора аппарат заряжается не до полной победы. ▼
Аппарат E-ten («Енот») не интересуется состоянием этих контактов, и поддержит даже простое зарядное устройство. Но у него есть интересное требование к зарядному кабелю — «Енот» заряжается только если в штекере mini-USB закорочены контакты 4 и 5. ▼
Для питания или заряда навигатора Garmin требуется особый дата-кабель. Просто для питания навигатора через дата-кабель нужно в штекере mini-USB закоротить 4 и 5 контакты. Для подзаряда нужно соединить 4 и 5 контакты через резистор 18 кОм. ▼
Отдельная тема — зарядка планшетов. Как правило, планшету для заряда требуется приличный ток (1÷1,5 ампер), и заряд через гнездо mini/micro-USB во многих планшетах просто не предусмотрен производителем. Ведь даже USB 3.0 не даст более 0,9 ампер.
Правда, некоторые модели планшетов можно медленно и печально заряжать в выключенном состоянии.
На Ютубе один парень предлагает установить в планшете 3Q перемычку между первым контактом гнезда mini/micro-USB (это +5 В) и плюсовым (центральным) контактом круглого (коаксиального) зарядного гнезда. Дескать, тока от USB этому планшету хватает, просто + гнезда USB не подключен к контроллеру заряда аккумулятора. После установки перемычки планшет якобы заряжается. В принципе, это выход, если само круглое зарядное гнездо уже раздолбано.
Напротив, если круглое гнездо в порядке, но по какой-то причине вам хочется брать питание для заряда именно от USB компьютера или зарядного устройства с таким разъёмом, то можно сделать такой переходник. ▼
Правда, к теме этой статьи он отношения не имеет.
Типы зарядных портов
Повторюсь, подробную информацию можно почерпнуть в статье Типы зарядных портов . Здесь же приведу сводную схему напряжений на контактах USB с указанием номинала резисторов, позволяющих те или иные напряжения получить. Там, где указано сопротивление 200 Ом нужно ставить перемычку, сопротивление которой не должно превышать те самые 200 Ом.
Итак, если вы хотите переделать обычное ЗУ в USB-зарядку для телефона:
- удостоверьтесь, что устройство выдаёт около 5 вольт постоянного напряжения
- узнайте, способно ли это ЗУ дать ток не менее 500 мА
- внесите необходимые изменения в коммутацию гнезда USB-AF или штекера USB-mini/micro
Смежные материалы:
Все материалы по теме « Компьютер»
Все материалы по теме «Мобильное»
Все материалы по теме «Зарядное устройство»
Ребята, не нашел распиновку резисторов для Asus ZenFone 5 ZE620KL.
В нем тоже стоит защита, и ток зарядки от чужого ЗУ ограничивает 0,9А.
Мой второй телефон Asus ZenFone ZE520KL без защиты , кушает от любых 5вольтовых розеток 1,8А.
А эта зараза только от своей, ему мощность ЗУ не важна, от более мощного все равное есть только 0,9А
Недавно столкнулся с зарядным устройством Samsung и не могу понять по поводу выходных напряжений. Проверил мультиметром — на выходе +5 вольт. Может растолкуете, что к чему?
Вот это как раз ЗУ с поддержкой быстрой зарядки (Quick Charge 2.0). По умолчанию зарядка выдаёт 5 вольт. Смартфон с поддержкой QC по линии Data запрашивает повышенное напряжение и ЗУ переключается на 9 В.
Вот сейчас протестировал режим быстрой зарядки на «родном» (из коробки) зарядном устройстве. Есть интересные моменты.
Похоже, USB-тестер при расчёте заливаемого заряда не учёл повышенного напряжения.
А при чем тут напряжение-то? Заряд измеряется в амперх часах
Заряд формируется из передаваемой мощности (ВА). Иначе почему повышение напряжения сокращает время заряда?
Не согласен! А как быть с законом Ома (вечная ему память)? На примере зарядки аккумуляторных батарей: повышаем напряжение — повышается ток заряда. Соответственно, быстрее происходит зарядка. Повторюсь — в формуле подсчета ампер-часов нет напряжения! Смотрим ток заряда, засекаем время, высчитываем ампер-часы.
Вы обнаружили увеличение зарядного тока пропорционально увеличению напряжения (9/5=1,8)?
Вы путаете счетчик электроэнергии (Ватт-часов (вольт*ампер=ватт ватт*час=ватт час)) и счетчик емкости АКБ ( Ампер-час-= ампер*час).
Цитата — «Вы обнаружили увеличение зарядного тока пропорционально увеличению напряжения (9/5=1,8)?»
По скрину видно, что повышения нет — скорее понижение. Только время зарядки до 100% уменьшилось почти вдвое!
С процессом быстрой зарядки вроде как разобрался (На 4PDA навели на правильное направление мысли).
При включении в телефоне быстрой зарядки, через линии D+ D- идет сигнал к зарядному устройству. Оно включается в режим выдачи +9 вольт. Все это видно на тестере. Вот тут самое главное — после тестера в самом телефоне идет еще одно преобразование в максимальное напряжение заряда 4,2 вольта, соответственно повышение тока мы на тестере уже не видим.
При обычной зарядке второго преобразования нет, и тестер показывает «правильные» ампер-часы.
О, я упустил из вида, что преобразование может происходить в самом теле. Спасибо!
Тут можно еще пару слов добавить, что при повышении напряжения и уменьшении тока, при передаче от адаптера к телу, снижается токовая нагрузка на кабель и разъемы.
Кстати, да! Хоть отдельную статью пиши…
Это точно! И добавить в нее сведения о USB Safety tester. Нюансы показаний и прочие подробности.
Вру, у Samsung разработана аналогичная технология быстрой зарядки — AFC, но суть примерно та же.
Спасибо! Очень полезный материал.
Купил USB Carger на 8 портов. В нем на шинах данных USB распаяны микросхемы PC5889 — по одной на два порта. Каково их назначение?
Купил USB Charger на 8 портов. В нем на линии данных USB распаяны микросхемы PC5889 — по одной на 2 порта.
Даташит на китайском (почти весь). Может Вы объясните назначение этих микросхем? Есть догадки, но хочется подтверждения специалиста.
С микрухой не знаком. Похоже, это интеллектуальная система зарядки — перебирает различные типы портов, запоминает, при каком типе был максимальный ток заряда и включает именно этот тип.
Вот аналогичное устройство, только вместо этих микрух стоят обычные резистивные делители
https://lygte-info.dk/review/USBpower%208%20port%20usb%20charger%20YC-CDA6%20UK.html
похоже под «яблочные» гаджеты.
Попробую прикрепить фото своего устройства
Спасибо за быстрый ответ и попытку помочь!
Да, на аналогичном устройстве фиксированная кодировка портов — даже подписаны выходы (по-бытовому).
А в устройстве из первого комментария действительно порты подстраиваются под гаджет. На первой схеме ручной перебор типов порта, на второй — автоматический.
Дайте пожалуйста ссылку на него.
- Перейти в магазин
Всем привет!
Принесли на ремонт планшет Lenovo a7600-h, с проблемой медленной зарядки (450ma). Осмотр выявил, что был вырван разъем с дорожками. Разъем запаяли, но мастер восстановил только контакт + и массу, а data+ и data — не были задействованы. Именно из-за этого планшет заряжался медленно, потому что считал, что он подключен к usb разъему ПК.
Первым делом я припаял data+ и data — (кинул проводки), благо контакты были с другой стороны, но компьютер на это никак не отреагировал, а зарядка так и шла низким током.
Ну ладно, соединение с пк не самое важное на данный момент, но с зарядкой нужно что решать.
Для решения данной проблемы я задействовал плату зарядки на tp4056.
В общем то ничего сложного нет — нужно подключить модуль зарядки параллельно с системой зарядки планшета. Таким образом и ток зарядки повысится (1 ампер + ток заряда планшета), и индикация заряда будет работать (но если планшет не реагирует на з/у, то показывать процесс заряда планшет не будет)
Первом делом я разобрал планшет и нашел место, где есть +5 от разъема. Искать долго не пришлось — на обратной стороне есть пятачки.На других планшетах их может и не быть, там можно подпаять к самому разъему, резистору/диоду, без разницы — главное наличие +5 вольт.
Ну и подпаял провод к плюсовому контакту аккумулятора.
Нашел место для установки модуля в свободном месте, там сточил пластик.
Подпаял провода к платке. Массу можно взять с любого места (с металлического экрана на плате например). У меня ее по близости не было — подпаял к корпусу аккумулятора, и с другой стороны подпаял к массе на плате, т.к не было уверенности в хорошем контакте.
Схема подключения
Установил на место, влезла. Кстати, разъем microUSB с платы был выпаян.
Проверка — заряд идет, ток заряда повысился.
Но тут выявилась проблема — а корпус не закрывается! Хотя должен…
Можно было конечно подпилить плату, но остался один вариант, а именно — использовать саму микросхему, без платы.
Спаял с платы микросхему и резистор на 1,2кОм. Кстати, если Вам нужен меньший ток заряда, то путем подбора номинала его можно изменять
Схема подключения очень простая
Все спаял, для теплоотвода использовал кусок металла от корпуса пк (заглушка), через терможевачку.
Заизолировал каптоновым скотчем, закрыл крышку планшета, теперь все хорошо, места хватило.
Подключил разряженный планшет. Зарядка пошла током 1,45А, как и ожидалось
Планшет нормально зарядился, индикация в % отображается корректно.
По нагреву микросхемы — она горячая, но в пределах нормы. Не думаю, что сгорит, все таки теплоотвод лучше текстолита.
Вот и еще одно использование TP4056)
Конечно это не ремонт, а «костыли», но это дешевле и быстрее, чем искать неисправность на плате и ремонтировать.
Схема портативного USB-зарядного устройства— Build Electronic Circuits
Создайте эту портативную схему зарядного устройства USB, и у вас всегда будет доступ к зарядному устройству.
Представьте себе прекрасный летний день. Вы собираетесь встретиться с друзьями на пикник в парке. Но парк огромен и полон людей. Поскольку вы не знаете, где именно находятся ваши друзья, вы берете телефон, чтобы позвонить им.
Но как только вы набираете номер, батарея в телефоне садится…
Аааа!
С этим портативным зарядным устройством USB не о чем беспокоиться.Просто зайдите в ближайший супермаркет и возьмите несколько стандартных аккумуляторов, чтобы зарядить свой телефон на ходу.
Обновление: в 2017 году нашим телефонам требовалось гораздо меньше тока, чем сегодня. Так что этот дизайн может не работать, если у вас новый телефон.
Бонус: Загрузите этот проект в виде мини-электронной книги, которая шаг за шагом покажет вам, как построить эту схему.
Схема портативного USB-зарядного устройстваВот принципиальная схема:
Список деталей
| Деталь | Значение | Описание |
|---|---|---|
| U1 | 7805 | Регулятор напряжения |
| Светодиод | Стандартный выход | Светоизлучающий диод |
| R1 | 330 Ом | Резистор |
| R2 | 75 кОм | Резистор |
| R3 | 75 кОм | Резистор |
| R4 | 51 кОм | Резистор |
| R5 | 51 кОм | Резистор |
| D1 | 1N4001-4007 | Выпрямительный диод |
| USB | Гнездо типа A | Под пайку |
| — | 6xAA, 6xAAA или 9V | Разъем аккумулятора 2 |
Как работает схема
Схема построена на микросхеме LM7805. Это регулятор напряжения, который принимает входное напряжение от 7 В до 30 В и выдает 5 В при токе до 1 А.
Чтобы проверить, работает ли зарядное устройство, я включил светодиод и резистор 330 Ом между 5 В и минусом батареи. Схема будет прекрасно работать и без них.
Резисторы с R2 по R5 устанавливают уровни напряжения на линиях передачи данных на определенные значения.Эти напряжения гарантируют, что устройство знает, какой ток использовать для зарядки. Я получил значения этих резисторов из статьи Adafruit, где они открыли зарядное устройство для iPhone, чтобы посмотреть, как оно работает. Эти значения заставят iPhone и многие другие устройства заряжаться с током 500 мА.
Выпрямительный диод D1 гарантирует, что вы не повредите схему, если вы неправильно подключите плюс и минус. Он также снижает напряжение на 1 В, а это значит, что для работы зарядного устройства требуется не менее 8 В.
В этом диоде нет необходимости.Если вы собираетесь припаять плюсовой и минусовой вывод к плате, я уверен, что вы дважды проверьте соединение перед тестированием. Но при входном напряжении 9 В неплохо в любом случае снизить напряжение на регуляторе напряжения, чтобы уменьшить нагрев.
Кроме того, он позволяет использовать розетку постоянного тока для подключения ряда различных входов, не беспокоясь о правильности плюса и минуса.
Стабилизатор напряжения все еще может перегреться и отключиться даже с этим диодом. Если вы обнаружите, что это происходит часто, вы можете решить эту проблему, добавив радиатор для TO-220.
Схема зарядного устройства USB работает от 6 батареек AA, 6 батареек AAA или батареи 9 В. Все эти батарейки довольно просто найти в большинстве супермаркетов.
Как построить схему зарядного устройства
Эту схему довольно легко построить. Вам нужно всего 7 компонентов. Идеально подходит для пайки на картон.
Я создал руководство в формате PDF с пошаговыми инструкциями по сборке портативного зарядного устройства USB.
Щелкните здесь, чтобы загрузить учебное пособие в формате PDF.Модификации
Если вы хотите использовать аккумулятор другого типа, просто переключитесь на другой разъем аккумулятора. Или, что еще лучше, используйте стандартную входную розетку постоянного тока, чтобы вы могли подключить ее к стандартным настенным адаптерам постоянного тока. Затем подключите штекеры постоянного тока к аккумуляторным блокам для батарей AA, AAA и 9 В, чтобы иметь полный спектр возможностей зарядки.
Вы также можете использовать зарядные устройства для солнечных батарей в солнечный день.
Вы его построили?
Сообщите мне, как это прошло, в поле для комментариев ниже.Вопросы приветствуются!
Бонус: Загрузите этот проект в виде мини-электронной книги, которая шаг за шагом покажет вам, как построить эту схему.
Создание схемы USB-зарядного устройства
В этом проекте мы собираемся создать схему USB-зарядного устройства из простых деталей, которые у нас есть дома. Схема зарядного устройства USB выдает регулируемое напряжение 5 В, которое можно использовать для питания USB-устройств или даже для зарядки мобильных телефонов и других устройств.
Мы проведем эту сборку в 4 этапа:
- Понижение напряжения — Первое, что нам нужно сделать, это понизить напряжение со 120 вольт переменного тока до чего-то достаточно низкого, с которым мы можем работать.В нашем случае мы собираемся снизить напряжение до 12 вольт переменного тока.
- Выпрямление — После понижения напряжения до 12 вольт переменного тока нам необходимо преобразовать его в постоянный или постоянный ток. Мы сделаем это, построив сверхпростую схему двухполупериодного мостового выпрямителя.
- Фильтрация — Мы хотим убедиться, что эта схема работает стабильно и не создает пульсаций. Мы добавим конденсаторы, чтобы решить эту проблему.
- Регулировка напряжения — Наконец, мы хотим, чтобы наша схема выдавала постоянное напряжение, даже если питание от сети нестабильно.Кроме того, нам нужно понизить напряжение с 12 В до 5 В. Сделаем это с помощью стабилизатора напряжения LM7805 и радиатора.
Если вы новичок в электронике, у нас есть масса ресурсов, которые помогут вам начать работу. По мере прохождения этого руководства мы будем ссылаться на несколько дополнительных ресурсов на случай, если вам понадобится помощь. Вы можете начать с нашего урока под названием «Что такое напряжение?» Еще один отличный способ понизить напряжение для небольших нагрузок — использовать делитель напряжения.
СВЯЗАННЫЕ С: Калькулятор делителя напряжения
Список деталей для этого проекта
Вот список деталей han dy для этого проекта, чтобы вы начали:
Вам также может быть интересно наше руководство по покупке вашего первого мультиметра, и подбор осциллографа.
Еще одна вещь, которую вы, возможно, захотите рассмотреть, в зависимости от характера вашего проекта, заключается в том, что существуют более эффективные схемы для схем зарядного устройства USB, в которых используются полупроводники и переключатели. Я решил не использовать их для этого проекта, потому что 1) у меня их не было в корзине с деталями, и 2) это было бы намного труднее понять. Это руководство посвящено изучению основ того, как это работает.
Учебное видео по схеме зарядного устройства USB
Схема и схема
Ниже представлена принципиальная электрическая схема в стиле Фритцинга, которая поможет вам построить эту схему.
Понижение напряжения
Первое, что нам нужно сделать, это преобразовать нашу розетку или сетевое напряжение в нечто безопасное для нас, людей, и такое, что в диапазоне, с которым могут работать наши компоненты. Для этого потребуется понижающий трансформатор. Тот, который мы собираемся использовать, преобразует 120 В переменного тока в 12 В переменного тока. Если вы живете в других странах, где стандартное напряжение составляет 220 В переменного тока, единственное, что вам нужно будет изменить в этом проекте, — это трансформатор.
Я использовал трансформатор с 120 В на 12 В, который лежал у меня в контейнере с запчастями.Его мощность до 2 ампер.
Следует отметить, что вы также можете использовать трансформатор от 120 до 24 В или трансформатор с 120 до 9 В. Важная часть — убедиться, что входная сторона регуляторов напряжения может работать с любым входным напряжением. В моем случае я использую LM7805, который поддерживает входное напряжение от 8 до 25 В.
Чем ближе вы можете быть к этому меньшему числу, тем эффективнее будет ваша схема.
Выпрямление
После понижения напряжения до 12 В мы находимся в хорошем состоянии, но мы все еще работаем с переменным током.Наша схема зарядного устройства USB должна быть постоянным током! Для этого мы собираемся построить схему двухполупериодного мостового выпрямителя.
Выпрямление удаляет отрицательную часть сигнала переменного тока. Схема двухполупериодного мостового выпрямителя построена с использованием четырех диодов. Как известно, диоды пропускают ток только в одном направлении. В первом полупериоде сигнала переменного тока диоды D2 и D3 смещены в прямом направлении, а диоды D1 и D4 смещены в обратном направлении. Во втором полупериоде сигнала переменного тока диоды D1 и D4 смещены в прямом направлении, а диоды D2 и D3 — в обратном направлении.
Проще говоря, во время этого процесса отрицательная часть сигнала преобразуется в положительную!
СВЯЗАННЫЙ: Как работают диоды
Однако, в конце концов, это все еще не цепь постоянного тока и недостаточно чистая, чтобы питать наши USB-устройства. Нам нужно сделать еще пару вещей.
Еще одно замечание, прежде чем мы продолжим. Вы можете купить готовые мостовые выпрямители. Но я думаю, что для каждого важно хотя бы раз создать свое собственное, чтобы узнать, как они работают.Стандартные выпрямители — это не что иное, как диоды в одном корпусе.
Filtration
Нам нужно получить эту форму волны, сглаженную до истинного постоянного тока, поскольку мы еще не совсем находимся на настоящей территории постоянного тока со всей этой пульсацией в нашей форме волны.
Решим эту проблему, добавив в схему конденсаторы фильтра. Эти колпачки для фильтров устанавливаются с обеих сторон регулятора напряжения. Они будут заряжаться до тех пор, пока колебания не достигнут своего пика, а затем, когда колебания уменьшатся, конденсаторы будут разряжаться в цепи, выравнивая колебания и создавая постоянный ток.
Это очень простое решение.
Положение о напряжении
Мы почти закончили создание нашей схемы зарядного устройства USB! Последнее, что нам нужно сделать, это добавить стабилизатор напряжения, чтобы поддерживать стабильное напряжение на уровне 5 В для наших USB-устройств.
Без регулирования напряжения наши 5 В могут повышаться или понижаться при изменении входного переменного тока. Это могло произойти, если произошел скачок напряжения или потемнение. Это могло иметь катастрофические последствия для устройства, которое мы собираемся использовать.
СВЯЗАННО: Как работают регуляторы напряжения
Стабилизатор напряжения также решает для нас еще одну проблему. Он понижает 12 вольт, которые мы получаем от трансформатора, до 5 вольт. Стабилизаторы напряжения обычно могут работать с широким диапазоном изменяющихся входных напряжений. LM7805, который я выбрал, может работать от 8 до 25 вольт на входе. Чем ближе выход трансформатора к меньшему числу на регуляторе, тем выше будет КПД и тем меньше тепла будет производить регулятор напряжения.
Как вы теперь можете видеть на осциллографе, у нас есть совершенно стабильные 5 вольт, которые могут потреблять наши устройства (5,96 без какой-либо нагрузки в цепи это нормально).
СВЯЗАННЫЕ С: Учебное пособие по осциллографу
Некоторые последние мысли об этой схеме зарядного устройства USB
Я хотел бы поделиться с вами некоторыми заключительными мыслями об этой схеме зарядного устройства USB и ее конструкции.
Это не самая эффективная конструкция для зарядного устройства USB! Ага. Вот так.Существуют гораздо более эффективные конструкции, в которых используются полупроводники и методы переключения. Однако эти схемы почти подобны магии и не очень хорошо служат цели обучения. Вся цель этого учебного пособия состояла в том, чтобы показать шаги, которые вам нужно пройти, чтобы преобразовать сетевой переменный ток в регулируемые 5 вольт, которые может потреблять USB-устройство. Показ микросхемы с двумя входными и двумя выходными проводами многому не научит.
LiPo USB-зарядное устройство Руководство по подключению
Введение
Мы любим LiPo аккумуляторы! Они упаковывают ударный пуансон в крошечную плоскую упаковку.И когда придет время, их невероятно легко перезарядить. Если вы хотите сделать свой проект мобильным и легко перезаряжаемым, мы не можем порекомендовать такое сочетание: LiPo аккумулятор емкостью 850 мАч и встраиваемое зарядное устройство USB LiPo.
В этом руководстве объясняется, как использовать зарядное устройство USB LiPo с любой из наших одноэлементных батарей LiPo. Мы сосредоточимся на комплекте LiPo Charger и Battery Retail, но эту информацию можно применить к этому зарядному устройству и любой совместимой батарее.
Необходимые материалы
Рекомендуемая литература
Аккумуляторные технологии
Основы батарей, используемых в портативных электронных устройствах: LiPo, NiMH, плоские и щелочные батареи.
Входы и выходы
На этой странице мы разберем зарядное устройство USB, исследуя все входы, выходы и характеристики платы.
Вход зарядного устройства — источник питания
Во-первых, вам понадобится что-то для питания зарядного устройства, чтобы оно могло регулировать мощность аккумулятора. Подключите источник питания к одному из этих двух входов: цилиндрическому разъему (внешний диаметр 5,5 мм, центральный полюс 2,1 мм, центрально-положительный) или разъему mini-B USB .
Ваш источник питания Напряжение питания должно быть между 4,75 и 6В . Источник питания 5 В USB — от кабеля mini-B, подключенного к USB-порту компьютера или к настенному адаптеру — является идеальным источником питания. Или, если вы хотите использовать вход для цилиндрического разъема, мы рекомендуем сетевой адаптер на 5 В.
Текущие требования источника питания будут зависеть от того, как вы установили ток заряда на плате. По умолчанию ток заряда установлен на 500 мА , поэтому убедитесь, что ваш источник питания может с этим справиться.USB-порты компьютеров и ноутбуков здесь вызывают наибольшее подозрение; 500 мА — это определенный максимум, который может подавать порт, и часто они настроены на еще более низкий выход, чем это (например, 100 мА).
Вы можете безопасно подключить к плате источник питания 5 В и USB. На плате есть некоторая защита (диоды!) Для предотвращения обратного тока. Источник более высокого напряжения будет обеспечивать питание микросхемы.
Предупреждение: В то время как микросхема может потреблять до 6 В для максимального напряжения, она может принимать только 1500 мА для максимального тока.Если вы используете блок питания 6V / 2A в качестве источника питания, то вы, скорее всего, сожжете микросхему на плате. Если вам нужен сетевой адаптер с цилиндрическим разъемом, мы рекомендуем блок питания 5 В / 2 А.Выход зарядного устройства — одноэлементный литий-полимерный аккумулятор
Следующим шагом после подключения источника питания к зарядному устройству является подключение аккумулятора. Эта плата будет заряжать только очень специфичную батарею, убедитесь, что она соответствует следующим требованиям:
- Только одноэлементные батареи — Ваш LiPo должен иметь номинальное выходное напряжение около 3.7 В и до 4,2 В при полной зарядке. Это означает только одноэлементный LiPo. Если у вас многоэлементный аккумулятор с номинальным напряжением 7,4 В или более, это зарядное устройство не для вас.
- Химический состав батареи — Зарядное устройство работает только с литий-полимерными батареями или литий-ионными батареями .
- Рассмотрение емкости — Чтобы избежать взрывов (которые доставляют удовольствие лишь на короткое время), вам не следует заряжать эти LiPos током выше 1С.Это означает, что батарее емкостью 500 мАч не следует давать ток заряда более 500 мА, а батарее емкостью 100 мАч не следует заряжать более 100 мА. Эта плата предназначена для зарядки 500 мА из коробки, но изменить эту скорость достаточно легко. См. Следующую страницу, если емкость аккумулятора меньше 500 мАч.
Все наши совместимые батареи оканчиваются белым разъемом JST , который можно подключить непосредственно к соответствующему черному разъему рядом с этикеткой BATT IN → . Если ваша батарея имеет какой-то странный разъем, не относящийся к JST, вы также можете использовать незанятый 0.Разъем с шагом 1 дюйм непосредственно за разъемом JST. При желании к этому разъему можно припаять провода или другие разъемы.
Выход системы
Зарядное устройство LiPo USB Charger легко встраивается в проект . Разъем ← SYS OUT позволяет подключать выход батареи к остальным частям вашего проекта.
Вы можете использовать заголовок «SYS OUT» для питания 3.3V Arduino Pro. И все это при оставлении аккумулятора подключенным к зарядному устройству.Как и в случае подключения батареи, вы можете использовать либо разъем JST, либо ближайший 0,1-дюймовый заголовок для подключения вашего проекта.
Выход SYS OUT подключит ваш проект напрямую к вашей батарее. Это означает, что напряжение питания батареи (где-то между 3,6 и 4,2 В) будет питать ваш проект. Убедитесь, что вы регулируете это по мере необходимости.
Светодиод состояния зарядки
Встроенный красный светодиодный индикатор Charging может использоваться для индикации состояния заряда вашей батареи.
| Состояние заряда | Состояние светодиода |
|---|---|
| Без батареи | Плавающий (должен быть ВЫКЛЮЧЕН, но может мерцать) |
| Выключение | Плавающий (должен быть ВЫКЛЮЧЕН, но может мерцать) |
| Зарядка | НА |
| Зарядка завершена | ВЫКЛ |
Если вы хотите добавить свой собственный, более крупный светодиод, есть незанятое место, где вы можете припаять либо 3-миллиметровый, либо 5-миллиметровый светодиод вместо крошечного (но яркого!) Красного светодиода.Однако убедитесь, что вы соблюдаете правильную полярность.
Установка тока заряда
Перед тем, как подключить аккумулятор к зарядному устройству, вы должны знать емкость аккумулятора и ток заряда , обеспечиваемый зарядным устройством. В целях безопасности * вы должны поддерживать ток заряда на уровне 1С или ниже. Это означает, что вы должны заряжать аккумулятор емкостью 850 мАч при токе 850 мА или менее, а аккумулятор на 100 мАч — при 100 мА или менее.
Ток заряда определяет, насколько быстро ваша батарея будет заряжаться .Если у вас аккумулятор емкостью 1000 мАч, зарядка на 1000 мА полностью зарядит его за 1 час. Зарядка на 500 мА будет означать, что полная зарядка займет в два раза больше времени — 2 часа. Так что больший ток заряда лучше … если он не превышает спецификации вашего аккумулятора.
Показанный компонент платы зарядного устройства LiPo USB — MCP73831 — имеет функцию программируемого тока заряда . Его можно настроить на подачу в любом месте от 15 мА до 500 мА на аккумулятор. Чтобы запрограммировать это значение, резистор подключается от контакта PROG к земле.На плате уже есть два резистора, которые могут установить ток заряда на 500 мА и 100 мА. Для выбора между ними используется небольшая перемычка. Вы также можете добавить свой собственный резистор, чтобы установить собственный ток заряда.
Выбор перемычки
Рядом со светодиодным индикатором состояния заряда расположены три неизолированные контактные площадки, образующие двустороннюю перемычку . Центральная площадка подключается к контакту PROG MCP73831, а две внешние площадки подключаются к паре резисторов. Метки рядом с этими внешними контактными площадками указывают установленный ими зарядный ток.
Если вы внимательно посмотрите на эту перемычку, вы можете увидеть небольшую дорожку, соединяющую среднюю площадку с внешней площадкой с маркировкой 500mA . Таким образом, эта плата сконфигурирована для подачи тока 500 мА по умолчанию .
Чтобы изменить ток заряда на 100 мА, вам нужно отрезать эту небольшую дорожку между контактными площадками (рекомендуется нож для хобби) и приложить каплю припоя для подключения штыря с маркировкой 100 мА к центральной контактной площадке.
Пользовательский ток заряда
Если вам не подходят ни 100 мА, ни 500 мА, имеется незаполненная посадочная поверхность резистора, позволяющая установить собственный ток заряда.
Перед добавлением резистора отключите обе перемычки , описанные в разделе выше. Затем используйте это уравнение для выбора резистора:
Например, если вы хотите зарядить батарею 400 мАч ровно на 400 мА, припаивайте резистор 2,5 кОм (возможно, вам придется последовательно соединить 2,2 кОм и 330).
* Большинство аккумуляторов включают в себя защиту от перегрузки по току , реализованную на маленькой печатной плате под желтой лентой, которая предохранит аккумулятор от взрыва, если вы подадите слишком большой ток. Но лучше не полагаться на эту схему: вы сэкономите силы и рассудок.
Ресурсы и дальнейшее развитие
Теперь, когда у вас есть пополняемый источник энергии, как вы собираетесь его использовать? Нужно вдохновение? Ознакомьтесь с этими руководствами:
Схема мобильного зарядного устройства USB| Дорожное зарядное устройство для мобильного телефона
Теперь зарядка ваших мобильных телефонов стала проще благодаря USB-розеткам, имеющимся в ноутбуке и ПК.Для зарядки вашего мобильного телефона эта схема обеспечивает регулируемое напряжение 4,7 В. 5 В постоянного тока и 100 мА тока поступают от USB-розетки, чего достаточно для медленной зарядки мобильного телефона. Мы можем использовать эту схему для зарядки мобильного телефона, пока мы в пути. Таким образом, мы можем рассматривать его как схему для дорожного зарядного устройства для мобильного телефона .
Порт USB мобильного телефона используется для зарядки, так как порт USB является очень полезным источником напряжения, который может заряжать мобильный телефон.В настоящее время на ноутбуках, доступных на рынке, имеется от двух до четырех портов USB. USB на самом деле относится к универсальной последовательной шине. Это одно из новейших воплощений метода, который используется как для получения информации, так и для получения информации с вашего компьютера. Нас беспокоит тот факт, что через порт USB на внешние устройства подается напряжение ± 5 Вольт, которое может подаваться на контакт №1, а на контакте №4 — 0В. Через порт USB может поступать ток до 100 мА, чего более чем достаточно для этого небольшого приложения.
Схема подключения мобильного зарядного устройства USB: Схема подключения мобильного зарядного устройства USB — ElectronicsHub.Org
Компоненты C , используемые в этой цепи:
- R1-470E
- C1-100uF / 25V
- BC547
- Стабилитрон -4,7В /. 5W
- Диод-1N4007
Описание компонентов:
- Резистор: Протекание тока в цепи контролируется резистором.
- Конденсатор: В основном используется для хранения зарядов. Он бывает двух типов поляризованный и неполяризованный, электролитический конденсатор является примером поляризованного, в то время как керамический и бумажный неполяризованные.
- Транзистор: Он используется для увеличения мощности сигнала или для размыкания или замыкания цепи.
- Стабилитрон: Когда напряжение достигает точки пробоя, он начинает работать, но в состоянии обратного смещения.
- Диод: Он имеет два вывода, которые называются анодом и катодом.Это позволяет току течь только в прямом направлении, останавливая ток в обратном направлении.
Схема мобильного зарядного устройства USB Описание:
Большое количество мобильных аккумуляторов работают от 3,6 В от 1000 до 1300 мАч. Эти батареи представляют собой комбинацию трех литиевых элементов с номинальным напряжением 1,2 В для каждой. А для быстрой зарядки мобилы нужны 4,5 вольта и диапазон тока 300-500 мА.
Если вы хотите повысить эффективность своей батареи, лучше заряжать ее медленно.Схема, описанная ниже, работает при регулируемом напряжении 4,7 и обеспечивает достаточный ток для медленной зарядки ваших мобильных телефонов. Напряжение на выходе согласовывается с помощью транзистора T1. В то время как выходное напряжение контролируется стабилитроном ZD, а полярность выхода, на который подается питание, защищается D1.
USB-штекер типа «A» должен быть подключен к передней части схемы. Чтобы упростить идентификацию полярности, соедините контакт 1 с проводом красного цвета, а провод черного цвета — с контактом 4.Теперь подключите выход схемы к соответствующему контакту зарядного устройства, чтобы подключить его к мобильным телефонам. После того, как все части схемы соберутся вместе, вставьте штекер USB в розетку и измерьте выходной сигнал на схеме с помощью мультиметра. Если у вас правильный выход и если полярность подключена правильно, то подключите к нему свой мобильный телефон.
Теперь вы получите легко доступный маркер с несколькими зарядными устройствами, просто купите его и легко зарядите свой мобиль, когда вы в поезде или автобусе, поскольку каждый теперь носит с собой ноутбук или блокнот.
Примечание: Необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы полярность была подключена правильным образом, если она будет подключена неправильно, это приведет к повреждению аккумулятора вашего мобильного телефона.
Для создания мобильного зарядного устройства USB необходим кабель USB, и кабель должен иметь как минимум один штекер с полосой на задней стороне около 5 см, имеющей внешнюю прокладку и защиту от «непокрытого» конца кабеля USB. Как правило, USB-кабели состоят из четырех кабелей красного цвета, а также черного и зеленого (вместе с протестующими).Поскольку для передачи данных используется зеленый и белый провод, в этом проводе нет необходимости, поэтому эти провода можно обрезать (при этом нам нужно обратить внимание на то, чтобы провода внутри их прокладки и не были обнажены). Обычно провод черного цвета является отрицательным, а провод красного цвета — положительным. 5V — это напряжение, которое мы получаем от порта USB. И ток более 500 мА не может подаваться на устройство, подключенное к USB-порту. Подключив шнур питания с помощью USB-штекера, проверьте правильную полярность.
USB зарядка без страха
Зарядка смартфона от USB без опасений
Время от времени многие из нас сталкиваются с одной и той же проблемой при попытке зарядить свой смартфон или планшет от порта USB — он просто не заряжается или заряжается медленнее, чем от оригинального зарядного устройства. Недавно я купил автомобильное зарядное устройство USB для питания своего Samsung Galaxy Tab Pro 10.1 в дороге и обнаружил, что оно не работает. Несмотря на то, что Galaxy Tab на самом деле видит подключенное зарядное устройство, он просто отмечает его как нераспознанный источник питания.Причина проста — Galaxy Tab Pro не считает зарядное устройство «родным зарядным устройством».
Что такое «родное» зарядное устройство?
Родное зарядное устройство для смартфона или планшета часто имеет специальную сигнатуру напряжения на линиях передачи данных USB, позволяющую устройству распознавать зарядное устройство и определять максимальный зарядный ток, который оно может потреблять от источника питания. Намерение двоякое. Во-первых, это не позволяет устройству потреблять слишком много тока от зарядного устройства. Во-вторых, предотвращает зарядку от нераспознанных источников питания.Ключевым словом здесь является «неопознанный», поскольку получение прибыли от продажи дополнительных аксессуаров для устройств (зарядных устройств), безусловно, является бизнес-стратегией.
DCP — специальный порт для зарядки
СпецификацияUSB определяет новый тип порта — USB для зарядки аккумулятора. В выделенном USB-порте для зарядки линии передачи данных D + и D– должны быть закорочены вместе с максимальным последовательным сопротивлением 200 Ом. Или просто закоротил. Некоторым мобильным устройствам этого достаточно для начала зарядки.
Устройства Samsung
Для устройств Samsungтребуется 1.Напряжение 2 В на линиях данных D + и D-, см. Схему ниже. Делитель напряжения R1 / R2 обеспечивает необходимое напряжение на контактах D + и D- разъема USB, чтобы его можно было распознать как стандартное зарядное устройство Samsung. Вот и все. Единственная проблема заключается в том, что полностью разряженный аккумулятор Galaxy Tab может потреблять даже более 500 мА от порта USB, когда спецификация USB 2.0 ограничивает максимальную нагрузку по току до 500 мА. Спецификация USB 3.0 вносит здесь улучшения и увеличила максимальный ток до 900 мА.Значения резистора делителя не являются критическими, поскольку коэффициент делителя остается прежним, то есть 0,24 или ближе.
Если вы хотите сделать свой собственный разделитель, вы можете загрузить файлы проекта Eagle.
Ниже представлен USB-адаптер для зарядки китайского производства для устройств Samsung, реализующий схему выше. На этикетке написано, что это TF-USB-P1000 V1.0, но это просто фальшивка …
Apple iPhone и iPad
Зарядные устройства Appleтакже указывают максимальный зарядный ток по напряжениям на линиях D- и D +.Возможные конфигурации перечислены в таблице.
| Конфигурация № | D + | D- | Максимальный ток |
| 1 | 2 В | 2 В | 500 мА |
| 2 | 2 В | 2,7 В | 1A |
| 3 | 2,7 В | 2 В | 2,1 А |
| 4 | 2.7 В | 2,7 В | 2.4A |
Адаптер для конфигурации №1 будет выглядеть так:
Контроллер USB-порта для зарядки
Контроллер выделенного USB-порта для зарядки TPS2514 компанииTexas Instrument специально разработан для реализации всех схем зарядки, упомянутых выше. Функция автоопределения контролирует напряжение линии передачи данных USB и автоматически обеспечивает правильные электрические сигнатуры на линиях данных D + и D–.Обратите внимание, что в таблице данных чипа никогда не упоминались Samsung или Apple, в частности, по-видимому, из-за проблем с авторскими правами. Вместо этого он упомянул режим 1,2 В и различные режимы зарядки Apple, такие как Divider 1, Divider 2 и Divider 3. Существует две модификации чипа. TPS2514 имеет делители 1 и 2 для конфигурации №2 и №3, тогда как TPS2514A только Apple Divider 3 для конфигурации №4. Оба чипа поддерживают зарядку DCP и Samsung. Обратите внимание, что разделитель 1 или разделитель 2 настраивается путем переключения подключения к линиям передачи данных USB.Другими словами, он предварительно смонтирован, и сделать это на лету невозможно.
С устройством TPS2514 реализовать USB-адаптер для зарядки очень просто, см. Схему ниже. При зарядке устройств Apple ток ограничен до 1А, так как схема зарядки делителя 1 реализована с D + = 2,0 В и D− = 2,7 В. Также старайтесь использовать кабели для зарядки хорошего качества. Один особенно плохой кабель, который я использовал, привел к значительному падению напряжения, вынудившему мое устройство Samsung переключиться в режим медленной зарядки.
Файлы проекта Eagle находятся здесь.
Примечание. Проблема на самом деле более сложная, и есть гораздо больше, помимо обеспечения правильного напряжения на выводах D + и D-. Большинство телефонов / планшетов имеют сложную схему контроллера заряда, и если напряжение питания под нагрузкой опускается ниже 5,25 В, ток зарядки также ограничивается. Например, ток изменения моего планшета Galaxy Tab Pro составляет 1,7 А при напряжении 5,25 В с использованием схемы TPS2514 выше и подключением к оригинальному зарядному устройству Samsung с рейтингом 5.3В / 2А. При переключении на стороннее зарядное устройство 5 В с номиналом 5 В / 2,1 А ток упал до 1,37 А при зарядном напряжении 5,07 В. И, наконец, при зарядке от настольного порта USB 3 ток около 0,58 А при напряжении 4,79 В.
QC 2.0 / 3.0 Зарядка через USB
См. Зарядное устройство QC 2.0 / 3.0 USB
power — Схема переключения между прямым USB и Bluetooth / зарядкой аккумулятора
Я планирую модифицировать проводную клавиатуру для использования беспроводного соединения, используя проект HID Relay (YT, GitHub) в качестве метода связи, вместе с батареей LiPo, с прилагаемым зарядным устройством и усилителем (для простоты я буду ссылаться на Комбинация зарядного устройства / аккумулятора / бустера / HID Relay с этого момента просто HID Relay).
Дело в том, что я все еще хочу использовать клавиатуру, используя только кабель, в случае низкого заряда батареи или устройства, которое я хочу использовать, не имеет возможности Bluetooth.
Все эти компоненты будут внутри клавиатуры, при этом будут открыты только гнездовой разъем USB и переключатель.
Моя идея состоит в том, чтобы вместо использования USB-коммутирующей ИС просто проложить линию питания между прямым подключением к клавиатуре и входом питания HID Relay, а также возможность просто заряжать аккумулятор.
Я прочитал из этой статьи, что питание можно объединить с помощью диодов.
Вот диаграмма (довольно дрянная, извините): (Реле HID было сокращено как компонент для простоты)
Мои вопросы:
1) Схема правильная? Например, что-то размещено неправильно?
2) В 3-й позиции (зарядка и Bluetooth включены), в случае подключения кабеля к устройству, которое может взаимодействовать с клавиатурой, как можно отключить контакты данных от этого источника?
Вот что будет делать SW1:
Позиция 1) Прямой режим — подать 5В прямо на клавиатуру.В схеме 2 запитывает ИС для передачи контактов данных.
Положение 2) ВЫКЛ. / Только зарядка — только микросхема зарядки аккумулятора будет получать 5 В от входного USB-порта.
Позиция 3) Режим BT — позволяет заряжать батарею при подключении внутренней батареи к цепи усилителя (2-е соединение, установленное на SW1), которая в данном случае питает цепь реле HID.
Заранее спасибо.
ОБНОВЛЕНИЕ: эта версия не будет работать в случае, если при использовании режима BT USB-соединение с ПК будет мешать линиям данных, совместно используемым HID Relay
Вот версия с переключателем IC:
Еще одна вещь: я бы предпочел не использовать коммутационную ИС, потому что они были бы единственным компонентом, недоступным локально.
Эта версия не тестировалась, так как у меня нет под рукой ИС
Вместо специальной USB-микросхемы в этой версии используется селекторная микросхема 74HC157, которая мне более доступна.
К сожалению, эта версия не работает, поскольку линии данных IC не являются двунаправленными.
После проверки проблемы с направлением данных версии 3, я попытался использовать комбинацию инвертора и аналогового переключателя IC (которые у меня лежали), чтобы заблокировать нежелательный случай, когда внешние линии передачи данных USB создают помехи, пока HID Relay был активен. .Кажется, это работает отлично.
Кроме того, используемый физический переключатель (3 положения, 6 клемм) гарантирует отключение линии VBUS при изменении режима.
Поскольку микросхемы — это как раз то, что у меня было на данный момент, ИС инвертора может быть любой, имеющей как минимум 2 канала.
качества в крохотной дорогой упаковке
Разборка миниатюрного зарядного устройства для iPhone размером с дюймовый кубик от Apple показывает технологически продвинутый импульсный источник питания с обратным ходом, который выходит за рамки обычного зарядного устройства.Он просто принимает входной ток переменного тока (от 100 до 240 вольт) и производит 5 ватт плавной мощности 5 вольт, но схема для этого на удивление сложна и новаторская.
Как это работает
Адаптер питания iPhone — это импульсный источник питания, в котором входное питание включается и выключается примерно 70 000 раз в секунду, чтобы получить точное требуемое выходное напряжение. Благодаря своей конструкции импульсные источники питания, как правило, компактны и эффективны и выделяют меньше тепла по сравнению с более простыми линейными источниками питания.Более подробно, мощность линии переменного тока сначала преобразуется в постоянное напряжение высокого напряжения [1] с помощью диодного моста. Постоянный ток включается и выключается транзистором, управляемым микросхемой контроллера источника питания. Прерванный постоянный ток подается на обратноходовой трансформатор [2], который преобразует его в переменный ток низкого напряжения. Наконец, этот переменный ток преобразуется в постоянный ток, который фильтруется для получения плавной мощности без помех, и эта мощность выводится через разъем USB. Схема обратной связи измеряет выходное напряжение и отправляет сигнал на контроллер IC, который регулирует частоту переключения для получения желаемого напряжения.
На приведенном выше виде сбоку показаны некоторые из более крупных компонентов. Зарядное устройство состоит из двух печатных плат, каждая размером чуть меньше одного дюйма [3]. Верхняя плата является первичной и имеет схему высокого напряжения, а нижняя плата, вторичная, имеет схему вывода низкого напряжения. Входной переменный ток сначала проходит через плавкий резистор (полосатый), который разорвет цепь в случае катастрофической перегрузки. Входной переменный ток преобразуется в высоковольтный постоянный ток, который сглаживается двумя большими электролитическими конденсаторами (черный с белым текстом и полосой) и катушкой индуктивности (зеленый).
Затем высоковольтный постоянный ток прерывается с высокой частотой переключающим транзистором MOSFET, который представляет собой большой трехконтактный компонент в верхнем левом углу. (Второй транзистор фиксирует скачки напряжения, как будет объяснено ниже.) Прерванный постоянный ток поступает на обратноходовой трансформатор (желтый, еле видимый за транзисторами), у которого есть выходные провода низкого напряжения, идущие к вторичной плате ниже. (Эти провода были обрезаны во время разборки.) Вторичная плата преобразует низкое напряжение трансформатора в постоянный ток, фильтрует его, а затем подает через разъем USB (серебряный прямоугольник в нижнем левом углу).Серый ленточный кабель (едва виден в правом нижнем углу под конденсатором) обеспечивает обратную связь от вторичной платы к микросхеме контроллера, чтобы поддерживать стабилизированное напряжение.
На приведенном выше рисунке более четко показан обратноходовой трансформатор (желтый) над разъемом USB. Большой синий компонент представляет собой специальный Y-образный конденсатор [4] для уменьшения помех. Микросхема контроллера видна над трансформатором в верхней части первичной платы. [5]
Схема в деталях
Первичный
На первичной плате с обеих сторон размещены компоненты для поверхностного монтажа.На внутренней стороне (диаграмма вверху) находятся большие компоненты, а на внешней стороне (диаграмма внизу) — микросхема контроллера. (Крупные компоненты были удалены на схемах и обозначены курсивом.) Входное питание подключается к углам платы, проходит через 10 & Ом; плавкий резистор и выпрямляется до постоянного тока четырьмя диодами. Две демпфирующие цепи R-C поглощают электромагнитные помехи, создаваемые мостом. [6] Постоянный ток фильтруется двумя большими электролитическими конденсаторами и катушкой индуктивности, создавая 125–340 В постоянного тока.Обратите внимание на толщину дорожек на печатной плате, соединяющих эти конденсаторы и другие сильноточные компоненты, по сравнению с тонкими дорожками управления.
Источником питания управляет 8-контактная микросхема контроллера квазирезонансного SMPS STMicrosystems L6565. [7] Микросхема контроллера управляет переключающим транзистором MOSFET, который прерывает постоянный ток высокого напряжения и подает его на первичную обмотку обратноходового трансформатора. Контроллер IC принимает множество входных сигналов (обратная связь по вторичному напряжению, входное напряжение постоянного тока, первичный ток трансформатора и измерение размагничивания трансформатора) и регулирует частоту переключения и синхронизацию для управления выходным напряжением через сложную внутреннюю схему.Резисторы считывания тока позволяют ИС узнать, сколько тока проходит через первичную обмотку, которая определяет, когда транзистор должен быть выключен.
Второй переключающий транзистор, вместе с некоторыми конденсаторами и диодами, является частью резонансной фиксирующей цепи, которая поглощает скачки напряжения на трансформаторе. Эта необычная и инновационная схема запатентована Flextronics. [8] [9]
Контроллер IC требует питания постоянного тока для работы; это обеспечивается вспомогательной цепью питания, состоящей из отдельной вспомогательной обмотки трансформатора, диода и конденсаторов фильтра.Поскольку микросхема контроллера должна быть включена, прежде чем трансформатор сможет начать вырабатывать энергию, вы можете задаться вопросом, как решается эта проблема с курицей и яйцом. Решение состоит в том, что высоковольтный постоянный ток снижается до низкого уровня с помощью резисторов пусковой мощности, чтобы обеспечить начальную мощность для ИС до тех пор, пока трансформатор не запустится. Вспомогательная обмотка также используется ИС для определения размагничивания трансформатора, которое указывает, когда следует включить переключающий транзистор. [7]
Вторичная
На вторичной плате переменный ток низкого напряжения от трансформатора выпрямляется высокоскоростным диодом Шоттки, фильтруется катушкой индуктивности и конденсаторами и подключается к выходу USB.Конденсаторы танталовых фильтров обеспечивают высокую емкость в небольшом корпусе.USB-выход также имеет определенные сопротивления, подключенные к контактам для передачи данных, чтобы указать iPhone, какой ток может обеспечить зарядное устройство, через собственный протокол Apple. [10] IPhone отображает сообщение «Зарядка не поддерживается с этим аксессуаром», если зарядное устройство имеет неправильное сопротивление.
Вторичная плата содержит стандартную схему обратной связи импульсного источника питания, которая контролирует выходное напряжение с помощью регулятора TL431 и обеспечивает обратную связь с микросхемой контроллера через оптрон.Вторая цепь обратной связи отключает зарядное устройство для защиты, если зарядное устройство перегревается или выходное напряжение слишком высокое. [11] Ленточный кабель обеспечивает эту обратную связь с основной платой.
Изоляция
Поскольку источник питания может иметь внутреннее напряжение до 340 В постоянного тока, безопасность является важной проблемой. Строгие нормы регулируют разделение между опасным линейным напряжением и безопасным выходным напряжением, которые изолированы за счет комбинации расстояния (называемого утечкой и зазором) и изоляции.Стандарты [12] несколько непонятны, но между двумя цепями требуется расстояние примерно 4 мм. (Как я уже говорил в «Крошечном, дешевом, опасном»: внутри (поддельного) зарядного устройства для iPhone дешевые зарядные устройства полностью игнорируют эти правила безопасности.)Вы можете ожидать, что на первичной плате будет опасное напряжение, а на вторичной плате будет безопасное напряжение, но вторичная плата состоит из двух областей: опасной зоны, соединенной с первичной платой, и зоны низкого напряжения. Граница изоляции между этими областями составляет около 6 мм в зарядном устройстве Apple, что можно увидеть на приведенной выше диаграмме.Эта граница изоляции гарантирует, что опасные напряжения не могут достичь выхода.
Есть три типа компонентов, которые пересекают границу изоляции, и они должны быть специально разработаны для обеспечения безопасности. Ключевым компонентом является трансформатор, который обеспечивает подачу электроэнергии на выход без прямого электрического подключения. Изнутри трансформатор хорошо изолирован, как будет показано ниже. Второй тип компонентов — это оптопары, которые отправляют сигнал обратной связи от вторичной обмотки к первичной.Внутри оптопара содержит светодиод и фототранзистор, поэтому две стороны соединены только светом, а не электрической цепью. (Обратите внимание на силиконовую изоляцию на вторичной стороне оптопар, чтобы обеспечить дополнительную безопасность.) Наконец, Y-конденсатор — это конденсатор особого типа [4], который позволяет избежать электромагнитных помех (EMI) между высоковольтной первичной обмоткой и низковольтной. напряжение вторичное.
На рисунке выше показаны некоторые методы изоляции.На вторичной плате (слева) установлен синий Y-конденсатор. Обратите внимание на отсутствие компонентов в середине вторичной платы, образующих границу изоляции. Компоненты справа от вторичной платы подключены к первичной плате серым ленточным кабелем, поэтому они находятся под потенциально высоким напряжением. Другое соединение между платами — это пара проводов от трансформатора обратного хода (желтый), подающего выходную мощность на вторичную плату; они были вырезаны, чтобы разделить доски.
Схема
Я собрал примерную схему, показывающую схему зарядного устройства.[13] Щелкните, чтобы увеличить версию.
Эти схемы очень маленькие
Глядя на эти изображения, легко потерять представление о том, насколько эти компоненты очень малы и как зарядное устройство вмещает всю эту сложность в один дюйм. На следующем слегка увеличенном изображении показаны четверть, рисовое зерно и горчичное зерно для сравнения размеров. Большинство компонентов представляют собой устройства для поверхностного монтажа, которые припаяны непосредственно к печатной плате. Самые маленькие компоненты, такие как резистор, показанный на рисунке, известны как размер «0402», поскольку они есть.04 дюйма на 0,02 дюйма. Более крупные резисторы слева от горчичного зерна обрабатывают большую мощность и известны как размер «0805», поскольку их размер составляет 0,08 x 0,05 дюйма.
Разборка трансформатора
Обратный трансформатор — ключевой компонент зарядного устройства, самый большой компонент и, вероятно, самый дорогой. [14] Но что внутри? Я разобрал трансформатор, чтобы узнать.Трансформатор имеет размеры примерно 1/2 на 1/2 на 1/3 дюйма. Внутри трансформатора есть три обмотки: первичная обмотка высокого напряжения, вспомогательная обмотка низкого напряжения для подачи питания на схемы управления и обмотка высокого напряжения. -токовая низковольтная выходная обмотка.Выходная обмотка подключается к черному и белому проводам, выходящим из трансформатора, а другие обмотки подключаются к контактам, прикрепленным к нижней части трансформатора.
Снаружи трансформатор покрыт парой слоев изоляционной ленты. Вторая строка начинается с «FLEX» для Flextronics. Две заземленные жилы провода намотаны вокруг трансформатора с внешней стороны для обеспечения экранирования.
После удаления экрана и ленты две половинки ферритового сердечника можно снять с обмоток.Феррит — довольно хрупкий керамический материал, поэтому при снятии сердечник сломался. Сердечник окружает обмотки и содержит магнитные поля. Размер каждого сердечника составляет примерно 6 мм x 11 мм x 4 мм; этот стиль ядра известен как EQ. Круглая центральная часть немного короче концов, что создает небольшой воздушный зазор, когда части сердечника соединяются. Этот воздушный зазор 0,28 мм сохраняет магнитную энергию для обратноходового трансформатора.
Под следующими двумя слоями ленты находится обмотка из 17 витков тонкой лакированной проволоки, которая, как мне кажется, является еще одной защитной обмоткой, возвращающей на землю паразитные помехи.
Под экраном и еще двумя слоями ленты находится 6-витковая вторичная выходная обмотка, подключенная к черному и белому проводам. Обратите внимание, что эта обмотка представляет собой проволоку большого сечения, так как она питает выход 1 А. Также обратите внимание, что обмотка имеет тройную изоляцию, что является требованием безопасности UL, чтобы гарантировать, что первичная обмотка высокого напряжения остается изолированной от выхода. Это то место, где обманывают дешевые зарядные устройства — они просто используют обычный провод вместо тройной изоляции, а также экономят на ленте.В результате вас мало что защитит от высокого напряжения, если есть дефект изоляции или скачок напряжения.
Под следующим двойным слоем ленты находится 11-витковая первичная силовая обмотка большого калибра, которая питает ИС контроллера. Поскольку эта обмотка находится на первичной стороне, она не требует тройной изоляции. Его просто покрывают тонким слоем лака.
Под последним двойным слоем ленты находится первичная входная обмотка, состоящая из 4 слоев примерно по 23 витка в каждом.На эту обмотку подается высоковольтный ввод. Поскольку сила тока очень мала, провод может быть очень тонким. Поскольку у первичной обмотки примерно в 15 раз больше витков, чем у вторичной обмотки, вторичное напряжение будет 1/15 первичного напряжения, но в 15 раз больше тока. Таким образом, трансформатор преобразует вход высокого напряжения в выход низкого напряжения с высоким током.
На последней картинке показаны все компоненты трансформатора; слева направо показаны слои от внешней ленты до самой внутренней намотки и шпульки.
Огромная прибыль Apple
Я был удивлен, узнав, насколько огромна прибыль Apple от этих зарядных устройств. Эти зарядные устройства продаются примерно за 30 долларов. (если не подделка), но это почти вся прибыль. Samsung продает очень похожие Зарядное устройство для куба примерно за 6-10 долларов, которое я тоже разобрал (подробности напишу позже). Зарядное устройство Apple более качественное, и, по моим оценкам, внутри него стоят дополнительные компоненты на сумму около доллара. [14] Но он продается на 20 долларов дороже.Отзыв о безопасности зарядного устройства Apple в 2008 году
В 2008 году Apple отозвала зарядные устройства для iPhone из-за дефекта, когда штыри переменного тока могли выпасть из зарядного устройства и застрять в розетке. [15] К неисправным зарядным устройствам были прикреплены штыри с помощью того, что было описано как не более чем клей и «выдавать желаемое за действительное». [15] Apple заменила зарядные устройства на обновленную модель, обозначенную зеленой точкой, показанной выше (которая неизбежно имитирует поддельные зарядные устройства).
Я решил посмотреть, какие улучшения безопасности Apple внесла в новое зарядное устройство, и сравнить с другими аналогичными зарядными устройствами.Я попытался вытащить штыри из зарядного устройства Apple, зарядного устройства Samsung и поддельного зарядного устройства. Поддельные зубцы достали с помощью плоскогубцев, так как их практически ничем не закрепляло, кроме трения. Штыри Samsung пришлось долго тянуть и крутить плоскогубцами, так как у них есть маленькие металлические язычки, удерживающие их на месте, но в конце концов они вышли.
Когда я перешел к зарядному устройству Apple, зубцы не сдвинулись с места, даже когда я очень сильно тянул плоскогубцами, поэтому я вытащил Dremel и протер его через корпус, чтобы выяснить, что удерживает зубцы.У них есть большие металлические фланцы, встроенные в пластик корпуса, поэтому штырь не может вырваться из-за разрушения зарядного устройства. На фотографии показана вилка Apple (обратите внимание на толщину пластика, удаленного с правой половины), контакт поддельного зарядного устройства, удерживаемый только за счет трения, и контакт Samsung, удерживаемый небольшими, но прочными металлическими язычками.
Я впечатлен усилиями, которые Apple приложила, чтобы сделать зарядное устройство более безопасным после отзыва. Они не просто немного улучшили штыри, чтобы сделать их более безопасными; очевидно, кому-то было сказано сделать все возможное, чтобы убедиться, что зубцы не могут вырваться снова ни при каких обстоятельствах.
Что делает зарядное устройство Apple для iPhone особенным
Адаптер питания Apple, безусловно, представляет собой высококачественный блок питания, предназначенный для выработки тщательно отфильтрованной мощности. Apple явно приложила дополнительные усилия, чтобы уменьшить помехи от электромагнитных помех, вероятно, чтобы зарядное устройство не мешало работе сенсорного экрана. [16] Когда я открыл зарядное устройство, я ожидал найти стандартную конструкцию, но я сравнил зарядное устройство с зарядным устройством Samsung и несколькими другими высококачественными промышленными разработками [17], и Apple выходит за рамки этих разработок по нескольким направлениям.Входной переменный ток фильтруется через крошечное ферритовое кольцо на пластиковом корпусе (см. Фото ниже). Выход диодного моста фильтруется двумя большими конденсаторами и катушкой индуктивности. Два других демпфера R-C фильтруют диодный мост, который я видел только в других источниках питания аудио, чтобы предотвратить гудение 60 Гц; [6] возможно, это улучшает впечатление от прослушивания iTunes. В других разобранных мною зарядных устройствах не используется ферритовое кольцо, а обычно используется только один конденсатор фильтра. Плата первичной схемы имеет заземленный металлический экран над высокочастотными компонентами (см. Фото), которого я больше нигде не видел.Трансформатор имеет экранирующую обмотку для поглощения электромагнитных помех. В выходной цепи используются три конденсатора, в том числе два относительно дорогих танталовых [14] и катушка индуктивности для фильтрации, тогда как во многих источниках питания используется только один конденсатор. Конденсатор Y обычно не используется в других конструкциях. Резонансная зажимная схема является в высшей степени инновационной. [9]
Конструкция Apple обеспечивает дополнительную безопасность несколькими способами, о которых говорилось ранее: сверхсильными контактами переменного тока и сложной схемой отключения при перегреве / перенапряжении.Дистанция изоляции Apple между первичной и вторичной обмотками, похоже, выходит за рамки нормативных требований.
Выводы
Зарядное устройство для iPhone от Apple вмещает множество технологий в небольшом пространстве. Apple приложила дополнительные усилия, чтобы обеспечить более высокое качество и безопасность, чем зарядные устройства других известных брендов, но за это качество приходится платить.Если вас интересуют источники питания, ознакомьтесь с другими моими статьями: «Крошечные, дешевые, опасные»: «Внутри (поддельного) зарядного устройства для iPhone», где я разбираю зарядное устройство за 2 доллара.79 зарядное устройство для iPhone и обнаружите, что оно нарушает многие правила безопасности; не покупайте ни одного из них. Также обратите внимание на то, что Apple не произвела революцию в источниках питания; новые транзисторы сделали, что исследует историю импульсных источников питания. Чтобы увидеть, как адаптер Apple разобран, посмотрите видеоролики, созданные scourtheearth и Ladyada. Наконец, если у вас есть интересное зарядное устройство, которое вам не нужно, отправьте его мне, и, возможно, я опишу его подробный разбор.
Также смотрите комментарии к Hacker News.
Примечания и ссылки
[1] Вы можете задаться вопросом, почему напряжение постоянного тока внутри блока питания намного выше, чем напряжение в сети. Напряжение постоянного тока примерно в sqrt (2) раз больше напряжения переменного тока, поскольку диод заряжает конденсатор до пика сигнала переменного тока. Таким образом, входное напряжение от 100 до 240 вольт переменного тока преобразуется в постоянное напряжение от 145 до 345 вольт внутри. Этого недостаточно, чтобы официально считаться высоким напряжением, но для удобства я назову это высоким напряжением. Согласно стандартам, все, что ниже 50 В переменного тока или 120 В постоянного тока, считается сверхнизким напряжением и считается безопасным при нормальных условиях.Но для удобства я буду называть выход 5 В низким напряжением.[2] В источнике питания Apple используется обратная схема, в которой трансформатор работает «в обратном направлении», чем вы могли ожидать. Когда в трансформатор подается импульс напряжения, выходной диод блокирует выход, поэтому выход отсутствует — вместо этого создается магнитное поле. Когда подача напряжения прекращается, магнитное поле разрушается, вызывая выход напряжения из трансформатора. Источники питания с обратной связью очень распространены для источников питания с малой мощностью.
[3] Размер первичной платы составляет около 22,5 мм на 20,0 мм, а вторичной платы — около 22,2 мм на 20,2 мм. [4] Для получения дополнительной информации о конденсаторах X и Y см. Презентацию Kemet и «Проектирование источников питания с низким током утечки».
[5] Для наглядности перед тем, как делать снимки в этой статье, была снята изоляция. Конденсатор Y был покрыт черной термоусадочной трубкой, сбоку цепи была обмотана лента, плавкий резистор был покрыт черной термоусадочной трубкой, а над разъемом USB была черная изолирующая крышка.
[6] Демпфирующие цепи могут использоваться для уменьшения шума 60 Гц, создаваемого диодным мостом в источниках питания аудиосистемы. Подробный справочник по демпферам R-C для диодов источника питания аудиосигнала — в разделе «Расчет оптимальных демпферов», а в качестве образца дизайна — «Проектирование источника питания усилителя аудиосигнала».
[7] Источником питания управляет микросхема контроллера квазирезонансного SMPS (импульсного источника питания) L6565 (техническое описание). (Разумеется, чип мог быть чем-то другим, но схема точно соответствует L6565 и никакому другому чипу, который я исследовал.)
Для повышения эффективности и уменьшения помех в микросхеме используется метод, известный как квазирезонанс, который впервые был разработан в 1980-х годах. Выходная цепь спроектирована таким образом, что при отключении питания напряжение трансформатора будет колебаться. Когда напряжение достигает нуля, транзистор снова включается. Это известно как переключение при нулевом напряжении, потому что транзистор переключается, когда на нем практически нет напряжения, что сводит к минимуму потери мощности и помехи во время переключения.Схема остается включенной в течение переменного времени (в зависимости от требуемой мощности), а затем снова выключается, повторяя процесс. (Для получения дополнительной информации см. Исследование квазирезонансных преобразователей для источников питания.)
Одним из интересных следствий квазирезонанса является то, что частота переключения изменяется в зависимости от нагрузки (типичное значение составляет 70 кГц). В ранних источниках питания, таких как блок питания Apple II, для регулирования мощности использовались простые цепи переменной частоты. Но в 1980-х годах эти схемы были заменены микросхемами контроллеров, которые переключались с фиксированной частотой, но изменяли ширину импульсов (известную как ШИМ).Теперь усовершенствованные ИС контроллеров вернулись к регулированию частоты. Но, кроме того, в сверхдешевых подделках используются схемы переменной частоты, практически идентичные Apple II. Таким образом, и высокопроизводительные, и недорогие зарядные устройства теперь вернулись к переменной частоте.
Мне потребовалось много времени, чтобы понять, что маркировка «FLEX01» на микросхеме контроллера указывает на Flextronics, а X на микросхеме был от логотипа Flextronics: . Я предполагаю, что на чипе есть такая маркировка, потому что он производится для Flextronics.Маркировка «EB936» на микросхеме может быть собственным номером детали Flextronics или кодом даты.
[8] Я думал, что Flextronics — это просто сборщик электроники, и я был удивлен, узнав, что Flextronics делает много инновационных разработок и имеет буквально тысячи патентов. Я думаю, что Flextronics заслуживает большего признания за свои разработки. (Обратите внимание, что Flextronics — это другая компания, чем Foxconn, которая производит iPad и iPhone и вызывает разногласия по поводу условий работы).
Изображение выше взято из патента Flextronics 7,978,489: «Интегрированные преобразователи мощности» описывает адаптер, который выглядит так же, как зарядное устройство для iPhone.Сам патент представляет собой сумку из 63 различных пунктов формулы (пружинные контакты, экраны EMI, термоклейкий материал), большинство из которых фактически не имеют отношения к зарядному устройству iPhone.
[9] Патент Flextronics 7 924 578: Квазирезонансная схема резервуара с двумя выводами описывает резонансную схему, используемую в зарядном устройстве iPhone, которая показана на следующей диаграмме. Транзистор Q2 приводит в действие трансформатор. Транзистор Q1 — это фиксирующий транзистор, который направляет скачок напряжения от трансформатора на резонансный конденсатор C13.Инновационная часть этой схемы заключается в том, что Q1 не требует специальной схемы управления, как другие схемы с активными фиксаторами; он питается от конденсаторов и диодов. В большинстве источников питания зарядных устройств, напротив, используется простой зажим резистор-конденсатор-диод, который рассеивает энергию в резисторе. [18]
Более поздние патенты Flextronics расширяют резонансный контур еще большим количеством диодов и конденсаторов: см. Патенты 7 830 676, 7 760 519 и 8,000 112
[10] Apple указывает тип зарядного устройства с помощью запатентованной технологии сопротивлений на контактах USB D + и D-.Подробнее о протоколах зарядки USB см. В моих предыдущих ссылках.
[11] Одна загадочная особенность зарядного устройства Apple — вторая цепь обратной связи, отслеживающая температуру и выходное напряжение. Эта схема на вторичной плате состоит из термистора, второго регулятора 431 и нескольких других компонентов для контроля температуры и напряжения. Выход подключен через второй оптрон к другим схемам на другой стороне вторичной платы. Два транзистора подключены к SCR-подобной защелке лома, которая закорачивает вспомогательное питание, а также отключает микросхему контроллера.Эта схема кажется чрезмерно сложной для этой задачи, тем более что многие микросхемы контроллеров имеют эту функцию. сложный способ.
[12] Обратите внимание на загадочную надпись «Для использования с оборудованием информационных технологий» на внешней стороне зарядного устройства. Это указывает на то, что зарядное устройство соответствует стандарту безопасности UL 60950-1, в котором указаны различные необходимые изоляционные расстояния.Краткий обзор изоляционных расстояний см. В разделе «Разделение цепей i-Spec» и в некоторых из моих предыдущих ссылок.
[13] Некоторые примечания к используемым компонентам: На первичной плате корпус JS4 представляет собой два диода в одном корпусе. Входные диоды с маркировкой 1JLGE9 представляют собой диоды 1J 600V 1A. Коммутационные транзисторы представляют собой N-канальные полевые МОП-транзисторы 1HNK60, 600 В, 1 А. Значения многих резисторов и конденсаторов указываются с помощью стандартной трехзначной маркировки SMD (две цифры, а затем мощность десять, что дает Ом или пикофарады).
На вторичной плате конденсатор «330 j90» представляет собой танталовый полимерный конденсатор 300 мФ 6,3 В Sanyo POSCAP (j означает 6,3 В, а 90 — код даты). 1R5 указывает на индуктивность 1,5 мкГн. GB9 — это прецизионный шунтирующий регулятор с низким катодным током AS431I, регулируемый по низкому катодному току, а 431 — это обычный регулятор TL431. SCD34 — это выпрямитель Шоттки на 3 А, 40 В. YCW — это неопознанный транзистор NPN, а GYW — неопознанный транзистор PNP. Конденсатор Y с маркировкой «MC B221K X1 400V Y1 250V» представляет собой Y-конденсатор 220 пФ.Конденсатор «107A» представляет собой танталовый конденсатор емкостью 100 мкФ 10 В (A означает 10 В). Оптопары PS2801-1. (Все эти обозначения компонентов следует рассматривать как предварительные, наряду со схемой.)
[14] Чтобы получить приблизительное представление о том, сколько стоят компоненты в зарядном устройстве, я посмотрел цены на некоторые компоненты на сайте octopart.com. Эти цены — лучшие цены, которые я смог найти после краткого поиска, в количестве 1000 штук, пытаясь точно сопоставить детали. Я должен предположить, что цены Apple значительно лучше этих цен.
| Компонент | Цена | |
|---|---|---|
| 0402 Резистор SMD | $ 0,002 | |
| 0805 Конденсатор SMD | $ 0,007 1A 600V (1J) диод | $ 0,06 |
| термистор | $ 0,07 | |
| Y-конденсатор | 0,08 $ | |
| 3.Электролитический конденсатор 3 мкФ, 400 В | $ 0,10 | |
| TL431 | $ 0,10 | |
| 1,5 мкГн индуктивность | $ 0,12 | |
| SCD 34 диод | $ 0,13 | |
| 2801 оптопара | ||
| $ 0,15 | $ 0,22 | |
| USB-разъем | $ 0,33 | |
| Танталовый конденсатор 100 мкФ | $ 0,34 | |
| L6565 IC | $ 0.55 | |
| Танталовый полимерный конденсатор 330 мкФ (Sanyo POSCAP) | $ 0,98 | |
| Обратный трансформатор | $ 1,36 |
Несколько заметок. Подходящие трансформаторы обычно изготавливаются по индивидуальному заказу, и цены везде разные, поэтому я не очень уверен в этой цене. Я думаю, что цена POSCAP высока, потому что я искал точного производителя, но танталовые конденсаторы в целом довольно дороги. Удивительно, насколько дешевы резисторы и конденсаторы SMD: доли копейки.
[15] Об отзыве зарядных устройств Apple было объявлено в 2008 году. Сообщения в блогах показали, что штыри на зарядном устройстве были прикреплены только с помощью 1/8 дюйма металла и небольшого количества клея. Apple отозвала адаптеры питания iPhone 3G в проводной сети, предоставляет более подробную информацию.
[16] Низкокачественные зарядные устройства мешают работе с сенсорными экранами, и это подробно описано в Noise Wars: Projected ёмкость наносит ответный удар. (Клиенты также сообщают о проблемах с сенсорным экраном из-за дешевых зарядных устройств на Amazon и других сайтах.)
[17] Существует множество промышленных проектов USB-преобразователей переменного / постоянного тока в диапазоне 5 Вт.
