5V stabilizovaný zdroj pre rozbočovač USB: 16 krokov

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:06

Od neelandanit2n.netSledovať viac od autora:

O: Som Chandra Sekhar a žijem v Indii. Mám záujem o elektroniku a budovanie malých jednorazových obvodov okolo malých čipov (elektronický druh). Viac o neelandane »

Toto je stabilizovaný zdroj určený na použitie s rozbočovačom napájaným zbernicou USB na dodanie stabilizovaného + 5 voltového napájania zariadeniam, ktoré sú k nemu pripojené.

Vzhľadom na odpor spojovacieho kábla a odpory zavedené na snímanie prúdu pre nadprúdovú ochranu môže byť napätie na rozbočovači kdekoľvek medzi +4,5 V (nabité) a +5,5 V. Tento obvod dodá stabilizovaný +5 V v v oboch prípadoch, tj. ide o dizajn typu buck/boost, využívajúci čip regulátora spínacieho režimu TPS63000 vyrábaný spoločnosťou Texas Instruments. Môže dodávať +5 V pri 500 mA zo vstupného napätia 2 V, takže je možné pridať nabíjateľnú batériu a nabíjačku (napájanú z USB), aby sa z neho stal USB UPS pre rozbočovač USB.

Krok 1: Príprava dosky plošných spojov

Rozhodol som sa urobiť rozloženie založené na pozemnej rovine. Čip má desať spájkovacích doštičiek a tepelnú podložku, ktoré sa má spájkovať, a to bol iný spôsob, ako vyskúšať tieto typy bezolovnatých obalov.

Útržok jednostranného fenolického medeného plátovaného plátku bol narezaný na veľkosť a obrys čipu bol nakreslený na jeho nepokrytú stranu. Potom malým skrutkovačom nabrúseným do sekáča bol materiál odstránený, čím sa vytvoril výklenok, do ktorého čip zapadol.

Krok 2: Prilepenie čipu dovnútra

Čip sa potom prilepí do takto vykopaného priestoru.

To je, striktne povedané, zbytočné, ale páčil sa mi pocit vydlabania materiálu PCB a bolo zábavné pridať obvodu nejakú trojrozmernosť.

Krok 3: Pripojenia uzemnenia

Teraz, keď je čip pevne vo vnútri dosky, je čas naplánovať pripojenie uzemňovacích vodičov.

Pretože druhá strana je neporušená základná rovina, je to jednoduché: stačí vyvŕtať otvory a spájkovať drôt.

Krok 4: Vŕtanie otvorov

Pri pohľade na schému je potrebné tri podložky ic pripojiť k zemi. Na príslušných miestach sú teda vyvŕtané tri otvory.

Krok 5: Spájkovanie uzemňovacích vodičov

Tri drôty sú najskôr spájkované na medenej strane, potom sú ohnuté cez ic, narezané na veľkosť a spájkované k podložkám a centrálnej tepelnej podložke.

Krok 6: Príprava induktora

Tvarovaný induktor 2,2 mikrohenry sa zahrial v plameni, jeho zapuzdrenie sa odstránilo a závity sa spočítali (bolo 12). Potom bolo navinuté pomocou čerstvého drôtu cez holé feritové jadro.

Rozhodol som sa vykopať induktor (kvôli ochrane), aby bol jeho tvar vyznačený na doske. To všetko je, samozrejme, skutočne zbytočné.

Krok 7: Induktor

Toto je ďalší pohľad na pripravený induktor.

Krok 8: Otvor pre induktor

Vyrezal som pekný otvor, do ktorého by mohla sedieť tlmivka.

Krok 9: Induktor na mieste

Takto vyzerá induktor, keď je namontovaný na svojom mieste.

Krok 10: Vstupný filter

Napájanie analógovej sekcie čipu musí byť filtrované sériovým odporom a kondenzátorom k zemi. Tieto komponenty boli namontované na svojom mieste. Medená fólia z ďalšej zošrotovanej dosky bola zdvihnutá, narezaná do tvaru a prilepená na miesto, aby sa spojili súčasti.

Vďaka tomu je rozloženie na obojstrannú dosku - akési.

Krok 11: Výstupný konektor a kondenzátor

Pár kolíkov zo starej základnej dosky bol zatlačený do prevádzky pre regulovaný výstup 5 voltov. Cez neho bol spájkovaný 10 tantalový kondenzátor na povrchovú montáž.

Všetky odpory a kondenzátory boli zachránené z nevyžiadaných pevných diskov.

Krok 12: Odpory spätnej väzby

Spätnoväzbový vstup TPS63000 musí byť napájaný napätím 500 milivoltov odvodeným od výstupu. Pri nominálnom výkone 5 voltov to znamená deliaci pomer desať alebo dva odpory, jeden deväťkrát druhý.

Vyrabovanie všetkých mojich dosiek na povrchovú montáž (v mojom nevyžiadanej schránke) vyhodilo pár, ktorý vidíte na obrázku. Boli spojené dohromady, ako je znázornené, potom boli pripojené k batérii a môj dôveryhodný multimetr overil, že pomer delenia je skutočne desať. Ak ste zmätení, vľavo je odpor 523 K, tj 5, 2 a 3, za ktorým nasledujú tri nuly v ohmoch. Vpravo je odpor 4,7 megohmu, tj 4 a 7, za ktorým nasleduje päť núl, v ohmoch. 47 delené deviatimi je približne 5,23.

Krok 13: Rezistory na mieste

Rezistory boli spájkované na svoje miesto, aj keď kvôli obmedzeniu priestoru museli byť prilepené zvisle k výstupnému kondenzátoru.

Celá vec je spojená s liberálnymi aplikáciami superlepidla - inak by sa spájkovacie spoje mohli rozpadnúť pri každom páde dosky zo stola. Teraz zostáva len induktor a vstupný kondenzátor.

Krok 14: Tiež výklenok pre kondenzátor

Rozhodol som sa vyrezať dosku pre vstupný kondenzátor a na vstupné pripojenie použiť spájkovacie kolíky.

Na doske bol označený obrys kondenzátora na vyrezanie.

Krok 15: Kondenzátorový výkop

Výkop kondenzátora je pripravený na použitie.

Krok 16: Hotová doska

Doska je hotová, všetky komponenty sú na svojom mieste.

Bolo to odskúšané. Najprv s dvoma dosť slabými článkami penlightu - svojej práci som až tak neveril - a výstup bol 5,04 voltu. Radosť z úspechu, skúsil som to s tromi dobrými článkami - vstupné napätie 4,5 voltu - a výstup bol stále 5,04 voltu Potom som skúsil napätie z USB portu môjho počítača - okolo 5 voltov, aj keď pravdepodobne preskočilo na nižšie dve číslice - a výstup sa stále udržiaval na rovnakých starých 5,04 voltoch. Zdá sa teda, že táto vec funguje, aspoň počas predbežných testov. Podľa dátového listu bude štartovať na 1,9 voltov a akceptovať maximálne 5,5 voltov a udržiava svoje výstupné napätie stabilné. Je to prevodník zosilňovača, čo znamená, že môže akceptovať vstupné napätie nad aj pod výstupným napätím a automaticky prepínať medzi režimami, aby udržal napätie na stabilnej úrovni. Dalo by sa napájať z nabíjateľného článku, aby sa zachovalo napájacie napätie USB, aj keď je kábel odpojený od počítača - ak je to dobré.