5V stabilizovaný zdroj pro USB rozbočovač: 16 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Od neelandanit2n.netSledovat více od autora:

O: Jsem Chandra Sekhar a žiji v Indii. Mám zájem o elektroniku a budování malých jednorázových obvodů kolem malých čipů (elektronický druh). Více o neelandanu »

Jedná se o stabilizovaný zdroj určený k použití s USB rozbočovačem napájeným ze sběrnice za účelem dodání stabilizovaného + 5 voltového napájení do zařízení, která jsou k němu připojena.

Vzhledem k odporu připojovacího kabelu a odporům zavedeným pro snímání proudu pro nadproudovou ochranu může být napětí na rozbočovači kdekoli mezi +4,5 V (zatíženo) a +5,5 V. Tento obvod dodá stabilizovaný +5 V v v obou případech, tj. je to design buck/boost, využívající čip regulátoru spínacího režimu TPS63000 vyráběný společností Texas Instruments. Může dodávat +5 V při 500 mA ze vstupních napětí již od 2 voltů, takže lze přidat dobíjecí baterii a její nabíječku (napájenou USB), aby se toto stalo USB UPS pro rozbočovač USB.

Krok 1: Příprava desky plošných spojů

Rozhodl jsem se udělat rozložení založené na pozemní rovině. Čip má k pájení deset pájecích podložek a tepelnou podložku, což byl jiný způsob, jak to zkusit s těmito typy bezolovnatých obalů.

Útržek jednostranného fenolického měděného plátovaného plátku byl rozřezán na velikost a obrys čipu byl nakreslen na jeho neopláštěnou stranu. Poté malým šroubovákem nabroušeným do dláta byl materiál odstraněn a vytvořil tak výklenek, do kterého mohl čip usednout.

Krok 2: Lepení čipu dovnitř

Čip se pak vlepí do takto vyhloubeného prostoru.

To je, přísně vzato, zbytečné, ale líbil se mi pocit vydlabávání materiálu PCB a bylo zábavné přidat do obvodu nějakou trojrozměrnost.

Krok 3: Zemní spojení

Nyní, když je čip pevně uvnitř desky, je čas naplánovat připojení zemních vodičů.

Protože druhá strana je neporušená základní rovina, je to snadné: stačí vyvrtat otvory a pájet drát.

Krok 4: Vrtání otvorů

Při pohledu na schéma musí být tři podložky ic připojeny k zemi. Na příslušných místech jsou tedy vyvrtány tři otvory.

Krok 5: Pájení zemnících vodičů

Tři dráty se nejprve pájí na měděnou stranu, poté se ohnou přes ic, nastříhají na velikost a připájí k polštářkům a centrální tepelné podložce.

Krok 6: Příprava induktoru

Tvarovaný induktor 2,2 mikrohenry se zahřívá v plameni, jeho zapouzdření se odstraní a závity se spočítají (bylo jich 12). Poté bylo navinuto čerstvým drátem přes holé feritové jádro.

Rozhodl jsem se vykopat induktor (kvůli ochraně), aby byl jeho tvar vyznačen na desce. To vše je samozřejmě opravdu zbytečné.

Krok 7: Induktor

Toto je další pohled na připravený induktor.

Krok 8: Otvor pro induktor

Vyřezal jsem pěknou díru, do které by mohla sedět tlumivka.

Krok 9: Induktor na místě

Takto vypadá induktor, když je namontován na svém místě.

Krok 10: Vstupní filtr

Napájení analogové části čipu musí být filtrováno sériovým odporem a kondenzátorem k zemi. Tyto součásti byly namontovány na svém místě. Měděná fólie z jiné sešrotované desky byla zvednuta, rozřezána do tvaru a přilepena na místo, aby spojila součásti.

Díky tomu je rozložení do oboustranné desky - jakési.

Krok 11: Výstupní konektor a kondenzátor

Dvojice pinů ze staré základní desky byla uvedena do provozu pro regulovaný výstup 5 voltů. Přes něj byl připájen 10 tantalový kondenzátor pro povrchovou montáž tantalu.

Všechny odpory a kondenzátory byly zachráněny před nevyžádanými pevnými disky.

Krok 12: Odpory zpětné vazby

Zpětnovazební vstup TPS63000 musí být napájen napětím 500 milivoltů odvozeným z výstupu. Při nominálním výkonu 5 voltů to znamená dělící poměr deseti nebo dvou rezistorů, jeden devětkrát druhý.

Prohledání všech mých desek pro povrchovou montáž (v mém junkboxu) vyhodilo dvojici, kterou vidíte na obrázku. Byly spojeny dohromady, jak je znázorněno, poté připojeny k baterii a můj důvěryhodný multimetr ověřil, že poměr rozdělení byl skutečně deset. Pokud jste zmatení, vlevo je odpor 523 K, tj. 5, 2 a 3, za nímž následují tři nuly v ohmech. Vpravo je odpor 4,7 megohmu, tj. 4 a 7 následovaný pěti nulami v ohmech. 47 děleno devíti je přibližně 5,23.

Krok 13: Rezistory na místě

Rezistory byly připájeny na místo, i když kvůli omezení prostoru musely být přilepeny svisle k výstupnímu kondenzátoru.

Celá věc je držena pohromadě s liberálními aplikacemi superglue - jinak by se pájené spoje mohly rozpadnout pokaždé, když deska spadla ze stolu. Teď už zbývá jen induktor a vstupní kondenzátor.

Krok 14: Také výklenek pro kondenzátor

Rozhodl jsem se zařezat do desky pro vstupní kondenzátor a pro vstupní připojení použít pájecí kolíky.

Na desce byl označen obrys kondenzátoru pro vyříznutí.

Krok 15: Kondenzátorový příkop

Výkop kondenzátoru je připraven k použití.

Krok 16: Hotová deska

Deska je hotová, všechny komponenty jsou na svém místě.

Bylo to vyzkoušeno. Nejprve se dvěma dosti slabými články světlometu - své ruční práci jsem tolik nedůvěřoval - a výstup byl 5,04 voltu. Úspěšně jsem to zkusil, zkusil jsem to se třemi dobrými články - vstupní napětí 4,5 voltu - a výstup byl stále 5,04 voltů Pak jsem zkusil napětí z USB portu mého počítače - kolem 5 voltů, i když by mohlo přeskočit na dolních dvou číslicích - a přesto se výstup udržoval stabilní na stejných starých 5,04 voltech. Zdálo by se tedy, že tato věc funguje, alespoň během předběžných testů. Podle datového listu začne na 1,9 voltu a bude přijímat maximálně 5,5 voltů a bude udržovat stabilní výstupní napětí. Jedná se o převodník typu buck - boost, což znamená, že může přijímat vstupní napětí nad i pod výstupní napětí a automaticky přepínat mezi režimy, aby bylo napětí stabilní. Mohlo by být napájeno z dobíjecího článku, aby bylo zachováno napájecí napětí USB, i když je kabel odpojen od počítače - pokud je to dobré.