Переключение режима зарядного устройства Altoids IPOD с использованием 3 батареек AA: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Целью этого проекта было создание эффективного зарядного устройства для iPod (Firewire) от Altoids, работающего от 3 (перезаряжаемых) батареек типа AA. Этот проект начался как совместная работа со Sky над проектированием и изготовлением печатных плат, а я - над схемой и прошивкой. Как бы то ни было, такая конструкция работать не будет. Здесь он представлен в духе «концепции производного проекта» (https://www.instructables.com/ex/i/C2303A881DE510299AD7001143E7E506/) «???? - проект, использующий другой проект в качестве степпинга. камень для дальнейшего уточнения, улучшения или применения к совершенно другой проблеме. Сообщество мастеров-мастеров, частью которого мы все являемся, действительно может делать удивительные вещи, работая вместе как сообщество. Инновации редко происходят в вакууме. Очевидный следующий шаг заключается в том, чтобы позволить сообществу помочь усовершенствовать и развить идеи, которые еще не готовы к завершению проектов . Мы отправляем это сейчас, чтобы другие энтузиасты iPod могли продолжить с того места, где мы остановились. Есть (как минимум) две причины, по которым это зарядное устройство _не_ работает: 1. Транзистор не пропускает ток, достаточный для полной зарядки катушки индуктивности. Другой вариант - полевой транзистор, но для его полного включения требуется минимум 5 вольт. Это обсуждается в разделе SMPS 2. Катушка индуктивности просто недостаточно велика. Зарядное устройство не производит достаточного тока для iPod. У нас не было точного способа измерить зарядный ток iPod (не считая разрезания оригинального зарядного кабеля), пока наши детали не были доставлены от Mouser. Рекомендуемые индукторы далеко не достаточно большие для этого проекта. Подходящей заменой может быть катушка, которую Ник де Смит использует в своем SMPS MAX1771. Это катушка на 2 или 3 А от digikey: (https://www.desmith.net/NMdS/Electronics/NixiePSU.html#bom) Это устройство может обеспечить небольшое количество энергии для устройства USB или Firewire, но этого недостаточно. для зарядки (3G) iPod. Он БУДЕТ питать, но не заряжать полностью мертвый 3G iPod.

Шаг 1. Переключение режима зарядного устройства Altoids IPOD с использованием 3 батареек AA

Целью этого проекта было создание эффективного зарядного устройства для iPod (Firewire) от Altoids, работающего от 3 (перезаряжаемых) батареек типа AA. Firewire подает нерегулируемое напряжение 30 вольт. IPod может использовать 8-30 вольт постоянного тока. Чтобы получить его от 3 батареек АА, нам понадобится усилитель напряжения. В данном руководстве используется импульсный источник питания на базе микроконтроллера. Применяются стандартные заявления об отказе от ответственности. Высокое напряжение…. Смертельно… и т. Д. Подумайте о том, сколько вам стоит ваш iPod, прежде чем подключать его к этому маленькому электрошокеру в консервной банке. Чтобы узнать все математические и грязные детали SMPS, прочтите инструкции по повышающему преобразователю для трубки nixie: https://www.instructables.com / ex / i / B59D3AD4E2CE10288F99001143E7E506 /? ALLSTEPS Прочтите, чтобы узнать, как конструкция импульсного источника питания с импульсной трубкой была адаптирована для использования в качестве зарядного устройства для iPod….

Тонна предыдущей работы вдохновила этот проект. В одном из первых зарядных устройств, сделанных своими руками, для зарядки iPod через порт FireWire использовалась комбинация из 9-вольтовых батареек и батареек AA (работает для всех iPod, обязательно для iPod с поддержкой 3G): https://www.chrisdiclerico.com/2004/10/24 / ipod-altoids-battery-pack-v2 Эта конструкция имеет проблему неравномерного разряда между батареями. В обновленной версии использовались только 9-вольтовые батареи: https://www.chrisdiclerico.com/2005/01/18/altoids-ipod-battery-pack-v3 Приведенный ниже дизайн появился на Make и Hackaday, когда было написано это руководство. Это простая конструкция для зарядного устройства USB на 5 В (этот тип не заряжает более ранние модели iPod, такие как 3G). В нем используется батарея на 9 вольт с регулятором 7805 на 5 вольт. Обеспечиваются стабильные 5 вольт, но дополнительные 4 вольта от батареи сжигаются в качестве тепла в регуляторе. https://www.instructables.com/ex/i/9A2B899A157310299AD7001143E7E506/?ALLSTEPS Все эти конструкции имеют одну общую черту: батареи на 9 вольт. Я думаю, что 9 вольт - это хреново и дорого. Во время исследования этого руководства я заметил, что NiMH 9 вольт Energizer рассчитан только на 150 мАч. Duracell не производит аккумуляторов на 9 вольт. «Duracell» или «Energizer» NiMH «AA» имеют нормальную мощность 2300 мАч или больше (до 2700 мАч на новых перезаряжаемых аккумуляторах). В крайнем случае, одноразовые щелочные батарейки АА доступны повсюду по разумной цене. Использование 3 батареек типа AA дает нам 2700 мАч при напряжении ~ 4 вольт, по сравнению со 150 мАч при 9 или 18 (2x9 вольт). С такой мощностью мы можем жить с коммутационными потерями и дополнительной энергией, потребляемой микроконтроллером SMPS.

Шаг 2: SMPS

Иллюстрация ниже взята из TB053 (хорошая заметка по применению от Microchip: (https://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/91053b.pdf)). В нем изложен основной принцип, лежащий в основе SMPS. Микроконтроллер заземляет полевой транзистор (Q1), позволяя заряду накапливаться в индуктивности L1. Когда полевой транзистор выключен, заряд проходит через диод D1 в конденсатор C1. Vvfb - это обратная связь делителя напряжения, которая позволяет микроконтроллеру контролировать высокое напряжение и активировать полевой транзистор по мере необходимости для поддержания желаемого напряжения. Нам нужно от 8 до 30 вольт для зарядки iPod через порт FireWire. Давайте спроектируем этот ИИП на выход 12 В. Это не смертельное напряжение, но вполне в пределах диапазона напряжений FireWire. Микроконтроллер Существует несколько однокристальных решений, которые могут повысить напряжение с нескольких батарей до 12 (или более) вольт. Этот проект НЕ основан на одном из них. Вместо этого мы будем использовать программируемый микроконтроллер от Microchip, PIC 12F683. Это позволяет нам спроектировать SMPS с использованием мусорных ящиков и держать нас ближе к оборудованию. Решение на одной микросхеме сократит большую часть работы SMPS и будет способствовать привязке к поставщику. 8-контактный PIC 12F682 был выбран из-за его небольшого размера и стоимости (менее 1 доллара США). Можно использовать любой микроконтроллер (PIC / AVR), который имеет аппаратный широтно-импульсный модулятор (PWM), два аналогово-цифровых преобразователя (ADC) и опцию опорного напряжения (внутренний или внешний Vref). Я люблю 8-контактный 12F683 и использую его для всего. Иногда я использовал его как прецизионный внешний источник тактовой частоты 8 МГц для старых PIC. Я бы хотел, чтобы Microchip прислала мне их целую трубку. Справочное напряжение Устройство питается от батареи. Разряд аккумулятора и изменение температуры приведут к дрейфу напряжения. Для того, чтобы PIC поддерживал заданное выходное напряжение (12 вольт), необходимо стабильное опорное напряжение. Это должно быть очень низкое опорное напряжение, чтобы оно было эффективным в диапазоне мощности от 3 батареек AA. Первоначально планировалось установить стабилитрон на 2,7 В, но в местном магазине электроники имелся «стабисторный» диод на 2 В. Он использовался так же, как и ссылка стабилитрона, но вставлен «назад» (фактически, вперед). Стабистор кажется довольно редким (и дорогим, ~ 0,75 евроцента), поэтому мы сделали вторую версию с опорным напряжением 2,5 В от микрочипа (MCP1525). Если у вас нет доступа к эталону стабилитрона или микросхемы (или другого TO-92), можно использовать стабилитрон на 2,7 В. Обратная связь по напряжению Существует две цепи обратной связи по напряжению, которые подключаются к контактам АЦП на PIC. Первый позволяет PIC определять выходное напряжение. PIC подает импульс транзистору в ответ на эти измерения, поддерживая желаемое числовое значение на АЦП (я называю это «уставкой»). PIC измеряет напряжение батареи через секунду (я назову это напряжение питания или Vsupply). Оптимальное время включения индуктора зависит от напряжения питания. Прошивка PIC считывает значение АЦП и вычисляет оптимальное время включения транзистора и катушки индуктивности (значения периода / рабочего цикла ШИМ). В PIC можно ввести точные значения, но при изменении источника питания значения перестают быть оптимальными. При работе от батарей напряжение будет снижаться по мере разряда батарей, что требует более длительного времени работы. Мое решение состояло в том, чтобы позволить PIC вычислить все это и установить свои собственные значения. Оба делителя были спроектированы таким образом, чтобы диапазон напряжений был значительно ниже эталонного 2,5 В. Напряжение питания делится резистором 100 кОм и 22 кОм, что дает 0,81 при 4,5 вольтах (свежие батареи) до 0,54 при 3 вольтах (разряженные батареи). Выходное / высокое напряжение делится через резисторы 100 кОм и 10 кОм (22 кОм для выхода USB). Мы отказались от подстроечного резистора, используемого в импульсном источнике питания nixie. Это делает первоначальную настройку немного неравномерной, но устраняет крупный компонент. При выходе 12 вольт обратная связь составляет примерно 1 вольт. Полевые транзисторы / SwitchFETы являются стандартным «переключателем» в SMPS. Полевые транзисторы переключаются наиболее эффективно при более высоком напряжении, чем от 3 батареек АА. Вместо этого был использован транзистор Дарлингтона, потому что это устройство с коммутацией тока. TIP121 имеет минимальное усиление 1000 Â € Â «любой аналогичный транзистор, вероятно, может быть использован. Простой диод (1N4148) и резистор (1K) защищают вывод PIC PWM от любого паразитного напряжения, исходящего от базы транзистора. Катушка индуктора Мне очень нравятся силовые индукторы C&D, доступные в Mouser. Они маленькие и очень дешевые. Для USB-версии зарядного устройства использовалась индуктивность 220uH (22R224C). Версия Firewire использует индуктивность 680 мкГн (22R684C). Эти значения были выбраны экспериментально. Теоретически, индуктор любого значения должен работать, если прошивка PIC настроена правильно. На самом деле, однако, в версии с Firewire катушка гудела со значениями менее 680uH. Вероятно, это связано с использованием транзистора вместо полевого транзистора в качестве переключателя. Я был бы очень признателен за любой совет специалиста в этой области. Выпрямительный диод Использовался дешевый сверхбыстрый / сверхбыстрый 100-вольтный выпрямитель на 1 ампер от Mouser (см. Список деталей). Могут использоваться другие выпрямители низкого напряжения. Убедитесь, что на вашем диоде низкое прямое напряжение и быстрое восстановление (30 нс, кажется, работают). Правильный Schottky должен работать отлично, но остерегайтесь тепла, звона и электромагнитных помех. Джо в списке рассылки Switchmode предложил: (веб-сайт: https://groups.yahoo.com/group/switchmode/) «Я думаю, поскольку Schottky работают быстрее и имеют высокую емкость перехода, как вы говорили, вы могли бы получить немного больше звонков. и EMI. Но это было бы более эффективно. Хм, мне интересно, если бы вы использовали 1N5820, пробой 20 В мог бы заменить ваш стабилитрон, если вам нужен низкий ток для вашего Ipod. »Входные / выходные конденсаторы и защита Электролитический вход 100 мкФ / 25 В Конденсатор накапливает энергию для катушки индуктивности. Электролитический конденсатор 47 мкФ / 63 В и металлический пленочный конденсатор 0,1 мкФ / 50 В сглаживают выходное напряжение. Между входным напряжением и землей помещается стабилитрон мощностью 5,1 В на 1 Вт. При нормальном использовании 3 AA никогда не должны обеспечивать 5,1 вольт. Если пользователю удастся перегрузить плату, стабилитрон ограничит питание до 5,1 вольт. Это защитит PIC от повреждений до тех пор, пока стабилитрон не перегорит. Резистор может заменить перемычку, чтобы создать настоящий стабилизатор напряжения, но он будет менее эффективным (см. Раздел «Печатная плата»). Для защиты iPod между выходом и землей был добавлен стабилитрон на 24 В и 1 Вт. При нормальном использовании этот диод не должен делать ничего. Если что-то пойдет не так (выходное напряжение возрастет до 24), этот диод должен ограничить питание до 24 вольт (намного ниже максимального значения firewire 30 вольт). Используемая катушка индуктивности выдает максимум ~ 0,8 Вт при 20 В, поэтому стабилитрон мощностью 1 Вт должен рассеивать любое избыточное напряжение, не перегорая.

Шаг 3: печатная плата

ПРИМЕЧАНИЕ. Существуют две версии печатной платы: одна для опорного напряжения стабилитрона / стабилитрона, а другая - для опорного напряжения MCP1525. Версия MCP является «предпочтительной» версией, которая будет обновляться в будущем. Была изготовлена только одна версия USB, использующая MCP vref. Это была сложная для проектирования печатная плата. В нашей жестяной банке остается ограниченное пространство после вычета объема 3 батареек АА. Используемая банка не является настоящей жестью альтоидов, это бесплатная коробка монетных дворов, продвигающих веб-сайт. Он должен быть примерно того же размера, что и банка альтоидов. В Нидерландах не было консервных банок Altoids, а пластиковый держатель для батареек из местного магазина электроники использовался для хранения 3 батареек AA. Выводы припаивались прямо к зажимам на нем. Питание на печатную плату подается через два отверстия для перемычек, что делает размещение батареи гибким. Лучшим решением может быть какой-нибудь хороший зажим для аккумулятора, который можно установить на печатной плате. Я их не нашел. Светодиод изогнут под углом 90 градусов, чтобы выходить из отверстия в жестяной банке. TIP121 также изогнут на 90 градусов, но не ровно !!! ** Для экономии места под транзистором проложены диод и два резистора. На картинке видно, что транзистор изогнут, но припаян так, что плавает на один сантиметр над компонентами. Чтобы избежать случайного короткого замыкания, покройте эту область горячим клеем или кусочком резиновой липкой ленты. Источник опорного напряжения MCP1525 расположен под TIP121 в версии платы MCP. Это очень эффективная прокладка. На тыльную сторону разместили 3 компонента: развязывающий колпачок для ПОС и два больших стабилитрона (24 В и 5,1 В). Требуется только одна перемычка (2 для версии MCP). Если вы не хотите, чтобы устройство работало непрерывно, поместите небольшой переключатель в линию с проводом от батареи к печатной плате. Переключатель не был установлен на печатной плате для экономии места и обеспечения гибкости размещения. ** Eagle имеет ограничение трассировки на корпусе to-220, которое прерывает заземление. Я использовал редактор библиотеки, чтобы удалить b-restrict и другие слои из посадочного места TIP121. Вы также можете добавить перемычку, чтобы решить эту проблему, если вы, как и я, ненавидите редактор библиотеки Eagle. Катушка индуктивности и модифицированная до-220 посадочная поверхность находятся в библиотеке Eagle, включенной в архив проекта. Список деталей (для некоторых деталей указан номер детали Mouser, другие были приобретены из ящика для мусора): Стоимость детали (номинальное напряжение минимальное, большее - нормально) C1 0,1 мкФ / 10VC2 100 мкФ / 25VC3 0,1 мкФ / 50VC4 47 мкФ / 63 В (mouser # 140-XRL63V47, 0,10 долл. США) Выпрямительный диод D1 SF12 (mouser # 821-SF12), 0,22 долл. США или другие D2 1N4148 диод слабого сигнала (mouser # 78 -1N4148, 0,03 USD) D3 (Firewire) Стабилитрон 24 В / 1 Вт (Mouser # 512-1N4749A, 0,09 USD) D3 (USB) Стабилитрон 5,6 В / 1 Вт (Mouser # 78-1N4734A, 0,07 USD) D4 Стабилин 5,1 В / 1 Вт (mouser # 78-1N4733A, 0,07 доллара США) IC1 PIC 12F683 и 8-контактный DIP-разъем (разъем опционально / рекомендуется, всего ~ 1 доллар США) L1 (Firewire) 22R684C 680 мкГн / катушка индуктивности 0,25 А (mouser # 580-22R684C, 0,59 доллара США) L1 (USB) 22R224C Катушка индуктивности 220 мкГн / 0,49 ампер (Mouser # 580-22R224C, 0,59 долл. США) LED1 5 мм LEDQ1 TIP-121 Драйвер Дарлингтона или аналогичный R1 100KR2 (Firewire) 10KR2 (USB) 22KR3 100KR4 22KR6 330 OHMRCP7 10KR8 1KVREF15 версия Micro (MIP-M1) (mouser # 579-MCP1525ITO, 0,55 долл. США) -или- 2,7 В / 400 мА стабилитрон с резистором 10 кОм (R3) (печатная плата эталонной версии стабилитрона) -или- стабилизатор 2 В с резистором 10 кОм (R3) (печатная плата эталонной версии стабилитрона) X1 Firewire / IEEE1394 6-контактный прямоугольный, горизонтальный разъем для монтажа на печатную плату: Kobiconn (Mouser # 154-FWR20, 1,85 $) -или- EDAC (Mouser # 587-693-006-620-003, 0,93 $)

Шаг 4: ПРОШИВКА

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Полные сведения о микропрограмме SMPS приведены в инструкции nixie SMPS. Для всех математических и грязных деталей SMPS, прочтите мою инструкцию по повышающему преобразователю nixie tube: (https://www.instructables.com/ex/i/B59D3AD4E2CE10288F99001143E7E506/?ALLSTEPS) Прошивка написана на MikroBasic, компилятор бесплатный для программы размером до 2K (https://www.mikroe.com/). Если вам нужен программист PIC, обратите внимание на мою улучшенную плату для программатора JDM2, также размещенную на Instructables (https://www.instructables.com/ex/i/6D80A0F6DA311028931A001143E7E506 /? ALLSTEPS). Базовая работа встроенного ПО: 1. При подаче питания запускается PIC. 2. PIC-задержка на 1 секунду для стабилизации напряжения. 3. PIC считывает обратную связь по напряжению питания и вычисляет оптимальные значения рабочего цикла и периода.. PIC записывает показания АЦП, рабочий цикл и значения периода в EEPROM. Это позволяет устранять некоторые неисправности и помогает диагностировать катастрофические сбои. Адрес EEPROM 0 - это указатель записи. Один 4-байтовый журнал сохраняется каждый раз при (перезапуске) SMPS. Первые 2 байта - это старший / младший байт АЦП, третий байт - младшие 8 бит значения рабочего цикла, четвертый байт - это значение периода. Всего регистрируется 50 калибровок (200 байт), прежде чем указатель записи перевернется и снова начнется с адреса EEPROM 1. Самый последний журнал будет расположен по адресу указатель-4. Их можно считать с микросхемы с помощью программатора PIC. Старшие 55 байтов оставлены свободными для будущих улучшений. 5. PIC входит в бесконечный цикл - измеряется значение обратной связи высокого напряжения. Если оно ниже желаемого значения, регистры рабочего цикла ШИМ загружаются расчетным значением - ПРИМЕЧАНИЕ: два младших бита важны и должны быть загружены в CPP1CON, старшие 8 бит переходят в CRP1L. Если обратная связь выше желаемого значения, PIC загружает регистры рабочего цикла нулевым значением. Это система «пропуска импульсов». Я решил использовать пропуск импульсов по двум причинам: 1) на таких высоких частотах не так много рабочего диапазона, с которым можно было бы играть (0-107 в нашем примере, гораздо меньше при более высоких напряжениях питания), и 2) возможна частотная модуляция., и дает гораздо больше возможностей для настройки (35-255 в нашем примере), но ТОЛЬКО ОБЯЗАТЕЛЬНОСТЬ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ДВОЙНЫМ БУФЕРОМ В ОБОРУДОВАНИИ. Изменение частоты во время работы ШИМ может иметь «странные» эффекты. Изменения: Прошивка получает несколько обновлений из версии SMPS с импульсной трубкой. 1. Изменены штыревые соединения. Исключен один светодиод, используется один светодиодный индикатор. Распиновка показана на изображении. Описания, выделенные красным, представляют собой назначения контактов PIC по умолчанию, которые нельзя изменить. 2. Аналогово-цифровой преобразователь теперь привязан к внешнему напряжению на контакте 6, а не к напряжению питания. 3. По мере разряда батарей напряжение питания будет изменяться. Новая прошивка измеряет напряжение питания каждые несколько минут и обновляет настройки широтно-импульсного модулятора. Эта "повторная калибровка" поддерживает эффективную работу индуктора при разряде батарей. 4. Внутренний генератор настроен на 4 МГц, безопасная рабочая скорость составляет около 2,5 В. 5. Исправлена регистрация, поэтому в EEPROM ничего не нужно устанавливать для запуска с позиции 1 на свежий ПОС. Легче понять новичкам. 6. Время разряда (off-time) индуктора теперь рассчитывается в прошивке. Предыдущий множитель (одна треть своевременности) неадекватен для таких небольших повышений. Единственный способ сохранить эффективность при разрядке аккумулятора - это расширить прошивку для расчета истинного времени бездействия. Модификации являются экспериментальными, но с тех пор были включены в окончательную версию прошивки. Из TB053 мы находим уравнение времени выключения: 0 = ((volts_in-volts_out) / coil_uH) * fall_time + coil_amps Измените это на: fall_time = L_Ipeak / (Volts_out-Volts_in), где: L_Ipeak = coil_uH * coil_ampsL_Ipeak - уже используемая константа в прошивке (см. раздел прошивки). Volts_in уже рассчитывается для определения времени включения индуктора. Volts_out - известная константа (5 / USB или 12 / Firewire). Это должно работать для всех положительных значений V_out-V_in. Если вы получаете отрицательные значения, у вас большие проблемы! Все уравнения вычисляются в вспомогательной электронной таблице, прилагаемой к инструкции NIXIE smps. В раздел констант прошивки, описанной на этапе КАЛИБРОВКИ, была добавлена следующая строка: const v_out as byte = 5 'выходное напряжение для определения времени отключения

Шаг 5: КАЛИБРОВКА

Несколько шагов калибровки помогут вам максимально эффективно использовать зарядное устройство. Ваши измеренные значения могут заменить мои значения и быть встроены в прошивку. Эти действия не являются обязательными (за исключением эталонного напряжения), но они помогут вам максимально эффективно использовать источник питания. Таблица зарядного устройства для ipod поможет вам выполнить калибровку. Const v_out как byte = 12 'выходное напряжение для определения времени отключения, 5 USB, 12 Firewireconst v_ref as float = 2,5' 2,5 для MCP1525, 1,72 для моего стабистора, ~ 2,7 для zener.const supply_ratio as float = 5,54 'множитель коэффициента подачи, откалибруйте для большей точности const osc_freq как float = 4' частота генератора const L_Ipeak как float = 170 'катушка uH * ток катушки непрерывно (680 * 0,25 = 170, округление в меньшую сторону) const fb_value как word = 447 'уставка выходного напряжения Эти значения можно найти в верхней части кода прошивки. Найдите значения и установите их следующим образом: V_out Это выходное напряжение, которого мы хотим достичь. Эта переменная НЕ изменяет выходное напряжение сама по себе. Это значение используется для определения количества времени, необходимого индуктору для полной разрядки. Это усовершенствование прошивки USB, перенесенной на версию Firewire. Введите 12, это наше целевое напряжение Firewire (или 5 для USB). См. «Прошивка: Изменения: Шаг 6» для получения полной информации об этом дополнении. v_ref Это опорное напряжение АЦП. Это необходимо для определения фактического напряжения питания и расчета времени заряда катушки индуктивности. Введите 2,5 для MCP1525 или измерьте точное напряжение. Для стабилитрона или стабилитрона измерьте точное напряжение: 1. БЕЗ ВСТАВЛЕННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ - Подключите провод от земли (разъем PIN8) к контакту 5 разъема. Это предотвратит нагрев катушки индуктивности и транзистора при включенном питании, но PIC остается не вставлен 2. Вставьте батареи / включите питание 3. С помощью мультиметра измерьте напряжение между опорным контактом напряжения PIC (разъем PIN6) и землей (контакт 8 разъема). Мое точное значение было 1,7 В для стабистора и 2,5 В для MSP1525. 4. Введите это значение в качестве константы v_ref в прошивку.supply_ratio Делитель напряжения питания состоит из резисторов 100 кОм и 22 кОм. Теоретически обратная связь должна равняться напряжению питания, деленному на 5,58 (см. Таблицу 1. Расчеты сети обратной связи по напряжению питания). На практике резисторы имеют разные допуски и не являются точными значениями. Чтобы определить точный коэффициент обратной связи: 4. Измерьте напряжение питания (Supply V) между контактом 1 гнезда и землей (контакт 8 гнезда) или между клеммами аккумулятора. 5. Измерьте напряжение обратной связи питания (SFB V) между контактом 3 гнезда. и заземление (контакт 8 гнезда) 6. Разделите Supply V на SFB V, чтобы получить точное соотношение. Вы также можете использовать «Таблицу 2. Калибровка обратной связи по напряжению питания».7. Введите это значение в качестве константы supply_FB в прошивке. Osc_freq Просто частота генератора. Внутренний генератор 12F683 на 8 МГц делится на 2, безопасная рабочая скорость составляет примерно 2,5 В. 8. Введите значение 4. L_Ipeak. Умножьте катушку индуктивности uH на максимальный непрерывный ток, чтобы получить это значение. В этом примере 22r684C представляет собой катушку 680 мкГн с номинальным током 0,25 ампера непрерывного действия. 680 * 0,25 = 170 (при необходимости округлите до меньшего целого). Умножение значения здесь исключает одну 32-битную переменную с плавающей запятой и вычисления, которые в противном случае пришлось бы выполнять на PIC. Это значение рассчитано в «Таблице 3: Расчет катушки».9. Умножьте катушку индуктивности uH на максимальный непрерывный ток: катушка 680 мкГн с номиналом 0,25 ампера непрерывного действия = 170 (используйте следующее наименьшее целое число - 170).10. Введите это значение в качестве константы L_Ipeak в прошивке. Fb_value - это фактическое целочисленное значение, которое PIC будет использовать для определения того, находится ли высоковольтный выход выше или ниже желаемого уровня. Нам нужно рассчитать это, потому что у нас нет подстроечного резистора для точной настройки. 11. С помощью Таблицы 4 определите соотношение между выходным напряжением и напряжением обратной связи. (11.0) 12. Затем введите это соотношение и ваше точное опорное напряжение в «Таблицу 5. Заданное значение АЦП с высоковольтной обратной связью», чтобы определить значение fb_value. (447 с опорным напряжением 2,5 В). 13. После программирования PIC проверьте выходное напряжение. Возможно, вам придется внести незначительные изменения в заданное значение обратной связи и перекомпилировать прошивку, пока вы не получите на выходе ровно 12 В. Из-за этой калибровки транзистор и катушка индуктивности никогда не должны нагреваться. Вы также не должны слышать звенящий звук из катушки индуктивности. Оба эти условия указывают на ошибку калибровки. Проверьте журнал данных в EEPROM, чтобы определить, где может быть ваша проблема.

Шаг 6: ТЕСТИРОВАНИЕ

Существует прошивка для PIC 16F737 и небольшое приложение VB, которое можно использовать для регистрации измерений напряжения в течение срока службы батарей. 16F737 должен быть подключен к последовательному порту ПК с MAX203. Каждые 60 секунд напряжение питания, выходное напряжение и опорное напряжение могут регистрироваться в ПК. Можно построить красивый график, показывающий каждое напряжение в зависимости от времени заряда. Это никогда не использовалось, потому что зарядное устройство никогда не работало. Все проверено на работу. Тестовая прошивка и небольшая базовая визуальная программа для записи результатов включены в архив проекта. Я оставлю вам проводку.

Шаг 7: ВАРИАНТЫ: USB

Версия USB возможна с некоторыми модификациями. Зарядка через USB не подходит для 3G iPod, доступного для тестирования. USB подает 5,25-4,75 вольт, наша цель - 5 вольт. Вот изменения, которые необходимо внести: 1. Замените разъем USB типа A (mouser # 571-7876161, $ 0,85) 2. Измените резисторный делитель выходного напряжения (измените R2 (10K) на 22K). 3. Измените стабилитрон защиты выхода (D3) на 5,6 вольт на 1 ватт (Mouser # 78-1N4734A, 0,07 доллара США). Точнее был бы стабилитрон на 5,1 вольт, но стабилитроны имеют погрешность, как и резисторы. Если мы попытаемся поразить цель в 5 вольт, а наш стабилитрон на 5,1 вольт будет иметь ошибку 10% на нижней стороне, все наши усилия будут сожжены в стабилитроне. 4. Измените катушку индуктивности (L1) на 220 мкГн, 0,49 ампер (Mouser # 580). -22R224C, 0,59 доллара США). Введите новые калибровочные константы согласно разделу калибровки: Установите V_out на 5 вольт. Шаг 8 и 9: L_Ipeak = 220 * 0,49 = 107,8 = 107 (округлить до следующего наименьшего целого числа, если требуется). 5. Измените уставку выхода, пересчитайте Таблицу 4 и Таблицу 5 в электронной таблице. Таблица 4 - введите 5 В в качестве выхода и замените резистор 10 кОм на 22 кОм (как в шаге 2). Мы обнаруживаем, что при выходе 5 вольт и схеме делителя 100K / 22K обратная связь (E1) будет составлять 0,9 вольт. Затем внесите любые изменения в опорное напряжение в Таблице 5 и найдите заданное значение АЦП. При опорном напряжении 2,5 В (MCP1525) заданное значение равно 369,6. Константы выборки для версии USB: const v_out as byte = 5 'выходное напряжение для определения времени отключения, 5 USB, 12 Firewireconst v_ref as float = 2,5' 2,5 для MCP1525, 1,72 для моего стабистора ~ 2.7 для стабилитрона. const supply_ratio as float = 5.54 'множитель коэффициента подачи, откалибруйте для большей точности const osc_freq как float = 4' частота генератора, постоянная L_Ipeak как float = 107 'катушка uH * постоянный ток катушки (220 * 0,49 = 107, округлить в меньшую сторону) const fb_value как word = 369 'заданное значение выходного напряжения Прошивка и печатная плата для версии USB включены в архив проекта. Только версия опорного напряжения MCP была преобразована в USB.