Стабилизированный источник питания 5 В для USB-концентратора: 16 шагов

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

Подписаться Еще от автора:

О себе: Я Чандра Сехар, живу в Индии. Я интересуюсь электроникой и построением небольших разовых схем на крошечных микросхемах (электронных). Подробнее о Neelandan »

Это стабилизированный источник питания, предназначенный для использования с USB-концентратором с питанием от шины, чтобы подавать стабилизированное питание +5 В на подключенные к нему устройства.

Из-за сопротивления соединительного кабеля и сопротивлений, вводимых для измерения тока для защиты от перегрузки по току, напряжение на концентраторе может быть в пределах от +4,5 В (под нагрузкой) до +5,5 В. Эта схема обеспечивает стабилизированное напряжение +5 В на входе. в обоих случаях, то есть это понижающая / повышающая конструкция с использованием микросхемы регулятора режима переключения TPS63000, производимой Texas Instruments. Он может подавать +5 В при 500 мА при входном напряжении всего 2 В, поэтому можно добавить перезаряжаемую батарею и ее (с питанием от USB) зарядное устройство, чтобы превратить его в USB-ИБП для USB-концентратора.

Шаг 1: Подготовка печатной платы

Я решил сделать разводку на основе плоскости земли. Чип имеет десять паяных площадок и термопрокладку для пайки, и это был другой метод, который можно было попробовать с такими типами безвыводных корпусов.

Лоскут односторонней бумаги, плакированной феноло-медью, был обрезан по размеру, и на его незапакованной стороне нарисован контур микросхемы. Затем с помощью небольшой отвертки, заточенной до стамески, удалили материал, образуя нишу для чипа.

Шаг 2: вклеивание чипа

Затем чип приклеивается к выемке.

Строго говоря, в этом нет необходимости, но мне понравилось ощущение выдавливания материала на печатной плате, и было забавно добавить схеме трехмерность.

Шаг 3: заземление

Теперь, когда микросхема прочно вставлена в плату, пора приступить к подключению заземляющих проводов.

Поскольку другая сторона представляет собой сплошную заземляющую поверхность, это легко сделать: просто просверлите отверстия и припаяйте провод.

Шаг 4: сверление отверстий

Глядя на схему, три контакта микросхемы должны быть заземлены. Таким образом, просверливаются три отверстия в соответствующих местах.

Шаг 5: пайка заземляющих выводов

Три провода сначала припаиваются к медной стороне, затем сгибаются над микросхемой, обрезаются по размеру и припаиваются к контактным площадкам и центральной термопрокладке.

Шаг 6: Подготовка индуктора

Формованный индуктор на 2,2 микрогенри нагревали в пламени, снимали его оболочку и подсчитывали количество витков (их было 12). Затем он был намотан свежей проволокой на оголенный ферритовый сердечник.

Я решил закопать индуктор (для защиты), чтобы его форма была отмечена на плате. Все это, конечно, действительно не нужно.

Шаг 7: индуктор

Это еще один вид подготовленного индуктора.

Шаг 8: отверстие для индуктора

Я вырезал красивое отверстие для индуктора.

Шаг 9: индуктор на месте

Так выглядит катушка индуктивности, вставленная на место.

Шаг 10: входной фильтр

Питание аналоговой части микросхемы должно фильтроваться последовательным резистором и конденсатором на землю. Эти компоненты установлены на свои места. Медная фольга с другой сломанной платы была поднята, нарезана по форме и приклеена к месту для соединения компонентов.

Это превращает макет в двухстороннюю доску - своего рода.

Шаг 11: выходной разъем и конденсатор

Пара контактов от старой материнской платы была запрессована в работу для регулируемого выхода 5 вольт. Поперек него был припаян танталовый конденсатор для поверхностного монтажа на 10 мкФ.

Все резисторы и конденсаторы были спасены от утилизированных жестких дисков.

Шаг 12: резисторы обратной связи

На вход обратной связи TPS63000 должно подаваться выходное напряжение 500 милливольт. При номинальном выходном напряжении 5 В это означает, что коэффициент деления составляет десять или два резистора, один в девять раз больше другого.

Перерывая все мои платы для поверхностного монтажа (в моем мусорном ящике), я обнаружил пару, которую вы видите на рисунке. Они были соединены вместе, как показано, затем подключены к батарее, и мой надежный мультиметр подтвердил, что коэффициент деления действительно равен десяти. Если вы запутались, слева находится резистор 523 кОм, то есть 5, 2 и 3, за которыми следуют три нуля в Ом. Справа находится резистор 4,7 МОм, то есть 4 и 7, за которыми следуют пять нулей в Ом. 47, разделенное на девять, составляет примерно 5,23.

Шаг 13: резисторы на месте

Резисторы были припаяны на место, хотя из-за ограниченного пространства их пришлось прикрепить вертикально к выходному конденсатору.

Все это скрепляется обильным нанесением суперклея - в противном случае паяные соединения могут разваливаться каждый раз, когда плата падает со стола. Теперь все, что осталось, это катушка индуктивности и входной конденсатор.

Шаг 14: Ниша для конденсатора тоже

Я решил вырезать плату для входного конденсатора, а для входного соединения использовать паяные штыри.

Контур конденсатора нанесен на плату для вырезания.

Шаг 15: желоб для конденсаторов

Траншея для конденсаторов готова к работе.

Шаг 16: Готовая доска

Плата готова, все компоненты на месте.

Это было проверено. Сначала с двумя довольно слабыми элементами фонарика - я не очень доверял своей работе - и на выходе было 5,04 вольта. Воодушевленный успехом, я попробовал его с тремя хорошими элементами - входное напряжение 4,5 вольта - и на выходе все еще было 5,04 вольт. Затем я попробовал подать напряжение на USB-порт моего компьютера - около 5 вольт, хотя могут колебаться две нижние цифры - и все равно выход стабильно держался на том же старом уровне 5,04 вольт. Так что вроде бы эта штука работает, по крайней мере, на предварительных тестах. Согласно техническому описанию, он будет начинаться с 1,9 вольт и принимать максимум 5,5 вольт и поддерживать постоянное выходное напряжение. Это понижающий-повышающий преобразователь, что означает, что он может принимать входные напряжения выше и ниже своего выходного напряжения, автоматически переключаясь между режимами, чтобы поддерживать постоянное напряжение. Он может питаться от аккумуляторной батареи, чтобы поддерживать напряжение питания USB, даже когда кабель отключен от компьютера - если это хорошо.