| Terminator | Дата: Пятница, 13.06.2014, 23:50 | Сообщение # 1 |
Группа: Администраторы
Сообщений: 134
Награды: 3
Репутация: 14
Статус: Оффлайн
| 
Устройства, работающие от батарей, прочно вошли в нашу повседневную жизнь. Мы
постоянно сталкиваемся с проблемами низкого заряда батарей, которые
обычно случаются в середине дня. В особенности это касается мобильных
телефонов, музыкальных и видео плееров, электронных книг и т.д. Иногда
мы не можем оперативно найти источник электропитания, чтобы вставить в
него AC адаптер или использовать USB-порт компьютера. В таких случаях
вам на помощь придет работающее от батареи походное USB зарядное
устройство. Оно получает питание от двух или трех батареек типоразмера
AA или AAA, которые легко можно найти и носить везде с собой.
В данной статье подробно указаны все этапы процесса разработки и
изготовления самодельного походного USB зарядного устройства. Мы
начертим схему и печатную плату с помощью бесплатного инструментального
средства SoloPCB. Данное мощное средство обеспечит выполнение всех
требуемых этапов. После завершения разработки платы мы закажем ее
изготовление с помощью сайта Mass Design, который имеет систему подачи
заказов, интегрируемую в SoloPCB. После получения пустых плат мы запаяем
компоненты, подадим питание и наконец, проведем тестирование и
предоставим результаты производительности работы устройства.
Разработка электрической схемы
На рынке существуют различные типы батареек. Они делятся на две основные
категории: первичные (не перезаряжаемые) и вторичные (перезаряжаемые)
батарейки. Не перезаряжаемые батарейки также называются "одноразовые”,
поскольку их нельзя использовать или перезаряжать после полного разряда.
Их главным образом классифицируют как углеродно-цинковые, алкалиновые и
литиевые в зависимости от их внутренней химической структуры.
Перезаряжаемые батарейки, как подразумевает их название, можно заряжать
для повторного использования. К батарейкам данного типа относятся
перезаряжаемые алкалиновые, никель-кадмиевые (Ni-Cd),
никель-металгидридные (MiMH), литий-ионные и свинцовые. Все эти
батарейки имеют различное выходное напряжение в диапазоне от 1.2 В до
1.5 В постоянного тока.
Для питания данного зарядного устройства мы будем использовать NiMH
перезаряжаемые батарейки, соединенные последовательно, что в результате
обеспечит питание 2.4 В постоянного тока. Поскольку мы делаем USB
зарядное устройство, то нам необходимо получить от платы выходное
напряжение 5 В и ток 500 мА. Это означает, что необходимо установить
DC-DC повышающий преобразователь, который будет преобразовывать 2.4 В в 5
В постоянного тока и способен постоянно обеспечить ток 500 мА. При
поиске микросхемы повышающего преобразователя мы остановили свой выбор
на LT1302-5 от компании Linear Technologies. Данная микросхема должна полностью удовлетворить всем нашим
требованиям. Основные характеристики микросхемы постоянного 5 В DC/DC
преобразователя следующие:
- 5 В при 600 мА от 2-батарейного источника питания
- Собственный потребляемый ток 200 мкА
- Логическое регулируемое выключение при 15 мА
- Низкое напряжение насыщения VCESAT: типичное значение 310 мВ при 2 А
- Работа в режиме высокочастотных пульсаций при небольшой токовой нагрузке
- Линейная и нагрузочная переходная характеристика
- ИС доступна в 8-выводном корпусе SO или PDIP
- Работа от источника питания напряжением минимально 2 В
Судя по характеристикам, ИС LT1302-5 полностью подходит для наших целей.
Поэтому основным компонентом нашего зарядного устройства будет
микросхема LT1302-5. Даташит LT1302-5 предоставляет эталонную схему для 5В-600мА применения. Мы возьмем эту схему за основу.
Для того, чтобы начертить схему и печатную плату, как будет показано далее,
нам понадобится программное обеспечение. Инструментальное средство
SoloPCB является идеальным решением для этой цели.
Рисунок 1 – Схема самодельного USB зарядного устройства
Рисунок 2 – Печатная плата без элементов
Сборка и тестирование
Список компонентов указан ниже. Все компоненты SMD-типа, поэтому вы должны
иметь достаточный уровень опыта пайки. Вы можете легко найти и заказать
компоненты в компаниях Farnell, Digikey, Mouser и т.д. На сайте AliExpress вы можете найти различные держатели для батареек типоразмера 2xAA, 3xAA,
2xAAA, 3xAAA, с крышкой или без, с выключателем или без него и т.д.
Будет лучше, если вы имеете держатель для батарей с выключателем. Если
его нет, то это не беда, поскольку собственный ток потребления схемы
очень низкий и не превышает 200 микроампер.
Собранная схема показана ниже:
Рисунок 3 – Собранная схема – Вид спереди
Рисунок 4 – Собранная схема – Вид сзади
Пришло время протестировать плату. Нам нужно две батарейки типоразмера AA,
поскольку держатель батареек предназначен для 2-х батареек такого типа.
На данном шаге мы использовали две разные батарейки. Перезаряжаемую
батарейку GP 2700 Series емкостью 2600 мА/ч и не перезаряжаемую
алкалиновую батарейку Duracell MN1500.
Рисунок 5 – Перезаряжаемые батарейки Gp-2700 Series емкостью 2600 мА/ч
Полностью заряженные батарейки GP 2700 могут зарядить внутренний аккумулятор
телефона iPhone 3GS на 85%. А батарейки Duracell MN1500 могут зарядить
этот аккумулятор только на 20%.
Полностью заряженные батарейки GP 2700 могут зарядить аккумулятор телефона LG
Optimus E420-II на 90%. А батарейки Duracell могут зарядить этот
аккумулятор только на 25%.
Рисунок 6 – Заряд LG Optimus E420-II
Полностью заряженные батарейки GP 2700 могут дважды зарядить аккумулятор
электронной книги Amazon Kindle. А батарейки Duracell могут зарядить
этот аккумулятор только на 50%.
Рисунок 7 – Заряд Amazon Kindle
Проанализировав полученные результаты становится очевидно, что необходимо использовать
перезаряжаемые батарейки, которые способны обеспечить более высокий
уровень заряда. Емкость этих перезаражаемых батареек также играет важную
роль. С другой стороны, схема допускает входное напряжение менее 5В
постоянного тока. Следовательно, можно использовать 3xAA или 3xAAA
батарейки, которые обеспечивают номинальное выходное напряжение 1.2 В
каждая. В этом случае необходимо использовать держатель для батареек
большего размера.
Для просмотра полной статьи, ПЕРЕЙТИ
|
| |
| |
