Главная » 2014 » Февраль » 24 » Походное USB зарядное устройство на LT1302-5
18:49
Походное USB зарядное устройство на LT1302-5

Походное USB зарядное устройство на LT1302-5

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 FarnellDigikeyMouser 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.

Список радиоэлементов

ОбозначениеТипНоминалКоличествоПримечание
U1DC/DC импульсный конвертер
LT1302-5
1
D1Диод Шоттки
MBRS130LT3G
1
C1, C2Электролитический конденсатор100мкФ 10В2Танталовый
C3Конденсатор0.1мкФ 63В1
C4Конденсатор0.01мкФ 63В1
L1Катушка индуктивности10 мкГн1MSS1260-103ML
R1Резистор
20 кОм
1Корпус 0805
R2, R3Резистор
75 кОм
2Корпус 0805
R4, R5Резистор
50 кОм
2Корпус 0805
J1USB разъем1
Держатель батареек2xAA, 2xAAA, 3xAA, 3xAAA1

Скачать список элементов (PDF)

Оригинал статьи

Просмотров: 1469 | Добавил: Дмытрохан | Теги: Походное USB зарядное устройство на | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar
Яндекс.Метрика
24 log 24 LOG statistick
счетчик посещений
Если вы видите это,
то ваш браузер устарел
и не поддерживает технологий
CSS 3.0