Alimentazione stabilizzata 5V per hub USB: 16 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

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Informazioni: sono Chandra Sekhar e vivo in India. Sono interessato all'elettronica e alla costruzione di piccoli circuiti una tantum attorno a minuscoli chip (del tipo elettronico). Maggiori informazioni su neelandan »

Si tratta di un alimentatore stabilizzato destinato ad essere utilizzato con un hub USB alimentato da bus per fornire un'alimentazione stabilizzata + 5 volt ai dispositivi ad esso collegati.

A causa della resistenza del cavo di collegamento e delle resistenze introdotte per il rilevamento della corrente per la protezione da sovracorrente, la tensione all'hub può essere compresa tra +4,5 V (carico) e +5,5 V. Questo circuito fornirà un +5 V stabilizzato in entrambi i casi, ovvero è un design buck/boost, che utilizza il chip regolatore a modalità di commutazione TPS63000 prodotto da Texas Instruments. Può fornire +5 V a 500 mA da tensioni di ingresso fino a 2 Volt, quindi è possibile aggiungere una batteria ricaricabile e il relativo caricabatterie (alimentato tramite USB) per trasformarlo in un UPS USB per l'hub USB.

Passaggio 1: preparazione del circuito stampato

Ho deciso di fare un layout basato sul piano terra. Il chip ha dieci pad di saldatura e un pad termico da saldare, e questo era un metodo diverso da provare con questi tipi di pacchetti senza piombo.

Un pezzo di carta su un solo lato rivestito di rame fenolico è stato tagliato a misura e il contorno del chip è stato disegnato sul lato non rivestito. Quindi con un piccolo cacciavite affilato in uno scalpello, il materiale è stato rimosso, creando una nicchia per il chip.

Passaggio 2: incollare il chip in

Il chip viene poi incollato nello spazio così scavato.

Questo è, a rigor di termini, inutile, ma mi è piaciuta la sensazione di scavare il materiale del PCB ed è stato divertente aggiungere un po' di tridimensionalità al circuito.

Passaggio 3: i collegamenti a terra

Ora che il chip è saldamente all'interno della scheda, è il momento di pianificare il collegamento dei cavi di massa.

Poiché l'altro lato è un piano di massa ininterrotto, è facile: basta praticare dei fori e saldare un filo.

Passaggio 4: fori di perforazione

Guardando lo schema, tre pad del circuito integrato devono essere collegati a terra. Quindi vengono praticati tre fori nei punti appropriati.

Passaggio 5: saldatura dei cavi di massa

Tre fili vengono prima saldati sul lato rame, quindi piegati sul circuito integrato, tagliati a misura e saldati ai pad e al pad termico centrale.

Passaggio 6: preparazione dell'induttore

Un induttore stampato da 2,2 microhenry è stato riscaldato in una fiamma, il suo incapsulamento è stato rimosso e i giri sono stati contati (erano 12). È stato quindi riavvolto utilizzando filo fresco sul nucleo di ferrite nudo.

Ho deciso di inserire l'induttore (per protezione) in modo che la sua forma sia stata segnata sulla scheda. Tutto questo è, ovviamente, davvero inutile.

Passaggio 7: l'induttore

Questa è un'altra vista dell'induttore preparato.

Passaggio 8: il foro per l'induttore

Ho scavato un bel foro per l'induttore.

Passaggio 9: l'induttore in posizione

Ecco come appare l'induttore quando viene montato in posizione.

Passaggio 10: il filtro di ingresso

L'alimentazione alla sezione analogica del chip deve essere filtrata da un resistore in serie e da un condensatore a massa. Questi componenti sono stati montati in posizione. La lamina di rame di un'altra scheda rottamata è stata sollevata, tagliata e incollata in posizione per collegare i componenti.

Questo rende il layout in una tavola a doppia faccia - una specie di.

Passaggio 11: il connettore di uscita e il condensatore

Una coppia di pin di una vecchia scheda madre è stata messa in servizio per l'uscita regolata a 5 volt. Il condensatore a montaggio superficiale al tantalio da 10 microfarad è stato saldato su di esso.

Tutti i resistori e i condensatori sono stati recuperati da hard disk spazzatura.

Passaggio 12: i resistori di feedback

L'ingresso di feedback del TPS63000 deve essere alimentato con una tensione di 500 millivolt derivata dall'uscita. Con un'uscita nominale di 5 volt, ciò significa un rapporto di divisione di dieci o due resistori, uno nove volte l'altro.

Saccheggiando tutte le mie schede a montaggio superficiale (nella mia posta indesiderata) ho vomitato la coppia che vedete nella figura. Sono stati collegati insieme come mostrato, quindi collegati a una batteria e il mio fidato multimetro ha verificato che il rapporto di divisione era effettivamente dieci. Se sei confuso, a sinistra c'è un resistore da 523K, cioè 5, 2 e 3 seguito da tre zeri, in ohm. Sulla destra c'è un resistore da 4,7 Megohm, cioè 4 e 7 seguiti da cinque zeri, in ohm. 47 diviso nove fa circa 5,23.

Passaggio 13: i resistori in posizione

I resistori sono stati saldati in posizione, anche se a causa di limitazioni di spazio hanno dovuto essere fissati in posizione verticale al condensatore di uscita.

Il tutto è tenuto insieme con applicazioni generose di supercolla, altrimenti i giunti di saldatura potrebbero rompersi ogni volta che la scheda cade dal tavolo. Ora tutto ciò che rimane è per l'induttore e il condensatore di ingresso.

Passaggio 14: nicchia anche per il condensatore

Ho deciso di tagliare la scheda per il condensatore di ingresso e utilizzare i pin a saldare per la connessione di ingresso.

Il contorno del condensatore è stato segnato sulla scheda per il taglio.

Passaggio 15: trincea del condensatore

La trincea del condensatore è pronta per l'uso.

Passaggio 16: la tavola finita

La scheda è finita, tutti i componenti sono in posizione.

È stato testato. Prima con due celle a penna piuttosto deboli - non mi fidavo molto del mio lavoro manuale - e l'uscita era di 5,04 volt Esultante per il successo, l'ho provato con tre celle buone - una tensione di ingresso di 4,5 volt - e l'uscita era ancora di 5,04 volt Quindi ho provato la tensione dalla porta USB del mio computer - circa 5 volt, anche se suscettibile di saltare sulle due cifre inferiori - e l'uscita è rimasta stabile agli stessi vecchi 5,04 volt. Quindi sembrerebbe che questa cosa funzioni, almeno durante i test preliminari. Secondo la scheda tecnica, inizierà a 1,9 volt e accetterà un massimo di 5,5 volt e manterrà costante la tensione di uscita. È un convertitore buck - boost, il che significa che può accettare tensioni di ingresso al di sopra e al di sotto della sua tensione di uscita, passando automaticamente da una modalità all'altra per mantenere la tensione costante. Potrebbe essere alimentato da una cella ricaricabile per mantenere la tensione di alimentazione USB anche quando il cavo è scollegato dal computer, se questo va bene.