5V gestabiliseerde voeding voor USB-hub - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Door neelandanit2n.netVolg meer door de auteur:

Over: Ik ben Chandra Sekhar en ik woon in India. Ik ben geïnteresseerd in elektronica en het bouwen van kleine eenmalige circuits rond kleine chips (de elektronische soort). Meer over neelandan »

Dit is een gestabiliseerde voeding die bedoeld is om te worden gebruikt met een USB-hub met busvoeding om een gestabiliseerde voeding van + 5 volt te leveren aan de apparaten die erop zijn aangesloten.

Vanwege de weerstand van de verbindingskabel en de weerstanden die zijn geïntroduceerd voor stroomdetectie voor overstroombeveiliging, kan de spanning op de hub ergens tussen +4,5 V (belast) en +5,5 V zijn. Dit circuit levert een gestabiliseerde +5 V in beide gevallen, dat wil zeggen, het is een buck/boost-ontwerp, met behulp van de TPS63000 switch mode regulator chip vervaardigd door Texas Instruments. Het kan +5 V leveren bij 500 mA vanaf ingangsspanningen van slechts 2 volt, dus een oplaadbare batterij en de bijbehorende (USB-aangedreven) oplader kunnen worden toegevoegd om er een USB-UPS voor de USB-hub van te maken.

Stap 1: De printplaat voorbereiden

Ik besloot om een op grondvlak gebaseerde lay-out te doen. De chip heeft tien soldeerpads en een thermische pad om te solderen, en dit was een andere methode om te proberen met dit soort draadloze pakketten.

Een stukje enkelzijdig papier, bekleed met fenolkoper, werd op maat gesneden en de omtrek van de chip werd op de niet-beklede zijde getekend. Vervolgens werd met een kleine schroevendraaier die in een beitel was geslepen, materiaal verwijderd, waardoor een nis ontstond waar de chip in kon zitten.

Stap 2: De chip inlijmen

De chip wordt vervolgens in de zo uitgegraven ruimte gelijmd.

Dit is strikt genomen niet nodig, maar ik vond het leuk om het PCB-materiaal eruit te gutsen, en het was leuk om een drietal dimensies aan het circuit toe te voegen.

Stap 3: De aardverbindingen

Nu de chip stevig in het bord zit, is het tijd om plannen te maken voor het aansluiten van de aardingsdraden.

Aangezien de andere kant een ononderbroken grondvlak is, is dit eenvoudig: boor gewoon gaten en soldeer een draad.

Stap 4: Gaten boren

Kijkend naar het schema, moeten drie pads van de ic worden aangesloten op aarde. Er worden dus drie gaten geboord op de juiste plaatsen.

Stap 5: Aardingskabels solderen

Drie draden worden eerst aan de koperzijde gesoldeerd, vervolgens over de ic gebogen, op maat gesneden en gesoldeerd aan de pads en de centrale thermische pad.

Stap 6: De inductor voorbereiden

Een gegoten inductor van 2,2 microhenry werd in een vlam verwarmd, de inkapseling werd verwijderd en de windingen werden geteld (er waren er 12). Het werd vervolgens teruggespoeld met verse draad over de kale ferrietkern.

Ik besloot de spoel in te graven (ter bescherming), zodat de vorm ervan op het bord is gemarkeerd. Dit alles is natuurlijk echt niet nodig.

Stap 7: De inductor

Dit is een ander beeld van de voorbereide inductor.

Stap 8: Het gat voor de inductor

Ik heb een mooi gat uitgehouwen waar de spoel in kan zitten.

Stap 9: De inductor op zijn plaats

Dit is hoe de spoel eruit ziet wanneer deze op zijn plaats is geplaatst.

Stap 10: Het invoerfilter

De voeding naar het analoge gedeelte van de chip moet worden gefilterd door een serieweerstand en condensator naar aarde. Deze componenten zijn op hun plaats gemonteerd. Koperfolie van een ander afgedankt bord werd opgetild, in vorm gesneden en op zijn plaats geplakt om de componenten met elkaar te verbinden.

Dit maakt de lay-out tot een dubbelzijdig bord - een soort van.

Stap 11: De uitgangsconnector en condensator

Een paar pinnen van een oud moederbord werd in gebruik genomen voor de 5 volt gereguleerde uitgang. De 10 microfarad tantaal opbouwcondensator was eroverheen gesoldeerd.

Alle weerstanden en condensatoren werden gered van weggegooide harde schijven.

Stap 12: De feedbackweerstanden

De terugkoppelingsingang van de TPS63000 moet gevoed worden met een spanning van 500 millivolt afgeleid van de uitgang. Bij een nominale uitgang van 5 volt betekent dit een delingsverhouding van tien of twee weerstanden, de een negen keer de ander.

Het doorzoeken van al mijn Surface Mount-boards (in mijn junkbox) gooide het paar dat je in de figuur ziet eruit. Ze waren met elkaar verbonden zoals weergegeven, vervolgens verbonden met een batterij en mijn betrouwbare multimeter bevestigde dat de delingsverhouding inderdaad tien was. Als je in de war bent, is aan de linkerkant een weerstand van 523K, dwz 5, 2 en 3 gevolgd door drie nullen, in ohm. Aan de rechterkant is een weerstand van 4,7 Megohm, dwz 4 en 7 gevolgd door vijf nullen, in ohm. 47 gedeeld door negen is ongeveer 5,23.

Stap 13: De weerstanden op hun plaats

De weerstanden zijn op hun plaats gesoldeerd, maar vanwege ruimtegebrek moesten ze rechtop op de uitgangscondensator worden geplakt.

Het geheel wordt bij elkaar gehouden met royale toepassingen van superlijm - anders zouden de soldeerverbindingen uit elkaar kunnen vallen elke keer dat het bord van de tafel valt. Nu rest alleen nog de spoel en de ingangscondensator.

Stap 14: Niche voor de condensator, ook

Ik besloot om in het bord te snijden voor de ingangscondensator en soldeerpennen te gebruiken voor de ingangsverbinding.

De omtrek van de condensator is op het bord gemarkeerd om uit te snijden.

Stap 15: Condensator Trench

De condensatorsleuf is klaar voor gebruik.

Stap 16: Het voltooide bord

Het bord is klaar, alle onderdelen zitten op hun plek.

Het werd getest. Eerst met twee nogal zwakke penlight-cellen - ik vertrouwde mijn handwerk niet zo veel - en de output was 5,04 volt Opgetogen over het succes probeerde ik het met drie goede cellen - een ingangsspanning van 4,5 volt - en de output was nog steeds 5,04 volt Toen probeerde ik de spanning van de USB-poort van mijn computer - ongeveer 5 volt, hoewel de kans bestaat om rond te springen op de onderste twee cijfers - en toch bleef de output stabiel op dezelfde oude 5,04 volt. Dus het lijkt erop dat dit ding werkt, althans tijdens voorlopige tests. Volgens de datasheet zal het beginnen bij 1,9 volt en maximaal 5,5 volt accepteren, en de uitgangsspanning stabiel houden. Het is een buck-boost-converter, wat betekent dat het ingangsspanningen boven en onder de uitgangsspanning kan accepteren, waarbij automatisch tussen modi wordt geschakeld om de spanning stabiel te houden. Het kan worden gevoed vanuit een oplaadbare cel om de USB-voedingsspanning te behouden, zelfs als de kabel is losgekoppeld van de computer - als dat goed is.