Fonte estabilizada de 5 V para hub USB: 16 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

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Sobre: Eu sou Chandra Sekhar e moro na Índia. Estou interessado em eletrônica e em construir pequenos circuitos únicos em torno de minúsculos chips (do tipo eletrônico). Mais sobre neelandan »

Esta é uma fonte estabilizada destinada a ser usada com um hub USB alimentado por barramento para fornecer uma fonte estabilizada de + 5 volts aos dispositivos conectados a ela.

Devido à resistência do cabo de conexão e às resistências introduzidas para detecção de corrente para proteção de sobrecorrente, a tensão no hub pode estar em qualquer lugar entre +4,5 V (carregado) e +5,5 V. Este circuito fornecerá uma estabilização de +5 V em ambos os casos, ou seja, é um projeto buck / boost, usando o chip regulador de modo switch TPS63000 fabricado pela Texas Instruments. Ele pode fornecer +5 V a 500 mA a partir de tensões de entrada tão baixas quanto 2 Volts, portanto, uma bateria recarregável e seu carregador (alimentado por USB) podem ser adicionados para transformá-lo em um UPS USB para o hub USB.

Etapa 1: Preparando a placa de circuito

Decidi fazer um layout baseado em plano de chão. O chip tem dez almofadas de solda e uma almofada térmica para soldar, e esse era um método diferente de tentar com esses tipos de pacotes sem chumbo.

Um pedaço de papel revestido de cobre fenólico de um lado foi cortado no tamanho certo e o contorno do chip desenhado em seu lado não revestido. Em seguida, com uma pequena chave de fenda afiada em um formão, o material foi removido, criando um nicho para o chip se encaixar.

Etapa 2: colar o chip

O chip é então colado no espaço então escavado.

Isso é, estritamente falando, desnecessário, mas gostei da sensação de arrancar o material do PCB e foi divertido adicionar três dimensões ao circuito.

Etapa 3: as conexões de aterramento

Agora que o chip está firmemente dentro da placa, é hora de planejar a conexão dos cabos de aterramento.

Como o outro lado é um plano de aterramento ininterrupto, isso é fácil: basta fazer furos e soldar um fio.

Etapa 4: furos de perfuração

Olhando para o esquema, três blocos do ic devem ser conectados ao aterramento. Assim, três furos são perfurados nos locais apropriados.

Etapa 5: Condutores de aterramento de solda

Três fios são soldados primeiro no lado do cobre, depois dobrados sobre o ic, cortados no tamanho certo e soldados às almofadas e à almofada térmica central.

Etapa 6: Preparando o Indutor

Um indutor de microhenry 2.2 moldado foi aquecido em uma chama, seu encapsulamento removido e as voltas contadas (eram 12). Em seguida, foi rebobinado usando arame novo sobre o núcleo de ferrite descoberto.

Decidi cavar o indutor (para proteção) para que sua forma ficasse marcada na placa. Tudo isso, claro, é realmente desnecessário.

Etapa 7: o indutor

Esta é outra visão do indutor preparado.

Etapa 8: O furo para o indutor

Eu fiz um bom orifício para o indutor sentar.

Etapa 9: o indutor no lugar

Esta é a aparência do indutor quando encaixado no lugar.

Etapa 10: o filtro de entrada

A energia para a seção analógica do chip deve ser filtrada por um resistor em série e um capacitor para aterrar. Esses componentes foram colocados na posição. A folha de cobre de outra placa sucateada foi levantada, cortada em forma e presa no lugar para conectar os componentes.

Isso torna o layout em uma placa de dupla face - mais ou menos.

Etapa 11: O Conector de Saída e Capacitor

Um par de pinos de uma placa-mãe antiga foi colocado em serviço para a saída regulada de 5 volts. O capacitor de montagem em superfície de tântalo de 10 microfarad foi soldado nele.

Todos os resistores e capacitores foram resgatados de discos rígidos descartados.

Etapa 12: Os resistores de feedback

A entrada de feedback do TPS63000 deve ser alimentada com uma tensão de 500 milivolts derivada da saída. Com uma saída nominal de 5 volts, isso significa uma proporção de divisão de dez ou dois resistores, um nove vezes o outro.

Ao vasculhar todas as minhas placas de montagem em superfície (na minha caixa de lixo), vomitou o par que você vê na figura. Eles foram conectados juntos conforme mostrado, em seguida, conectados a uma bateria e meu multímetro confiável verificou que a proporção de divisão era de fato dez. Se você está confuso, à esquerda está um resistor de 523K, ou seja, 5, 2 e 3 seguidos por três zeros, em ohms. À direita está um resistor de 4,7 Megohm, ou seja, 4 e 7 seguidos por cinco zeros, em ohms. 47 dividido por nove é aproximadamente 5,23.

Etapa 13: Os resistores colocados

Os resistores foram soldados no lugar, embora devido às limitações de espaço eles tiveram que ser presos na vertical no capacitor de saída.

A coisa toda é mantida em conjunto com aplicações liberais de supercola - caso contrário, as juntas de solda podem se desfazer cada vez que a placa cair da mesa. Agora tudo o que resta é o indutor e o capacitor de entrada.

Etapa 14: Nicho para o capacitor também

Decidi cortar a placa para o capacitor de entrada e usar pinos de solda para a conexão de entrada.

O contorno do capacitor foi marcado na placa para corte.

Etapa 15: Trincheira do capacitor

A vala do capacitor está pronta para uso.

Etapa 16: A Placa Concluída

A placa está acabada, todos os componentes estão em posição.

Foi testado. Primeiro, com duas células de penlight bastante fracas - não confiei muito no meu trabalho manual - e a saída foi de 5,04 volts Exaltado com o sucesso, tentei com três células boas - uma tensão de entrada de 4,5 volts - e a saída ainda era de 5,04 volts Então tentei a voltagem da porta USB do meu computador - cerca de 5 volts, embora suscetível a pular nos dois dígitos inferiores - e ainda a saída se manteve estável nos mesmos antigos 5,04 volts. Portanto, parece que essa coisa funciona, pelo menos durante os testes preliminares. De acordo com a ficha técnica, ele começará com 1,9 volts e aceitará um máximo de 5,5 volts e manterá sua tensão de saída estável. É um conversor buck-boost, o que significa que pode aceitar tensões de entrada acima e abaixo de sua tensão de saída, alternando entre os modos automaticamente para manter a tensão estável. Ele pode ser alimentado por uma célula recarregável para manter a tensão de alimentação USB mesmo quando o cabo está desconectado do computador - se isso for bom.