Alimentation stabilisée 5V pour concentrateur USB : 16 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:10

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À propos: Je m'appelle Chandra Sekhar et je vis en Inde. Je m'intéresse à l'électronique et à la construction de petits circuits uniques autour de minuscules puces (du type électronique). En savoir plus sur neelandan »

Il s'agit d'une alimentation stabilisée destinée à être utilisée avec un hub USB alimenté par bus afin de délivrer une alimentation stabilisée + 5 volts aux appareils qui y sont connectés.

En raison de la résistance du câble de connexion et des résistances introduites pour la détection de courant pour la protection contre les surintensités, la tension au concentrateur peut être comprise entre +4,5 V (chargé) et +5,5 V. Ce circuit fournira un +5 V stabilisé dans dans les deux cas, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une conception buck/boost, utilisant la puce de régulateur de mode de commutation TPS63000 fabriquée par Texas Instruments. Il peut fournir +5 V à 500 mA à partir de tensions d'entrée aussi basses que 2 volts, de sorte qu'une batterie rechargeable et son chargeur (alimenté par USB) peuvent être ajoutés pour en faire un onduleur USB pour le concentrateur USB.

Étape 1: Préparation du circuit imprimé

J'ai décidé de faire une mise en page basée sur le plan de masse. La puce a dix plots de soudure et un plot thermique à souder, et c'était une méthode différente à essayer avec ces types de boîtiers sans plomb.

Un morceau de papier simple face revêtu de cuivre phénolique a été découpé à la taille voulue et le contour de la puce a été dessiné sur sa face non revêtue. Ensuite, à l'aide d'un petit tournevis taillé en ciseau, le matériau a été retiré, créant une niche pour que la puce puisse s'asseoir.

Étape 2: Coller la puce

La puce est ensuite collée dans l'espace ainsi creusé.

C'est, à proprement parler, inutile, mais j'ai aimé la sensation de creuser le matériel PCB, et c'était amusant d'ajouter quelques trois dimensions au circuit.

Étape 3: Les connexions à la terre

Maintenant que la puce est fermement à l'intérieur de la carte, il est temps de planifier la connexion des fils de terre.

Puisque l'autre côté est un plan de masse ininterrompu, c'est facile: il suffit de percer des trous et de souder un fil.

Étape 4: Percer des trous

En regardant le schéma, trois plots du circuit intégré doivent être connectés à la terre. Ainsi, trois trous sont percés aux endroits appropriés.

Étape 5: Souder les fils de terre

Trois fils sont d'abord soudés côté cuivre, puis pliés sur le circuit intégré, coupés sur mesure et soudés aux pastilles et à la pastille thermique centrale.

Étape 6: Préparation de l'inducteur

Un inducteur moulé de 2,2 microhenry a été chauffé à la flamme, son encapsulation retirée et les spires comptées (il y en avait 12). Il a ensuite été enroulé à l'aide de fil frais sur le noyau de ferrite nu.

J'ai décidé de creuser l'inducteur (pour la protection) afin que sa forme ait été marquée sur la carte. Tout cela est, bien sûr, vraiment inutile.

Étape 7: L'inducteur

Ceci est une autre vue de l'inducteur préparé.

Étape 8: Le trou pour l'inducteur

J'ai creusé un joli trou pour que l'inducteur puisse s'asseoir.

Étape 9: L'inducteur en place

Voici à quoi ressemble l'inducteur lorsqu'il est mis en place.

Étape 10: Le filtre d'entrée

L'alimentation de la section analogique de la puce doit être filtrée par une résistance en série et un condensateur à la terre. Ces composants ont été mis en place. Une feuille de cuivre provenant d'une autre planche mise au rebut a été soulevée, découpée en forme et collée en place pour connecter les composants.

Cela fait de la mise en page un tableau double face - en quelque sorte.

Étape 11: Le connecteur de sortie et le condensateur

Une paire de broches d'une ancienne carte mère a été mise en service pour la sortie régulée de 5 volts. Le condensateur de montage en surface au tantale de 10 microfarads a été soudé à travers celui-ci.

Toutes les résistances et condensateurs ont été récupérés des disques durs indésirables.

Étape 12: Les résistances de rétroaction

L'entrée de retour du TPS63000 doit être alimentée par une tension de 500 millivolts dérivée de la sortie. Avec une sortie nominale de 5 volts, cela signifie un rapport de division de dix ou deux résistances, l'une neuf fois l'autre.

Le saccage de toutes mes cartes de montage en surface (dans ma boîte à ordures) a jeté la paire que vous voyez sur la figure. Ils ont été connectés ensemble comme indiqué, puis connectés à une batterie et mon fidèle multimètre a vérifié que le rapport de division était bien de dix. Si vous êtes confus, sur la gauche se trouve une résistance de 523K, c'est-à-dire 5, 2 et 3 suivis de trois zéros, en ohms. Sur la droite se trouve une résistance de 4,7 mégohms, c'est-à-dire 4 et 7 suivis de cinq zéros, en ohms. 47 divisé par neuf est d'environ 5,23.

Étape 13: Les résistances en place

Les résistances ont été soudées en place, mais en raison des limitations d'espace, elles ont dû être collées à la verticale du condensateur de sortie.

Le tout est maintenu avec des applications généreuses de superglue - sinon les joints de soudure pourraient se séparer à chaque fois que la planche tomberait de la table. Il ne reste plus que l'inducteur et le condensateur d'entrée.

Étape 14: Niche pour le condensateur, aussi

J'ai décidé de couper dans la carte pour le condensateur d'entrée et d'utiliser des broches à souder pour la connexion d'entrée.

Le contour du condensateur a été marqué sur la carte pour le découpage.

Étape 15: Tranchée de condensateur

La tranchée de condensateur est prête à l'emploi.

Étape 16: La planche finie

La planche est terminée, tous les composants sont en place.

Il a été testé. D'abord avec deux cellules stylo plutôt faibles - je ne faisais pas trop confiance à mon travail - et la sortie était de 5,04 volts Ravi du succès, je l'ai essayé avec trois bonnes cellules - une tension d'entrée de 4,5 volts - et la sortie était toujours de 5,04 volts Ensuite, j'ai essayé la tension du port USB de mon ordinateur - environ 5 volts, bien que susceptible de sauter sur les deux chiffres inférieurs - et la sortie est restée stable au même vieux 5,04 volts. Il semblerait donc que cette chose fonctionne, du moins lors des tests préliminaires. Selon la fiche technique, il démarrera à 1,9 volts et acceptera un maximum de 5,5 volts, et maintiendra sa tension de sortie stable. Il s'agit d'un convertisseur buck-boost, ce qui signifie qu'il peut accepter des tensions d'entrée supérieures et inférieures à sa tension de sortie, passant automatiquement d'un mode à l'autre afin de maintenir la tension stable. Il pourrait être alimenté par une pile rechargeable afin de maintenir la tension d'alimentation USB même lorsque le câble est déconnecté de l'ordinateur - si cela est bon.