Добавляем ума зарядным устройствам.

Опубликовал | 06.10.2015

В статье пойдёт речь о покупке (и пример использования) микросхем, делающих «умным» USB зарядные устройства.

После того, как я попробовал заряжать свои гаджеты не от родных устройств, я с удивлением узнал, что не всё так гладко в датском королевстве. Тогда и начал разбираться, что да почему. Оказалось, что в стандарте USB заявлен максимальный ток = 0.5А. Обойти ограничение и договориться с производителями устройств с USB поднять планку с 0.5 до, к примеру, 2.0А довольно сложно. Пришлось каждому разработчику того или иного гаджета придумывать как узнать куда именно он подключён. Логично было бы всем потребителям спрашивать у источника «секретный вопрос» (капчу!), а если не ответили — снижать свои аппетиты до 0.5А. Так и сделали, но потом появилась проблема с поиском уникального родного блока питания вместо утерянногосломавшегося. Так что поправки в стандарт USB не заставили себя ждать.

И на сегодняшний день есть несколько стандартов:
* Chinese Telecommunication charging schemes YD/T 1591-2009 (он уже входит в стандарт BC1.2), который описывает установку специально обученной перемычки между D+ и D-
* не нашел привязки к стандарту, но везде упоминается «1.2V on both D+ and D– Lines»
* USB Battery Charging — (сокращённо BC1.2)
Это основополагающий и самый подробный стандарт, в нём можно найти описание подстандартов:
*_ Accessory Charger Adaptor (ACA)
*_ Standard downstream port (SDP)
*_ Charging Downstream Port (CDP)
*_ Dedicated Charging Port (DCP)

Если леньки читать подробнейшее описание из первых рук www.usb.org/developers/docs/devclass_docs/BCv1.2_070312.zip, можно почитать выжимки из стандартов в даташитах соответствующих микросхем.

Я подобрал парочку ссылок:
TPS2513 — www.ti.com/lit/ds/symlink/tps2513.pdf
UC2631 — www.dianyuan.com/upload/community/2015/01/17/1421483121-87235.pdf
AF9511 — afsemi.com/Attachments/201508/20150811_110306_137.pdf
NS3601 — www.norelsys.com/uploads/soft/NS3601_Brief.pdf

Для тестов я заказал пять штук микросхем TPS2513. У продавца имеется и одноканальная TPS2514, (US $ 11.47 за 10 штук), но я для начала выбрал вариант TPS2513 ( $ 8.63 за 5 штук) на два USB порта. Продавец отвечает быстро и вообще общительный и адекватный.

Посылка шла 19 дней и была упакована так, что я до последнего думал, что произошла накладка и мне прислали не 5 микросхем размером со спичечную головку, а что-то другое.

Вот табличка чем отличаются модификации заказанной микросхемы.

Даже универсальные микросхемы не универсальны. Речь идёт о нюансе с продукцией компании Apple. У них есть устройства, которые возьмут 2.5W (0.5A) с обычного USB, только если не побрезгуют. Возьмут 5W (1A), если на D+ = 2.0v а на D- = 2.7v. И 10W (2A), если на D+ = 2.7v а на D- = 2.0v.
Обозреваемая микросхема умеет вариант в 5W и 10W, но не очень автоматически.


И такое повсеместно. К примеру, у микросхемы NS3601 подобное переключение «программируется» подключением вывода sel на питание либо на землю.

Микросхемы идут в SOT-23 6 pin корпусировке. Шаг между выводами 0.95 мм, так что запасайтесь паяльниками.
Очень хотелось потестировать микросхемки и я не стал травить плату, а просто в куске текстолита вырезал пару дорожек. Получилось вырвиглазно, но для исследований сойдёт.

Потом оказалось, что с такой реализацией довольно неудобно работать. Я потерял платку на столе, а когда нашёл — решил впаять её в зарядное. Под рукой валялось зарядное от Orico DCA-4U-EU. Я когда его обозревал, писал, что у него все порты заточены под устройства Apple. Так что переделать его мне будет в самый раз.

Разрезаем корпус. Примеряемся. Паяем. Выпаиваем. Запаиваем. Проверяем.



Проверять работу я даже не пытался. Вернее, для приличия, ткнулся одним устройством. Объясню почему. В статье про автомобильное зарядное я как-то протестировал16 различных устройств (кроме продукции Apple). Оказалось, что они все прекрасно себя чувствуют при замкнутых информационных контактах. Так что от их лица в этой статье выступил смартфон LG G2.

На схеме набросал как выглядело устройство до переделки, и как оно стало выглядеть после:

До переделки почти все потребители ограничивали себя до 500мА, так как яблочных устройств у меня нет. После переделки порт 1 с обозначением «2А» я оставил не тронутым. Порт 2 «2А» я подключил как 10W устройство. Порт 3 «1А» я подключил как 5W устройство. А на порту 4 «1А» я использовал специально обученную перемычку.

В результате, чисто теоретически, для Apple устройств порты 1, 2 и 3 остались работать как и ранее, 2A + 2A + 1A.
А на практике, разряженный смартфон LG G2 с портов 1, 2, 3 и 4, стал потреблять — 490mA, 1600mA, 1600mA и 1600mA. (ради интереса, если подключить LG G2 без информационных выводов — на экране смартфона выскакивает сообщение «плохое зарядное, выбросьте его!»)

У меня всё. Надеюсь, расширил кругозор и помог разобраться в зарядных.

(c) 2015 Источник материала.

Рекламные ссылки