Меню

Блок питания с usb интерфейсом

Интерфейс USB в схемах на микроконтроллере

USB (Universal Serial Bus) — это универсальный последовательный интерфейс, позволяющий подключать к компьютеру разнообразные периферийные устройства и одновременно обеспечивать их питанием +5 В. Интерфейс USB в быту часто называют «шиной», но это тавтология, поскольку слово «Bus» переводится с технического английского языка как «шина».

Днем рождения USB считают 15 января 1996 г., когда вышла в свет первая спецификация параметров USB-1.0. Инициировали создание интерефейса фирмы Compaq Computer, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, Nortel. Известно несколько спецификаций USB, но для MK общего назначения из них годятся только USB-1.1 и USB-2.0 (Табл. 4.4).

Таблица 4.4. Хронология спецификаций интерфейса USB

Исправлены неточности начальной версии

Увеличена скорость, добавлены разъёмы miniUSB

Беспроводной USB на расстоянии 3…10 м

Увеличена скорость и ток питания, изменён разъём

Почему же интерфейс USB вытесняет из компьютеров привычные СОМ- и LPT-порты, переводя их в разряд «legacy» (устаревшие)? Причин несколько:

• повышенная в 10… 1000 раз скорость передачи данных;

• улучшенная помехозащищённость (дифференциальные сигналы);

• простота организации питания и возможность «горячего» подключения;

• высокая достоверность, ввиду аппаратного исправления ошибок;

• возможность разветвления сигналов от одного разъёма через хабы.

Недостатки USB: относительно малый радиус действия 1.8…5 м (без хабов), необходимость установки специфических драйверов в операционной системе, сложность программирования, особенно, для неподготовленных пользователей.

Разъёмы USB-1.1 и USB-2.0 бывают двух типов «А» и «В» (Рис. 4.14, a…r), Тип «А» обозначает принадлежность к ведущему устройству (компьютер, хаб), тип «В» — к ведомому устройству (MK, принтер, «мышь», модем). В самодельных конструкциях, как правило, используются разъёмы «Standard-А», «Standard-В».

Рис. 4.14. Внешний вид USB-разъёмов: а) «Standard» в компьютере; б) «Standard» в удалённом устройстве; в) miniUSB; г) microUSB.

Назначение контактов разъёмов USB-1.1, USB-2.0 показано в Табл. 4.5. Здесь учтено существование миниатюрных пятиконтактных (5-pin) разъёмов miniUSB и microUSB, применяемых, в частности, в мобильныхтелефонах.

Таблица 4.5. Раскладка сигналов интерфейса USB

Электрические параметры и функциональное назначение всех цепей одинаково вне зависимости от типа разъёма. Стандартная длина USB-кабелей: «А-А»—1.5; 3.0; 5.0 м, «А-В» — 0.5; 1.0; 1.8; 3.0; 5.0 м. Разъёмы выдерживают ток 1…1.5 А, ёмкость между контактами составляет 2 пФ, сопротивление контактов 30…50 мОм.

Цепь «VBus» согласно стандарту рассчитана на ток не более 100 мА. Программно его можно повысить до 500 мА, если аппаратная часть позволяет это сделать. На практике во многих материнских платах цепь «VBus» соединяется напрямую с блоком питания +5 В компьютера. Поэтому надо соблюдать осторожность, чтобы не случилось короткое замыкание на общий провод. В противном случае сработает защита и компьютер аварийно выключится, не сохранив информацию.

Различают режимы с низкой LS (Low Speed, до 1.5 Мбит/с) и полной FS (Fast Speed, до 12 Мбит/с) скоростью передачи данных. Каждый из режимов имеет свои схемотехнические и программные особенности (Рис. 4.15, a…y).

Рис. 4.15. Схемы подключения компьютера через интерфейс USB к MK (начало):

а) резистор R1 служит опознавательным знаком для компьютера, что удалённое устройство (в данном случае MK) работает в низкоскоростном LS-режиме. Элементы VD1, VD2, R2, R3 огричивают амплитуду сигналов от MK в компьютер до уровня +3.3…+3.6 В. Желательно применить стабилитроны VD1, VD2 с низкой ёмкостью, т.е. в стеклянном корпусе или SMD;

б) MK получает питание +5 В от компьютера через разъём XS1 и фильтр L1, C7, C2. Делитель R1, R2 эквивалентен опознавательному резистору R1, что на Рис. 4.15, а. Напряжение в средней точке делителя близко к +3.3 В, следовательно компьютер настраивается в режим с низкой скорости обмена данными LS. Резистор &2может отсутствовать, что проверяется экспериментально для каждой конкретной материнской платы компьютера;

в) особенность схемы — низковольтное питание MK. Конденсаторы С/, С2устраняют «звон» на фронтах сигналов. Резистор R2 не обязателен. Его ставят к питанию или к GND, чтобы вход MK «не висел в воздухе», если предусматривается работа при отключённом USB-кабеле;

г) аналогично Рис.4.15, б, но с одним опознавательным резистором R3, который подключается к цепи «VBus» компьютера. Питание MK может отличаться от стандартных +5 В;

д) аналогично Рис. 4.15, б, но с одним опознавательным резистором R3, который физически подключается к источнику питания +5 В при ВЫСОКОМ уровне на выходной линии MK. Достоинство — возможность программного отключения устройства от USB, для чего на выходе MK надо установить НИЗКИЙ уровень;

е) специализированный MK с встроенным интерфейсом USB-2.0, например, из серии PIC18Fxx5x. Конденсатор C1 шунтирует узел внутреннего ИОН по высокой частоте. Опознавательные резисторы находятся внутри MK. Скорость обмена LS или FS задаётся программно;

ж) специализированный MK имеет встроенный аппаратный интерфейс USB-2.0. Напряжение на выводе KREF узла ИОН составляет +3.3 В. Это позволяет подключить к нему опознавательный резистор R3, который расценивается компьютером как знак того, что удалённое устройство (в данном случае MK) готово работать в высокоскоростном FS-режиме. Дроссель L1 устраняет высокочастотные помехи, генерируемые от MK в линию «VBus» и излучаемые через провода соединительного кабеля. Конденсаторы С/, C2 сглаживают «звон» на фронтах сигналов;

з) защита информационных цепей интерфейса USB сборкой сапрессоров DA1 (фирма Texas Instruments), которые выдерживают импульсы тока 3…9 А;

и) два способа уменьшения ВЧ-излучений — введение дросселей L1, L2 и экранирование разъёма XS1. Рекомендуемые парамеры дросселей: постоянный ток не менее 0.5 А, сопротивление 220…600 Ом на частоте 100 МГц. Иногда ставят дроссели упрощённой конструкции, например, в виде провода, пропущенного через ферритовую трубку («Koralik»), или же наматывают несколько витков провода ПЭВ-0.2 на ферритовое кольцо подходящего диаметра;

к) MK получает питание от разъёма USB через стабилизатор DA1. Остальным узлам устройства доступны на выбор два напряжения: +3.3 В или +5 В, при этом суммарная нагрузка по току не должна превышать 0.1 А. Вместо DA1 можно поставить два последовательных диода 1 N4148;

л) защита входных цепей интерфейса XS1 самовосстанавливающимся предохранителем FU1 и поверхностно-монтируемыми варисторами RUl…RU3\

м) предохранитель FU1 может быть обычным или Polyswitch. П-образный LC-фильтр на элементах L/, C1…C3снижает помехи по питанию от MK к компьютеру и от компьютера к MK;

Рис. 4.15. Схемы подключения компьютера через интерфейс USB к MK (продолжение):

н) фильтрация напряжения питания производится элементами C1…C4, R1\ о) светодиод HL1 выполняет две функции. Во-первых, индицирует рабочее состояние MK, во-вторых, снижает его напряжение питания с +5 до +3.3 В;

с) особенности — другой тип DA1 с другой цоколевкой выводов, светодиоды HL1, НЬ2цдя индикации приёма/передачи, местный (SB1) и удалённый (VT1) сброс MK;

т) конвертор USB-UART на микросхеме DA1 фирмы FTDI. Программно формируемый сигнал НИЗКОГО уровня на выводе RTS# удалённо сбрасывает MK через диод VD1;

у) конвертор USB-UART на микросхеме DA1 фирмы Silicon Laboratories. MK получает питание +3 В от внутреннего стабилизатора микросхемы DA1.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Источник



Блоки питания с USB выходом в Екатеринбурге

ROBITON Charger15W – блок питания c USB разъемом мощностью 15Ватт и максимальным выходным током 3000мА. Предназначен специально для питания и заряда любых энергоемких USB-cовместимых устройств, таких как планшетные компьютеры, навигаторы, игрушки, мультимедийные плееры.

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

Charger15W, Адаптер/блок питания с USB разъём.

Сетевая зарядка ROBITON USB1000

«Блок питания с USB разъемомМаксимальный зарядный ток 1000мА Для заряда мобильных телефонов, смартфонов и проч. устройств Блок питания с USB выходом 5В, 1000мА подходит для MP3/MP4 плееров, Apple iPod iPhone, сотовых телефонов, смартфонов, КПК соответствует последни.

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

Сетевая зарядка ROBITON USB1000

Отзывы(5/5) 1 отзыв

Сетевая зарядка ROBITON USB2100

«Блок питания с USB разъемомМаксимальный зарядный ток 2100мА Для заряда энергоемких устройств, таких как планшетные компьютеры и смартфоны Блок питания с USB выходом 5В, 2100мАспециально предназначен для питания и заряда современных USB-совместимых устройств таких к.

Читайте также:  Если подключить блок питания с меньшим амперажем

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

Сетевая зарядка ROBITON USB2100

Блок питания 5В, 1000мА. Стабилизированный

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

Блок питания ROBITON USB1000 1000mA с USB вхо.

Купить Блок питания BESTON BST-M04U с USB-входом 5.5 В, 500 мА — оптом и в розницу. Доставка по СПб и РФ. Интернет-магазин Shopelectro — надежный поставщик элементов питания, зарядных устр-в и др

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

Блок питания BESTON BST-M04U с USB-входом 5.5.

Универсальный блок питания для ноутбуков JA-PA8 Tesler (120W, питание от сети 220В, порт USB, 10 переходников)

Универсальный блок питания для ноутбуков JA-PA8 с выходной мощностью 120Вт предназначен для зарядки максимально широкого спектра современных ноутбуков, в том числе мощных игровых и профессиональных моделей от сети 220В. Блок питания JA-PA8 TESLER подойдёт для замены выш.

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

Универсальный блок питания для ноутбуков JA-P.

Мощность: 120 Вт Вх. напр.: AC 100-240 В Вых. напр.: 15/16/18.5/19/19.5/220 В 8 сменных разъемов и USB порт (5 В) Габариты: 123х64х26 мм

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

Универсальный блок питания LPX-120W AU USB

USB-PWR – это миниатюрный блок питания с выходным напряжением 3.3В или 5В, работающий от USB. Модуль имеет форм-фактор для подключения к макетным платам (breadboard’s). Идеально подходит для макетирования устройств или в качестве встраиваемого модуля в готовые устройств.

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

USB-PWR, USB блок питания форм-фактора Breabo.

Данная модель зарядного устройства является портативным прибором, с помощью которого вы сможете легко и быстро выполнять зарядку различных современных электронных устройств, таких, как мобильные телефоны, планшеты, плееры…

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

Зарядное устройство/адаптер питания USB от эл.

Качественный сетевой блок питания для зарядки от электрической сети в 220В.Выходное напряжение 2 USB — 5V /2,1A.Цвет: белый

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

Сетевой блок питания от 2-х USB (5V /2,1A)

Напряжение на входе 110-220ВНапряжение на выходе 20ВСила тока на выходе (MAX) 4.5AКоличество штекеров 1Размер штекера USBМощность 90Вт

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

Блок питания для ноутбука 20В-4.5А 90Вт Выход.

ROBITON Car15W – универсальный автомобильный блок питания c USB разъемом, предназначенный специально для питания и заряда любых энергоемких USB-cовместимых устройств, таких как планшетные компьютеры, навигаторы, рации, радары, игрушки, мультимедийные плееры, фото- и вид.

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

Car15W, Блок питания автомобильный (12-24В) с.

Блок питания сетевой 3 USB FaisON FORTE FS-Z-986, 3100mA, цвет: чёрный

Блок питания сетевой FaisON FORTE FS-Z-986 предназначен для зарядки телефонов с суммарной силой тока- 3,1А. У блока питания -3 USB-выхода, что даёт возможность заряжать 3 устройства одновременно ( каждый USB-выход -1А.). У сетевой зарядки FaisON предусмотрена функция.

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

Блок питания сетевой 3 USB FaisON FORTE FS-Z-.

Кабель питания USB type A male to DC Jack 3,5x1,35 мм для подключения малоточных до 2А устройств с напряжением питания 5В к источникам питания с выходом USB

Наименование Кабель питания USB type A male to DC Jack 3,5×1,35 мм для подключения малоточных до 2А устройств с напряжением питания 5В к источникам питания с выходом USB Назначение Предназначен для подключения малоточных (не более 2А) устройств с напряжением питания 5В.

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

Кабель питания USB type A male to DC Jack 3,5.

NB120W, Блок питания для ноутбуков, 15-24В, 6А, 120Вт +USB выход

Универсальный блок питания Robiton NB120W с максимальным током 6000мА для ноутбуков и нетбуков. Особенностью блоков питания этой серии является то, что один из самых популярных штекеров уже закреплен на шнуре блока питания. В комплекте дополнительно поставляются еще 8 с.

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

NB120W, Блок питания для ноутбуков, 15-24В, 6.

Сетевая зарядка ROBITON PowerBox2

Тип: сетевая зарядка, количество разъемов: 4, максимальный выходной ток: 4.90 А

Самовывоз, Почта РФ, Курьером, Логистическая компания

Источник

Регулируемый лабораторный источник питания, работающий от USB: компактные питальники для автономной работы

Небольшой обзор новых и необычных USB-модулей, которые являются источниками питания. Устройства предусматривают стабилизацию тока и напряжения, поддерживают современные протоколы быстрой зарядки и работают от USB источника, позволяя получить до 30 Вольт (в режиме стабилизации напряжения) или до 2 Ампер (в режиме стабилизации силы тока). Это хорошие варианты для самоделок, которые можно встраивать в устройства. А в связке с павербанком модули обеспечивают автономное питания, позволяя производить тестирование и проверку устройств.

Основное применение — резервное или автономное питание различных устройств от внешних аккумуляторов. У некоторых моделей присутствует встроенный зарядный диод — можно выставить необходимое напряжение для зарядки аккумуляторных батарей. Про эти и другие источники питания у меня была отдельная статья.

Постараюсь рассказать про каждый чуть более подробнее.

Начну с нового DP3A, который представляет собой компактный модуль питания с возможностями лабораторного источника питания: стабилизация тока и напряжения с точностью до 0.01 единицы. В модуле предусмотрена поддержка быстрой зарядки (QC3.0 и другие протоколы), защита порта USB от превышения по мощности, обратный диод для зарядки аккумулятора — можно спокойно заряжать батареи напрямую от этого устройства, просто выставив нужный ток.

Характеристики:
Модель: WUZHI DP3A
Вход: 4-13 V
Выход: 0.5-30 V
Ток: 0-2A
Мощность: 15W
Тип стабилизации: CC/CV
Триггер быстрой зарядки: QC2.0, QC3.0, AFC, FCP, SCP, AUTO
Интерфейс: USB-A, USB-C, MicroUSB, клеммы, USB-A на выходе

Второй модуль DP2F — попроще и чуть подешевле, с аналогичными возможностями, но с сегментным дисплеем (4 х 7 разрядов). Точность установки 0,1, также имеет триггеры QC.

Характеристики:
Модель: ZK-DP2F
Вход: 4-13 V
Выход: 0.5-30 V
Ток: 0-2A
Мощность: 15W
Тип стабилизации: CC/CV
Триггер быстрой зарядки: QC2.0, QC3.0, AFC, FCP, SCP, AUTO
Интерфейс: USB-A, USB-C, MicroUSB, клеммы

А третий вариант более интересен для того, чтобы припаять его насовсем в какую-либо самоделку, выставив нужное напряжение. Для этого и предусмотрены контакты под пайку или стандартные пины через 2,54 мм. На входе есть коннектор USB и MicroUSB. Стоит рублей 80, дешевле только встраиваемые DC-DC платы.

Характеристики:
Модель: XY-UP
Вход: 4-12 V
Выход: 0.5-24 V
Мощность: 3W
Тип стабилизации: CV
Триггер быстрой зарядки: Нет
Интерфейс: USB-A, MicroUSB, клеммы, пайка

Естественно, что XY-UP самый компактный модуль из перечисленных.

А вот остальные два имеют подобие корпуса — отрезки плат и акриловых пластин на стойка.

Конструктив сходный, у DP3A (слева) и DP2F (справа) собран одинаковый импульсный DC-DC преобразователь со стабилизацией и с входом в пределах от 4 до 13 Вольт. Отличия в дисплее, плюс у DP3A дополнительный выход USB-A, удобные клеммы с быстрым зажимом и дополнительная кнопка триггера.

Все перечисленные в статье варианты имеют пассивное охлаждение. Конечно, оно рассчитано на работу в пределах 15 Вт. Но тем не менее, будьте внимательны при долговременном включении в предельных режимах.

Внешний вид платы модуля DP3A. Слева входные коннекторы USB-A, USB-C, MicroUSB, то есть питать можно и с кабеля.

Справа быстрозажимные клеммы (красный плюс, серый минус, об этом свидетельствует маркировка на плате и на корпусе). Предусмотрен выход USB-A (гнездо) для подключения стандартными кабелями нестандартной нагрузки. Справа два переменных резистора для установки режимов питания CV (стабилизация по напряжению) и CС (стабилизация по силе тока). Кнопка слева внизу ON включает и отключает выход, справа у дисплей SW переключает режимы, плюс выбирает контекстные значения в меню. Крайняя кнопка внизу — Триггер, для активации и переключения протоколов быстрой зарядки.

Похожая компоновка платы и у модуля DP2F. На фотографии видно аналогичный по составу и мощности DC-DC преобразователь, слегка перекомпонованный, те же самые емкости, два переменных резистора (CV/CC). Слева входные интерфейсы: USB-A, USB-C, MicroUSB. А на выходе одинокие винтовые клеммы. Как и у DP3A, установлен мощный диод на выходе, так что и эта модель поддерживает прямую зарядку аккумуляторов.

Самый простой и доступных вариант — XY-UP. Имеет простой дисплей, что, в отличие от простых плат-преобразователей DC-DC, позволяет контролировать выставленное напряжение. Из регулировок — один переменный резистор для установки выходного напряжения (CV). Регулировки силы тока нет. Сам по себе преобразователь «слабоват», всего 3W. С другой стороны, этого может быть достаточно. Выход — винтовые клеммы и места под пайку. Вход: USB-A и MicroUSB. Одна единственная кнопка включает и выключает выход.

Читайте также:  Блок питания с трансформатором принцип работы

Сразу хочу обозначить отличия DP3A от других вариантов, каких еще существует огромное множество. В том же магазине можете найти модификацию DP3D, который отличается, по большому счету, только многофункциональной кнопкой-энкодером. Корпус DP3A сделан из красных акриловых панелей, на обороте надпись WUZHI. Используемые быстрозажимные клеммы удобнее, чем винтовые, а в качестве выхода можно использовать стандартные кабели с USB.

Для и входное напряжение от источника можно подключить по кабелю. На выбор USB-C или MicroUSB.

Для оценки качества модуля я использую стенд для проверки в составе:

Для начала подключаю оба устройства («питальника») к USB выходу павербанка. Естественно, без нагрузки, на холостом ходу (ХХ). Оба модуля сразу автоматически включили триггер по питанию (индикация QC2.0).

Кстати, можно вручную установить конкретный протокол программного триггера быстрой зарядки. Доступны: QC2.0, QC3.0, AFC, FCP, SCP, AUTO (режим автоматического перебора).

В автомате подключается без проблем. Загорелась индикация FC (Fas Charge, быстрая зарядка) и активировался протокол QC2.0, по которому на выход павербанк выдал 12 Вольт. В этом режиме мы можем потреблять аж до 1,5А, что, с учетом КПД устройства, будет достаточно.

Выкручивать почти на максимум регулятор напряжения. Устанавливаю 24 Вольта. На нагрузке даю ток чуть более 0,5 Ампера. В сумме примерно 13 Вт, с учетом КПД потребляется 17,6 Вт. Неплохо для такого компактного устройства. Потянет для проверки мощных светодиодных сборок (30 Вт запитает, еще 50-100 Вт можно будет проверить на «живучесть»).

Чуть снижаю напряжение. На выходе «питальника» 20 Вольт и 0,75А. Это уже получилось ближе к предельной выходной мощности — 14,6 Вт. Потребляет 12В/1,65А (19,6 Вт).

Опять снижаю. И подкручиваю ток на нагрузке. 15 Вольт и 1 Ампер. Вполне годное питание для устройств.

А вот если крутить переменный резистор стабилизатора тока, то можно переключиться в режим стабилизации по току. Максимально, что может данное устройство, это выдавать 2 Ампера в пределах той же общей мощности (до 15 Вт).

Для сравнения я повторил тесты для модуля питания DP2F. Все полностью аналогично, выходные параметры те же самые. Пример — 24 Вольта и 0,55 Ампера.

Что касается модуля XY-UP, то тут все весьма скромно. Выделю основные преимущества: компактность и простота. На дисплее из трех символов по кругу индицируется напряжение -> сила тока -> мощность. Компактный размер позволяет встроить его в какую-нибудь коробку с самоделкой, выставив дисплей наружу. И питать компактное устройство от USB. Пример — можно заряжать аккумуляторы от USB .

Отмечу корректное срабатывание защиты. Конкретно на фотографии защита по общей мощности (OPP). Есть также и защиты OVP/OCP/OTP.

Ну и в конце выполнил проверку точности тестером. Тестер, кстати с инверсным EBTN дисплеем. Весьма интересная моделька.

Показания: 11.30 Вольт. Совпадает.

Показания: 20.00 Вольт. Тестер показывает, что модуль питания завышает показания на 0,02 В или 0,1%.

Показания: 25.00 Вольт. Тестер опять показывает, что модуль питания завышает показания на 0,02 В или 0,1%. Весьма неплохо, это точность недорогого лабораторного источника питания.

На пределе диапазона (30 Вольт) разница составила чуть больше, это 0,06 Вольта или 0,2%. Ну что ж, проверку точности устройство выдержало.

Пара слов про полезный режим стабилизации тока (СС). Для проверки светодиодов и других элементов, требующих токовое питание можно использовать данные модули питания в режиме СС. Просто ограничиваем силу тока до требуемых.

О режиме СС свидетельствует соответствующая индикация режима (верхний светодиод).

В данном случае я ограничил ток до 25 мА, что достаточно для проверки партии светодиодов на работоспособность.

А в быстрозажимные клеммы очень удобно вставлять стандартные выводные компоненты. Для примера стандартный светодиод AL307B. Также легко проверить в режиме стабилизации тока.

В любом случае, все указанные варианты — хорошие модули питания для самоделок. Всегда пригодятся модули питания, позволяющие сделать до 30 Вольт от любого USB источника. Фактически, это карманный лабораторный источник питания. Правда ограничена максимальная мощность до 15Вт из-за спецификаций USB. Отмечу, что есть защиты по превышению и стабилизация. В режиме стабилизации тока (режиме СС) можно проверять и питать светодиоды. Также предусмотрен защитный диод для прямой зарядки аккумуляторных батарей.

Тема интересная, буду продолжать радовать вас интересными новинками)))

Источник

Интерфейс USB в схемах на микроконтроллере

USB (Universal Serial Bus) — это универсальный последовательный интерфейс, позволяющий подключать к компьютеру разнообразные периферийные устройства и одновременно обеспечивать их питанием +5 В. Интерфейс USB в быту часто называют «шиной», но это тавтология, поскольку слово «Bus» переводится с технического английского языка как «шина».

Днем рождения USB считают 15 января 1996 г., когда вышла в свет первая спецификация параметров USB-1.0. Инициировали создание интерефейса фирмы Compaq Computer, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC, Nortel. Известно несколько спецификаций USB, но для MK общего назначения из них годятся только USB-1.1 и USB-2.0 (Табл. 4.4).

Таблица 4.4. Хронология спецификаций интерфейса USB

Исправлены неточности начальной версии

Увеличена скорость, добавлены разъёмы miniUSB

Беспроводной USB на расстоянии 3…10 м

Увеличена скорость и ток питания, изменён разъём

Почему же интерфейс USB вытесняет из компьютеров привычные СОМ- и LPT-порты, переводя их в разряд «legacy» (устаревшие)? Причин несколько:

• повышенная в 10… 1000 раз скорость передачи данных;

• улучшенная помехозащищённость (дифференциальные сигналы);

• простота организации питания и возможность «горячего» подключения;

• высокая достоверность, ввиду аппаратного исправления ошибок;

• возможность разветвления сигналов от одного разъёма через хабы.

Недостатки USB: относительно малый радиус действия 1.8…5 м (без хабов), необходимость установки специфических драйверов в операционной системе, сложность программирования, особенно, для неподготовленных пользователей.

Разъёмы USB-1.1 и USB-2.0 бывают двух типов «А» и «В» (Рис. 4.14, a…r), Тип «А» обозначает принадлежность к ведущему устройству (компьютер, хаб), тип «В» — к ведомому устройству (MK, принтер, «мышь», модем). В самодельных конструкциях, как правило, используются разъёмы «Standard-А», «Standard-В».

Рис. 4.14. Внешний вид USB-разъёмов: а) «Standard» в компьютере; б) «Standard» в удалённом устройстве; в) miniUSB; г) microUSB.

Назначение контактов разъёмов USB-1.1, USB-2.0 показано в Табл. 4.5. Здесь учтено существование миниатюрных пятиконтактных (5-pin) разъёмов miniUSB и microUSB, применяемых, в частности, в мобильныхтелефонах.

Таблица 4.5. Раскладка сигналов интерфейса USB

Электрические параметры и функциональное назначение всех цепей одинаково вне зависимости от типа разъёма. Стандартная длина USB-кабелей: «А-А»—1.5; 3.0; 5.0 м, «А-В» — 0.5; 1.0; 1.8; 3.0; 5.0 м. Разъёмы выдерживают ток 1…1.5 А, ёмкость между контактами составляет 2 пФ, сопротивление контактов 30…50 мОм.

Цепь «VBus» согласно стандарту рассчитана на ток не более 100 мА. Программно его можно повысить до 500 мА, если аппаратная часть позволяет это сделать. На практике во многих материнских платах цепь «VBus» соединяется напрямую с блоком питания +5 В компьютера. Поэтому надо соблюдать осторожность, чтобы не случилось короткое замыкание на общий провод. В противном случае сработает защита и компьютер аварийно выключится, не сохранив информацию.

Различают режимы с низкой LS (Low Speed, до 1.5 Мбит/с) и полной FS (Fast Speed, до 12 Мбит/с) скоростью передачи данных. Каждый из режимов имеет свои схемотехнические и программные особенности (Рис. 4.15, a…y).

Рис. 4.15. Схемы подключения компьютера через интерфейс USB к MK (начало):

а) резистор R1 служит опознавательным знаком для компьютера, что удалённое устройство (в данном случае MK) работает в низкоскоростном LS-режиме. Элементы VD1, VD2, R2, R3 огричивают амплитуду сигналов от MK в компьютер до уровня +3.3…+3.6 В. Желательно применить стабилитроны VD1, VD2 с низкой ёмкостью, т.е. в стеклянном корпусе или SMD;

б) MK получает питание +5 В от компьютера через разъём XS1 и фильтр L1, C7, C2. Делитель R1, R2 эквивалентен опознавательному резистору R1, что на Рис. 4.15, а. Напряжение в средней точке делителя близко к +3.3 В, следовательно компьютер настраивается в режим с низкой скорости обмена данными LS. Резистор &2может отсутствовать, что проверяется экспериментально для каждой конкретной материнской платы компьютера;

Читайте также:  Kllisre x79 подключение блока питания

в) особенность схемы — низковольтное питание MK. Конденсаторы С/, С2устраняют «звон» на фронтах сигналов. Резистор R2 не обязателен. Его ставят к питанию или к GND, чтобы вход MK «не висел в воздухе», если предусматривается работа при отключённом USB-кабеле;

г) аналогично Рис.4.15, б, но с одним опознавательным резистором R3, который подключается к цепи «VBus» компьютера. Питание MK может отличаться от стандартных +5 В;

д) аналогично Рис. 4.15, б, но с одним опознавательным резистором R3, который физически подключается к источнику питания +5 В при ВЫСОКОМ уровне на выходной линии MK. Достоинство — возможность программного отключения устройства от USB, для чего на выходе MK надо установить НИЗКИЙ уровень;

е) специализированный MK с встроенным интерфейсом USB-2.0, например, из серии PIC18Fxx5x. Конденсатор C1 шунтирует узел внутреннего ИОН по высокой частоте. Опознавательные резисторы находятся внутри MK. Скорость обмена LS или FS задаётся программно;

ж) специализированный MK имеет встроенный аппаратный интерфейс USB-2.0. Напряжение на выводе KREF узла ИОН составляет +3.3 В. Это позволяет подключить к нему опознавательный резистор R3, который расценивается компьютером как знак того, что удалённое устройство (в данном случае MK) готово работать в высокоскоростном FS-режиме. Дроссель L1 устраняет высокочастотные помехи, генерируемые от MK в линию «VBus» и излучаемые через провода соединительного кабеля. Конденсаторы С/, C2 сглаживают «звон» на фронтах сигналов;

з) защита информационных цепей интерфейса USB сборкой сапрессоров DA1 (фирма Texas Instruments), которые выдерживают импульсы тока 3…9 А;

и) два способа уменьшения ВЧ-излучений — введение дросселей L1, L2 и экранирование разъёма XS1. Рекомендуемые парамеры дросселей: постоянный ток не менее 0.5 А, сопротивление 220…600 Ом на частоте 100 МГц. Иногда ставят дроссели упрощённой конструкции, например, в виде провода, пропущенного через ферритовую трубку («Koralik»), или же наматывают несколько витков провода ПЭВ-0.2 на ферритовое кольцо подходящего диаметра;

к) MK получает питание от разъёма USB через стабилизатор DA1. Остальным узлам устройства доступны на выбор два напряжения: +3.3 В или +5 В, при этом суммарная нагрузка по току не должна превышать 0.1 А. Вместо DA1 можно поставить два последовательных диода 1 N4148;

л) защита входных цепей интерфейса XS1 самовосстанавливающимся предохранителем FU1 и поверхностно-монтируемыми варисторами RUl…RU3\

м) предохранитель FU1 может быть обычным или Polyswitch. П-образный LC-фильтр на элементах L/, C1…C3снижает помехи по питанию от MK к компьютеру и от компьютера к MK;

Рис. 4.15. Схемы подключения компьютера через интерфейс USB к MK (продолжение):

н) фильтрация напряжения питания производится элементами C1…C4, R1\ о) светодиод HL1 выполняет две функции. Во-первых, индицирует рабочее состояние MK, во-вторых, снижает его напряжение питания с +5 до +3.3 В;

с) особенности — другой тип DA1 с другой цоколевкой выводов, светодиоды HL1, НЬ2цдя индикации приёма/передачи, местный (SB1) и удалённый (VT1) сброс MK;

т) конвертор USB-UART на микросхеме DA1 фирмы FTDI. Программно формируемый сигнал НИЗКОГО уровня на выводе RTS# удалённо сбрасывает MK через диод VD1;

у) конвертор USB-UART на микросхеме DA1 фирмы Silicon Laboratories. MK получает питание +3 В от внутреннего стабилизатора микросхемы DA1.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Источник

Настольный блок питания с питанием от USB-C



Настольный источник питания является важным инструментом при работе с электроникой. С помощью него можно подать нужное для проекта напряжение и ограничить ток.

Портативный настольный блок питания, который сделал мастер, питается по USB-C Power Delivery.
Это очень простой проект, который можно сделать всего за пару часов, а его стоимость менее 12 долларов, включая доставку.





Модуль питания
Основная часть этого проекта — модуль ZK-4KX Buck-Boost. У него есть дисплей и элементы управления. Этот модуль позволит преобразовывать напряжение, которое мы получаем от источника питания.

Эти типы модулей не новы, но они чаще используются при переделке старых блоков питания.
ZK-4KX — самый дешевый из этих типов модулей, но параметры его неплохие. Он может выдавать от 0 до 30 В (даже если на входе меньше 30 В) и может обеспечивать до 3 А (4 А с вентилятором).

В проекте также используются разъемы типа «банан» и провода 22 AWG главное, чтобы они были рассчитаны на ток, который будет выдавать данное устройство, а также блок питания USB-C с поддержкой PD.










Шаг пятый: настройки
Перед использованием устройства нужно его настроить. Сделать это нужно один раз, так как настройки сохраняются.
Чтобы войти в режим настроек, нажмите и удерживайте кнопку «UI». Для навигации по параметрам меню конфигурации нажмите кнопку «SW». Полный набор опций приведен в описании модулей, но основные настройки мастер приводит в статье.
Первое, что нужно сделать, это изменить опции по умолчанию.

В параметре меню «OPEN» нажмите и удерживайте колесико, пока параметр не изменится на OFF.
Затем нужно установить предел мощности для модуля. Это особенно полезно, если источник питания PD имеет меньшую мощность.
В опции «OPP» установите соответствующую мощность с помощью поворотного энкодера. Подтвердите нажатием на энкодер.

Установленный предел мощности применяется к выходной мощности модуля, а не к входной. Инструкция к данному модулю утверждает, что его эффективность составляет 88%, что означает, что для подачи 10 Вт мощности на выходе, ему может потребоваться до 11,5 Вт на входе.
В инструкции также упоминается, что 35 Вт — это максимум при пассивном охлаждении.

По умолчанию в настройка установлена температура отключения при 110°C. Мастер меняет ее на 80°C. Температуру можно изменить в опции «OTP».

Чтобы выйти из меню конфигурации, снова нажмите и удерживайте кнопку.







Шаг шестой: основные операции
Теперь как использовать блок питания. Основная опция — это установить нужное напряжение и ток. Для этого нужно один раз нажать кнопку «UI». Первое, что настраивается, — это напряжение, которое меняется энкодером.

Чтобы перейти к установке верхнего порога тока, нужно нажать кнопку «UI» еще раз и установить значение поворотом энкодера. Чтобы выйти из этого меню, нужно нажать кнопку «UI» еще раз или подождать несколько секунд.

Чтобы подать напряжение на выходные клеммы нужно при опции «главное меню» нажать однократно энкодер. В таком режиме можно дополнительно регулировать напряжение.

Для изменения отображения параметров на экране в нижнем ряду (амперах, ваттах, ампер-часах и т.д), нужно один раз нажать кнопку «SW».
Чтобы изменить показания в верхнем ряду (Voltage Out, Voltage In и температура), нужно нажать и удерживать кнопку «SW».


Шаг седьмой: заключительный
По словам мастера, устройством он доволен. В сочетании с блоком питания PD это действительно компактное решение, которое можно использовать где угодно.

Интерфейс удобный. Точность напряжения довольно хороша, хотя она немного падает при больших нагрузках. Защита от перегрузки по току работает корректно.




Мастер говорит, что если бы он снова делал такое устройство, то внес бы некоторые изменения в конструкцию.
Во-первых, он бы изменил корпус.
Основная проблема — это место для установки модуля IP2721. Модуль пришлось фиксировать на термоклей из-за неправильного отсека.
Так же можно было бы прямо на корпусе обозначить + и — вместо наклейки.

Разъемы можно заменить на более удобные.
И, наконец, чтобы увеличить мощность, нужно будет найти способ интегрировать вентилятор как в конструкцию корпуса, так и найти способ его питания (возможно, отдельный понижающий преобразователь).






Источник