Распиновка usb кабеля для зарядки. Нашими инструментами будут
Прислал:
Виктор Панков прислал интересную ссылку на статью, в которой подробно описаны особенности распиновки USB разъёмов для корректной зарядки различных гаджетов, ведь, не секрет, что часто гаджеты отказываются заряжаться от простого USB порта накопителя или компьютера, либо ведут себя не так, как хотелось бы.
Большинство современных гаджетов (мобильных телефонов, смартфонов, плееров, электрокниг, планшетов и пр.) поддерживает зарядку через гнездо USB mini/micro. Тут может быть несколько вариантов подключения:
Устройство можно зарядить от ПК через стандартный дата-кабель. Обычно это шнур USB_AM-USB_BM_mini/micro. Если для заряда устройства требуется ток более 0,5 А (это максимум, на который способен USB 2.0), то время заряда может оказаться мучительно долгим, вплоть до бесконечности. Порт USB 3.0 (голубенький такой) выдаёт уже 0,9 А, но и этого кому-то может показаться мало.
Через тот же дата-кабель ваше устройство можно зарядить от родного зарядного устройства (сетевого или автомобильного), оборудованного 4-контактным гнездом USB-AF, как на компе. Конечно же, это уже не настоящий USB-порт. Гнездо зарядного устройства лишь выдаёт примерно 5 В между 1 и 4 контактами 4-контактного гнезда (плюс на контакте №1, минус на контакте №4). Ну, ещё между разными контактами гнезда могут быть установлены всяческие перемычки и резисторы. Зачем? Об этом колдовстве будет рассказано ниже.
Гаджет можно подключить к постороннему или самодельному зарядному устройству, дающему 5 вольт. И вот тут начинается самое интересное…
При попытке заряда от чужого зарядного устройства с выходом USB ваш гаджет может отказаться заряжаться под тем предлогом, что зарядное устройство ему якобы не подходит. Разгадка в том, что многие телефоны/смартфоны «смотрят» каким образом расключены провода Data+ и Data- , и если гаджету что-то не понравится, это ЗУ будет отвергнуто.
Nokia, Philips, LG, Samsung, HTC и многие другие телефоны признают зарядное устройство только если контакты Data+ и Data- (2-й и 3-й) будут закорочены. Закоротить их можно в гнезде USB_AF зарядного устройства и спокойно заряжать свой телефон через стандартный дата-кабель.
Если же зарядное устройство уже обладает выходным шнуром (вместо выходного гнезда), и вам нужно припаять к нему штекер mini/micro USB, то не забудьте соединить 2 и 3 контакты в самом mini/micro USB. При этом плюс паяете на 1 контакт, а минус - на 5-й (последний).
У Айфонов вообще какие-то оккультные требования к коммутации гнезда зарядного устройства: контакты Data+(2) и Data- (3) должны соединяться с контактом GND (4) через резисторы 49,9 kΩ, а с контактом +5V через резисторы 75 kΩ.
Motorola «требует» резистор 200 кОм межну 4 и 5 контактами штекера USB micro-BM. Без резистора аппарат заряжается не до полной победы.
Для заряда Samsung Galaxy в штекере USB micro-BM должен быть установлен резистор 200 кОм между 4 и 5 контактами и перемычка между 2 и 3 контактами.
Для более полного и «гуманного» заряда планшета Samsung Galaxy Tab рекомендуют другую схему: два резистора: 33 кОм между +5 и перемычкой D-D+; 10 кОм между GND и перемычкой D-D+.
Аппарат E-ten («Енот») не интересуется состоянием этих контактов, и поддержит даже простое зарядное устройство. Но у него есть интересное требование к зарядному кабелю - «Енот» заряжается только если в штекере mini-USB закорочены контакты 4 и 5.
Если нет желания возиться с паяльником, можно купить кабель USB-OTG - у него в штекере mini-USB контакты 4 и 5 уже замкнуты. Но тогда ещё потребуется переходник USB AM-AM, то есть, «папа»-«папа».
Претендующее на универсальность автомобильное зарядное устройство «Ginzzu GR-4415U» и его аналоги оборудованы двумя выходными гнёздами: «HTC/Samsung» и «Apple» или «iPhone». Распиновка этих гнёзд приведена ниже.
Для питания или заряда навигатора Garmin требуется особый дата-кабель. Просто для питания навигатора через дата-кабель нужно в штекере mini-USB закоротить 4 и 5 контакты. Для подзаряда нужно соединить 4 и 5 контакты через резистор 18 кОм:
Итак, если вы хотите переделать обычное ЗУ в USB-зарядку для телефона:
Удостоверьтесь, что устройство выдаёт около 5 вольт постоянного напряжения
Узнайте, способно ли это ЗУ дать ток не менее 500 мА
Внесите необходимые изменения в коммутацию гнезда USB-AF или штекера USB-mini/micro
Все ли micro-USB кабели одинаковые? Почему цены могут отличаться в несколько раз? Какой кабель лучше купить? Я попробую ответить на эти вопросы практическими примерами и экспериментами. Добро пожаловать в шапито!
Эта статья посвящена обычным потребителям, которые знакомы с физикой в рамках школьной программы. Но результаты тестов могут быть интересны и продвинутым пользователям.
Если у вас есть устройство от Apple, и вы думаете, что это вас не касается, и шапито не для вас, то вы очень сильно ошибаетесь. В конце вы прочтёте почему.
Скорость передачи данных по micro-USB кабелю в большинстве случаев нареканий не вызывает. А вот с зарядкой устройств ситуация немного сложнее.
Давайте сначала ознакомимся на пальцах, как устроен процесс зарядки мобильных устройств.
Есть зарядное устройство, которое может выдавать ток с определённым напряжением и определённой силой. Обычно это USB-зарядка, которая выдаёт ток с напряжением 5 В (есть ещё технологии быстрой зарядки с увеличенным напряжением, но их мы затрагивать не будем). Сила тока (иногда указывают просто мощность зарядки) может быть разной для каждого ЗУ. Например, с одним устройством в комплекте будет ЗУ с максимальной силой тока 1 А, а с другим 2,5 А. Естественно, если устройство не может потреблять ток силой больше 1 А, то какую бы вы зарядку не подключили - 1 А или 100 А, разницы не будет.
Есть мобильное устройство: смартфон, планшет, часы и пр., которые нужно зарядить. В мобильном устройстве есть батарея и контроллер заряда. Контроллер заряда регулирует, используя свои алгоритмы, силу потребляемого тока.
ЗУ и мобильное устройство соединяются между собой кабелем. В нашем случае micro-USB. На рынке присутствует огромное количество предложений. Тысячи моделей от известных и неизвестных брендов. Кабели можно купить в ларьке около дома, в салоне связи, в крупном торговом центре, в Интернете, просто везде. С кабелями возникает странная ситуация. С одним кабелем устройство заряжается быстрее, чем с другим, при равных условиях. В некоторых случаях различия могут быть в несколько раз. В основном дело в сопротивление линий питания кабеля.
Чтобы стало понятнее, сразу приступим к практическому тесту.
Нашими инструментами будут:
- Резистор с сопротивлением 2,5 Ом (5 В, 2 А)
- USB тестер Keweisi
- Переходник micro-USB (мама) - USB A (мама)
- Батарейный блок Xiaomi 5000 мА·ч и смартфон Samsung Galaxy S5, которые позаимствовал у жены
- Зарядное устройство Tronsmart TS-UC5PC. Хочу отдельно отметить это устройство. На профильных сайтах есть разборки этого устройства. Это просто потрясающее ЗУ. Я его купил пару месяцев назад по акции со скидкой, заменил своё отличное ЗУ ORICO (у них тоже великолепные ЗУ), т.к. мне понадобился порт с поддержкой Quick Charge 2.0. TS-UC5PC имеет 5 независимых каналов. 4 из которых с технологией VoltIQ (на самом деле это просто «умная обвязка» контактов Data для активации быстрой зарядки любых устройств с такой поддержкой, в том числе Apple, ряда Samsung и пр.), а 1 с поддержкой Qualcomm Quick Charge 2.0. Этот порт способен выдавать напряжение 5 В, 9 В и 12 В. ЗУ легко выдерживает нагрузку 2 А одновременно на всех 5 портах, это я проверял лично резисторами, с очень незначительной просадкой напряжения. По спецификации устройство выдерживает 2,4 А на каждый канал.
Тестировать будем в два этапа. Первый этап - проверим падение мощности на конце кабеля с помощью резистора. Второй этап - проверим силу тока, который будет потреблять смартфон Samsung Galaxy S5 и батарейный блок Xiaomi при зарядке.
Наши артисты:
Кабель LG , 120 см - будем обозначать его LG1. Идёт в комплекте со многими одноимёнными устройствами и продаётся отдельно. Имеет маркировку на кабеле 20 AWG для линий питания. Толстый и очень тугой. Стоит от 2$ до 3$ на eBay и , у нас в оффлайн встречал и за 300, и за 500 рублей.
Кабель Tronsmart , 180 см - будем обозначать его TR1. Идёт в комплекте с некоторыми одноимёнными ЗУ, также, продаётся отдельно в упаковках по несколько штук. Толстый и очень тугой. Стоит около 2$ (в пересчёте на один кабель) на Aliexpress и подобных площадках.
Кабель Sony EC803
, 100 см - будем обозначать его SO1. Идёт в комплекте с некоторыми одноимёнными устройствами и продаётся отдельно. Средняя толщина, тугой. Стоит около 2$.
Кабель Sony EC801
, 100 см - будем обозначать его SO2. Идёт в комплекте с некоторыми одноимёнными устройствами и продаётся отдельно. Средняя толщина, тугой. Стоит около 2$.
Кабель Sony EC450 , 100 см - будем обозначать его SO3. Шёл когда-то в комплекте с некоторыми одноимёнными устройствами. Толстый и тугой, с ферритовыми кольцами. Встречается в продаже редко.
Кабель от батарейного блока Xiaomi , 22 см - будем обозначать его XI1. Идёт в комплекте с батарейными блоками. Плоский, гибкий. Внешний вид не очень впечатляет, т.к. ему уже полтора года.
Кабель noname - будем называть его QC1, 200 см. Именно такой кабель продаётся только у одного продавца (он же ). Возможно, им и производится. Контакты Data уже замкнуты, кабель предназначен только для зарядки. Средняя толщина, гибкий. Это универсальный кабель для активации быстрой зарядки (если она поддерживается устройством) на любых ЗУ. У этого же продавца есть аналогичные кабель на 3 и 5 метров, как micro-USB, так и Lightning (для устройств Apple). Цены выше среднего.
Кабель noname - будем называть его QC2, 65-180 см, «пружинка». Продавец и производитель тот же, что и у предыдущего кабеля. Контакты Data уже замкнуты, кабель предназначен только для зарядки. Средняя толщина, гибкий.
Кабель ASUS - будем называть его AS1, 100 см. Идёт в комплекте с некоторыми устройствами ASUS (в конкретном случае Nexus 7 2013), продаётся отдельно. Средняя толщина, гибкий.
Кабель noname - будем называть его QC3, 40 см. Продаются в магазине Fasttech. Есть маркировка 18 AWG на кабеле. Средняя толщина. Контакты Data уже замкнуты, кабель предназначен только для зарядки. Стоит неприлично дёшево - около 1$.
А теперь чистокровные приблуды (или кабели из подвалов дядюшки Ляо). Их просто сотни разных видов. Продаются они везде, и онлайн, и оффлайн. И даже в магазинах авторитетных ритейлеров их можно найти. Часто стоят очень дешево. Для теста возьму 8 разных штук. У меня дома есть коробка, где лежит штук 50 разных micro-USB кабелей, которые я заказывал в разное время (забегая вперед, эта коробка с «мусорными» по тестам кабелями). Очень часто продаются под брендом (конечно, контрафакт) Samsung и пр.
Кабель noname - будем называть его CN1, 23 см. Тройной - microUSB, Lightning, Apple 30-pin. Тканевая оплётка. Толщина средняя, гибкий.
Кабель noname - будем называть его CN2, 300 см. Тканевая оплётка. Толщина средняя, гибкий.
Кабель noname - будем называть его CN3, 100 см. Тонкий, гибкий.
Кабель noname - будем называть его CN4, 100 см. Плоский, гибкий.
Кабель noname - будем называть его CN5, 80 см. Упругий.
Кабель noname - будем называть его CN6, 200 см. Тканевая оплётка. Плоский, гибкий.
Кабель noname - будем называть его CN7, 100 см. Толстый, гибкий.
Кабель noname - будем называть его CN8, 100 см. Маркировка на кабеле 26 AWG / 28 AWG.
Падение мощности
Подключим резистор и замерим мощность сразу на выходе из ЗУ - 10,2 Вт. Напряжение 5,17 В, сила тока 1,97 А.
Теперь замерим мощность на конце кабелей и сведём все результаты в диаграмму.
LG1 8,82 Вт (4,82 В, 1,83 А)
TR1 8,34 Вт (4,69 В, 1,78 А)
QC1 8,33 Вт (4,71 В, 1,77 А)
SO1 7,97 Вт (4,58 В, 1,74 А)
SO2 8,19 Вт (4,63 В, 1,77 А)
SO3 7,42 Вт (4,62 В, 1,68 А)
QC3 8,87 Вт (4,85 В, 1,83 А)
QC2 8,22 Вт (4,68 В, 1,78 А)
AS1 8,19 Вт (4,63 В, 1,77 А)
XI1 8,27 Вт (4,75 В, 1,74 А)
CN1 8,9 Вт (4,84 В, 1,84 А)
CN2 4,56 Вт (3,48 В, 1,31 А)
CN3 5,42 Вт (3,79 В, 1,43 А)
CN4 5,34 Вт (3,76 В, 1,42 А)
CN5 5,73 Вт (3,90 В, 1,47 А)
CN6 5,84 Вт (3,92 В, 1,49 А)
CN7 5,18 Вт (3,7 В, 1,4 А)
CN8 7,83 Вт (4,55 В, 1,72 А)
Итак, мы видим плохой результат у подавляющего большинства дешевых и безымянных кабелей. Только кабель CN1 удивил. Я им никогда не пользовался после покупки, просто заказал до кучи.
Теперь замерим, с какой силой тока будет заряжаться смартфон Samsung Galaxy S5 (уровень заряда 50%). Конечно, это не лабораторное исследование, но какую-то информацию даст. Контроллер заряда в устройствах работает по своему алгоритму. Тестер во всех случаях показывал выходное напряжение около 5,2 В, так что будет рассматривать только силу тока.
Результат соотносится с предыдущим тестом. Фирменные кабели показывают достойный результат. Дешевые и безымянные кабели показывают невероятно низкий результат. Например, сила тока с кабелем LG в 4,5 (!) раза больше, чем с самых плохим безымянным кабелем. Фирменные кабели Sony демонстрируют посредственный результат.
Для уточнения результата возьмём другое устройство - батарейный блок Xiaomi (практически разряжен). Посмотрим, какие результаты кабели покажут с ним.
Картина повторяется.
Качественными кабелями можно считать: LG, Xiaomi, QC1, QC2, QC3, Tronsmart, CN1. Кабели Sony и Asus показывают средний результат, для фирменных кабелей это не очень хорошо. Остальные безымянные кабели - это 90% (грубо говоря) того, что вам пытаются продать за дешево, полный хлам.
Apple Lightning
В своё обзор я не включил тест кабелей с разъёмом Apple Lightning, потому что у меня не было нужного переходника для подключения резистора. Но в реальных тестах с устройствами кабели ведут себя идентично описанному. У меня два оригинальных кабеля надорваны, как это обычно бывает с кабелями от Apple, у основания. С ними проблем нет. А вот 3 купленных кабеля в диапазоне от 2$ до 5$ показывают существенную просадку по силе тока. Один так вообще выдаёт только 0,26 А. Это не значит, что нужно бежать и покупать кабель от Apple за 20$. За 20$ и рваные у основания кабели компания Apple заслуживает только смачный плевок в лицо. Просто нужно подобрать правильный и проверенный кабель (я думаю, что на профильных форумах рекомендаций уже достаточно). А я в экстренных случаях пользуюсь вот таким переходничком за несколько центов:
Никаких проблем. В комбинации с кабелем LG заряжает iPad и iPhone не хуже оригинальных кабелей.
Выводы
Никогда не покупайте кабели не от авторитетных брендов (LG, Samsung, HTC, Lenovo и пр.), если вы чётко не знаете, что именно хотите. Кабель должен быть толстым и тугим (конечно, есть исключения - в обзоре вы ознакомились с кабелем QC1, QC2 и Xiaomi). Если у вас есть подозрение, что это подделка, например, очень низкая цена в оффлайн - просто не покупайте такой кабель.Все другие кабели можно покупать только в том случае, если вы чётко знаете, что это кабель качественный (его кто-то тестировал). Никогда не слушайте советов консультантов: «А вот возьмите наш фирменный брендированный кабель ЕвросетьСвязнойКабель, его все берут и довольны». Пока консультант вам не покажет замеры этого кабеля тестером, его слова ничего не стоят. Никогда не ориентируйтесь на рейтинг покупателей при покупке кабелей, например, на Алиэкспресс. Если вы видите кабель Samsung с ценой 1$, несколько тысяч заказов и рейтинг покупателей 98%, то с большой долей вероятности этот кабель обычный поддельный хлам.
Если конкретизировать, то одним из самых оптимальных кабелей является кабель от LG. Его можно купить в двух расцветках оффлайн практически в любом салоне связи или онлайн (на eBay и он стоит от 2$ до 3$). Если вам нужен длинный кабель (2, 3, 5 метров), то присмотритесь к кабелям от магазина (он же )- цена немного выше обычного, но вы знаете, за что платите. Если вам нужно несколько кабелей разной длины, то покупайте наборы кабелей от Tronsmart (их в онлайн магазинах полно). Если вам нужен короткий кабель для батарейного блока, то, например, возьмите дешевый кабель от Fasttech.
P.S. Забыл написать небольшое замечание по поводу кабелей с замкнутыми контактами Data из обзора (три штуки). Эти кабели ещё могут быть интересны тем, кто заряжает устройства от ноутбука. С этими кабелями многие устройства думают, что подключены к ЗУ, а не компьютеру, и начинают потреблять ток на максимуме своего потребления. USB порты ноутбука отдадут всё, что умеют. Например, мой ноутбук ASUS с такими кабелями легко отдаёт 1,5 А, хоть в спецификациях это не значится. При этом старенький Lenovo ограничивается 0,5 А в любом случае.
P.S. II. А знаете, какой самый популярный micro-USB кабель на Aliexpress? . 96% положительных отзывов из 21004! Любые цвета. Знакомо? Да, вы не ошиблись, это кабель CN4 из обзора.
Распиновка микро usb разъема для зарядки — коннектор шины USB появился примерно в начале 1990 годах, а его основное предназначение было использование в бытовой радиоаппаратуре. На сегодняшний день микро usb соединитель стал необычайно популярным не только в бытовых устройствах, но и в профессиональных устройствах мультимедиа. Однако, его «бытовые» истоки, четко вырисовываются в том, что данные соединители разъемного формата устанавливаются практически на любой аудио-видео аппаратуре без исключения.
Первые соединительные разъемы отличались от современных своими большими размерами, хотя его гнездо нормально устанавливалось в малогабаритные переносные устройства. Со временем размеры USB-разъемов приобрели компактные формы в различных вариантах, таких как MINI-USB, MICRO-USB и просто USB. Такие типы соединительных приборов давали возможность осуществлять его основное функциональное назначение. При этом существенно разнились габаритами и в удобстве использования от раннее созданного аналога.
Устройство и распиновка микро usb разъема для зарядки
Соединительный прибор микро usb состоит и пяти контактных площадок, к каждой площадке подведен монтажный провод в изоляции. Для точной ориентации коннектора при подключении в ответную часть разъема, на верхней его экранирующей части сделана специальная фаска на грани. Контактные площадки разъема пронумерованы цифрами от единицы до пяти, которые читаются справа налево. Для наглядности это показано на снимке ниже. Схема выполнения распайки микро usb разъема, а также предназначение изолированных друг от друга его контактов показаны в таблице:
Распиновка микро USB по цвету проводов
Экранирующая оболочка, служит так же в качестве провода, но на отдельную контактную площадку не припаяна.
Современные соединительные устройства типа микро usb коннектора, обладают достаточно хорошими эксплуатационными качествами и сравнительно небольшой ценой. Поэтому, учитывая наличие в торговле огромного количества различных соединительных проводов такого типа — ремонт такого вспомогательного оборудования проводится крайне редко. Но все же, если вам придется заменять бракованное гнездо коннектора, то распиновка микро usb разъема не доставит больших хлопот. Конструктивно грамотно выполненные micro USB-разъемы, даже не взирая на свои миниатюрные габариты они не позволят вам сделать грубых ошибок в монтаже.
Проблемы при зарядке различных устройств через USB часто возникают, когда используются нештатные зарядники. При этом зарядка происходит довольно медленно и не полностью либо вовсе отсутствует.
Следует сказать и о том, что зарядка через USB возможна не со всеми мобильными устройствами. Этот порт у них имеется только для передачи данных, а для зарядки применяется отдельный круглое гнездо.
Выходной ток в компьютерных USB составляет не больше пол-ампера для USB 2.0, а для USB 3.0 – 0,9 А. Ряду девайсов этого может быть недостаточно для нормального заряда.
Бывает, что в вашем распоряжении имеется зарядник, но он не заряжает ваш гаджет (об этом может сообщить надпись на дисплее или будет отсутствовать индикация заряда). Такое ЗУ не поддерживается вашим девайсом, и возможно это из-за того, что ряд гаджетов до начала процесса зарядки сканирует присутствие определенного напряжения на пинах 2 и 3. Для других девайсов может быть важным присутствие перемычки между этими пинами, а также их потенциал.
Таким образом, если устройство не поддерживает предлагаемый тип зарядника, то процесс зарядки не начнется никогда.
Чтобы девайс начал заряжаться от предоставленного ему зарядника, необходимо обеспечить на 2 и 3 пине USB, необходимые напряжения. Для разных устройств эти напряжения тоже могут отличаться.
Для многих устройств требуется, чтобы пины 2 и 3 имели перемычку или элемент сопротивления, номинал которого не больше 200 Ом. Такие изменения можно сделать в гнезде USB_AF, которое находится в вашем ЗУ. Тогда зарядку станет возможно производить стандартным Data-кабелем.
Гаджет Freelander Typhoon PD10 требует той же схемы подключения, но напряжение заряда должно быть на уровне 5,3 В.
В случае если у зарядника отсутствует гнездо USB_AF, а шнур выходит прямо из корпуса ЗУ, то можно припаять к кабелю штекеры mini-USB или micro-USB. Соединения необходимо произвести, как показано на следующей картинке:
Различная продукция фирмы Apple имеет такой вариант соединения:
При отсутствии элемента сопротивления номиналом 200 кОм на пинах 4 и 5 устройства фирмы Motorola не могут осуществить полный заряд.
Для зарядки Samsung Galaxy необходимо наличие перемычки на пинах 2 и 3, а также элемента сопротивления на 200 кОм на контактах 4 и 5.
Полный заряд Samsung Galaxy Tab в щадящем режиме рекомендуется производить при использовании двух резисторов номиналом 33 кОм и 10 кОм, как изображено на картинке ниже:
Такое устройство, как E-ten может заряжаться любым ЗУ, но лишь при условии, что пины 4 и 5 будут соединены перемычкой.
Такая схема реализована в кабеле USB-OTG. Но в этом случае необходимо использовать дополнительный переходник USB папа-папа.
Универсальное ЗУ Ginzzu GR-4415U и другие аналогичные устройства имеют гнезда с различным соединением резисторов для зарядки девайсов iPhone/Apple и Samsung/HTC. Распиновка этих портов выглядит так:
Чтобы зарядить навигатор Garmin, необходим тот же кабель с перемычкой на контактах 4 и 5. Но в этом случае устройство не может заряжаться во время работы. Для того чтобы навигатор мог подзаряжаться, необходимо заменить перемычку на резистор номиналом 18 кОм.
Для зарядки планшетов обычно необходимо 1-1,5 А, но как было упомянуто ранее, USB-порты не смогут нормально заряжать их, поскольку USB 3.0 выдаст максимум 900 мА.
В некоторых моделях планшетов для зарядки имеется круглое коаксиальное гнездо. Плюсовой пин гнезда mini-USB/micro-USB в таком случае не имеет соединения с контроллером заряда аккумулятора. По утверждениям некоторых пользователей таких планшетов, если соединить плюс от гнезда USB с плюсом коаксиального гнезда перемычкой, то зарядка может осуществляться через USB.
А можно и изготовить переходник для подключения в коаксиальное гнездо, как показано на рисунке ниже:
Вот схемы перемычек с указанием напряжения и номиналов резисторов:
В итоге, чтобы осуществлять зарядку различных гаджетов от неродных ЗУ необходимо убедиться в том, что зарядка выдает напряжение 5 В и ток не меньше 500 мА, и внести изменения в гнезде или штекере USB согласно требованиям вашего устройства.
Удобное хранение радиодеталей
Здравствуйте Хабра-господа и Хабра-Дамы!
Думаю некоторым из Вас знакома ситуация:
«Автомобиль, пробка, N-ый час за рулем. Коммуникатор с запущенным навигатором уже 3-й раз пиликает об окончании заряда, несмотря на то что все время подключен к зарядке. А Вы, как на зло, абсолютно не ориентируетесь в этой части города.»
Далее, я расскажу о том, как имея в меру прямые руки, небольшой набор инструментов и немного денег соорудить универсальную (подходящую для зарядки номинальным током, как Apple, так и всех остальных устройств), автомобильную USB зарядку для Ваших гаджетов.
ОСТОРОЖНО: Под катом много фото, немного работы, никакого ЛУТ и нет хеппи энда (пока нет).
Автор, нафига все это?
Некоторое время назад со мной приключилась история описанная в прологе, китайский usb-двойник, абсолютно бессовестно дал разрядиться моему смарту во время навигации, из заявленных 500mA он выдавал около 350 на оба сокета. Надо сказать я был очень зол. Ну да ладно - сам дурак, решил я, и в этот же день, вечером, был заказан на eBay автомобильный зарядник на 2А, который почил в недрах китайско-израильской почты. По счастливой случайности, у меня завалялась платка конвертор DC-DC step down с выходным током до 3-х А и я решил на ее базе собрать себе надежный и универсальный зарядник для автомобиля.Немного о зарядных устройствах.
Большинство зарядных устройств, которые присутствуют на рынке, я бы поделил на четыре типа:
1. Яблочные - заточенные под Apple-устройства, снабженные небольшой зарядной хитростью.
2. Обычные - ориентированные на большинство гаджетов, которым достаточно закороченных DATA+ и DATA- для потребления номинального тока заряда (тот, что заявлен на зарядном устройстве Вашего гаджета).
3. Бестолковые - у которых DATA+ и DATA- висят в воздухе. В связи с этим, Ваше устройство решает, что это USB-хаб или компьютер и не потребляет более 500 mA, что отрицательно сказывается на скорости заряда или вообще в отсутствии оного под нагрузкой.
4. Хитро%!$&е - так как внутри у них установлен микроконтроллер, который сообщает устройству, что то из разряда того, что небезызвестный герой Киплинга сообщал животным - «Мы с тобой одной крови, ты и я», проверяет оригинальность зарядки. Для всех же остальных устройств они являются ЗУ третьего типа.
Последние два варианта, в силу понятных причин, считаю не интересными и даже вредными, поэтому сосредоточимся на первых двух. Поскольку наша зарядка должна уметь заряжать, как яблочные так и все остальные гаджеты мы используем два выхода USB, один будет ориентирован на Apple - устройства, второй на все остальные. Замечу лишь, что если Вы по ошибке подключите гаджет к не предназначенной для него USB розетке, ничего страшного не произойдет, просто он будет брать те же пресловутые 500mA.
Итак, цель: " Немного поработав руками получить универсальную зарядку для машины."
Что нам понадобится
1.Для начала, разберемся с током заряда, обычно, это 1А для смартфонов и около 2-х Ампер для планшетов (кстати мой Nexus 7, почему то из своей же зарядки не берет более 1.2А). Итого для одновременной зарядки средних планшета и смартфона нам потребуется ток 3А. Значит конвертер DC-DC, что у меня имеется в наличии вполне подойдет. Должен признать, что конвертер на 4А или 5А для данных целей подошел бы лучше, для того что бы тока хватало на 2 планшета, но компактных и недорогих решений так и не нашел, да еще и время поджимало.Поэтому я использовал то что было:
Входное напряжение: 4-35В.
Выходное напряжение: 1.23-30В (регулируется потенциометром).
Максимальный ток на выходе: 3А.
Тип: Step Down Buck converter.
2. USB розетка, я использовал двойную, которую выпаял из старого USB-хаба.
Так же можно использовать обычные сокеты от USB удлинителя.
3. Макетная плата. Для того что бы припаять к чему-нибудь USB розетку и собрать простенькую схему зарядки для Apple.
4. Резисторы или сопротивления, кому как больше нравится и один LED. Всего 5-ть штук, 75 кОм, 43 кОм, 2 номиналом 50 кОм и один на 70Ом. На первых 4-х как раз и строится схема зарядки Apple, на 70 Ом я использовал для ограничения тока на светодиоде.
5. Корпус. Я нашел в закромах родины футляр от фонарика Mag-Lite. Вообще, идеально бы подошел футляр от зубной щетки черного цвета, но я такового не нашел.
6. Паяльник, канифоль, припой, кусачки, дрель и час свободного времени.
Собираем зарядку
1. Первым делом я закоротил между собой выводы DATA+ и DATA- на одном из сокетов:
*Прошу прощение за резкость, встал рано и телу хотелось спать, а мозгу продолжения эксперимента.
Это как раз и будет наша розетка для не яблочных гаджетов.
2. Отрезаем нужный нам размер макетной платы и размечаем и сверлим в ней отверстия под крепежные ножки USB розетки, параллельно проверяя, что контактные ножки у нас совпадают с отверстиями в плате.
3. Вставляем сокет, фиксируем и припаиваем к макетной плате. Контакты +5В первой(1) и второй(5) розетки замыкаем между собой, так же поступаем и с контактами GND(4 и 8).
Фото только для пояснения, контакты пропаиваются уже на макетной плате
4. Распаиваем на оставшиеся два контакта DATA+ и DATA- следующую схему:
Для соблюдения полярности пользуемся распиновкой USB:
У меня получилось так:
Не забываем подстроить напряжение на выходе, при помощи отвертки и вольтметра задаем 5 - 5.1В.
Так же я решил добавить индикацию к цепи питания USB, паралельно к +5V и GND припаял желтый лед с резистором на 70Ом для ограничения тока.
Убедительная просьба к людям с тонкой душевной организации и прочим любителям прекрасного: «Не смотрите следующую картинку, ибо пайка кривая.»
Я смелый!
5. Фиксируем плату конвертер на нашей макетной плате. Я это осуществил при помощи ножек от все тех же резисторов, запаяв их в контактные отверстия на плате конвертера и на макетной плате.
6. Припаиваем выходы конвертера к соответствующим входам на USB-сокете. Соблюдаем полярность!
7. Берем корпус, размечаем и сверлим отверстия под крепление нашей платы, размечаем и вырезаем место под USB розетку и добавляем отверстия для вентиляции напротив микросхемы конвертера.
Крепим макетную плату болтами к корпусу и получаем вот такую коробочку:
В Машине это выглядит так:
Тесты
Далее, я решил проверить реально ли мои устройства будут считать, что они заряжаются от родной зарядки. А заодно замерить и токи.Питание обеспечено БП от старого принтера 24В 3.3А.
Ток я замерял перед выходом на USB.
Забегая вперед скажу, все имеющиеся у меня устройства зарядку признали.
К USB розетке номер один (которая предназначена для разных гаджетов) я подключал:
HTC Sensation, HTC Wildfire S, Nokia E72, Nexus 7, Samsung Galaxy ACE2.
Для Sensation и Nexus 7 я проверил время зарядки, начинал с 1% и заряжал до 100%.
Смартфон зарядился за 1 час 43 минуты (батарейка Anker на 1900 mAh), должен заметить, что от стандартной зарядки он заряжается около 2-х часов.
Планшет же зарядился за 3 часа 33 минуты, что на пол часа дольше чем зарядка от сети (Одновременно заряжал только одно устройство).
Чтобы оба Android устройства брали из зарядки максимум, мне пришлось спаять небольшой переходничок(который подключал к apple USB), к нему подключен HTC Sensation.
К USB розетке номер два я подключал: Ipod Nano, Ipod Touch 4G, Iphone 4S, Ipad 2. Поскольку Nano заряжать такой штукой смешно - он у меня максимум 200 mA брал, проверял Touch 4g и IPad. Ipod заряжался 1 час 17 минут с нуля и до 100%(правда вместе с IPAD 2). Ipad 2 заряжался 4 часа и 46 минут (один).
Как Вы видите Iphone 4S с удовольствием потребляет свой номинальный ток.
Кстати, Ipad 2 меня удивил, он абсолютно не чурался схемы с закороченными дата контактами и потреблял абсолютно те же токи, что и от предназначенного для него сокета.
Процесс зарядки и выводы
Для начала напомню, что все устройства в которых используют литиевые аккумуляторы имеют в наличии контроллер заряда. Работает он по следующей схеме:
График усреднен и может варьироваться для разных устройств.
Как видно из графика, в начале зарядного цикла контроллер позволяет заряжать максимально допустимым током для Вашего устройства и постепенно снижает ток. Уровень заряда определяется по напряжению, так же контроллеры мониторят температуру и отключают зарядку при высоких значениях последней. Контроллеры заряда могут находится в самом устройстве, в аккумуляторе или в зарядном устройстве (очень редко).
Подробней о зарядке литиевых элементов можно почитать .
Собственно тут мы и подошли к моменту почему этот топик называется: «Попыткой номер раз». Дело в том, что максимум, что у меня получилось выжать из зарядки это: 1.77А
Ну а причина, на мой взгляд, не оптимально подобранная катушка индуктивности, которая в свою очередь не дает Buck - конвертору выдать свой максимальный ток. Думал ее заменить, но инструмента для пайки SMD у меня нет и в ближайшее время не предвидится. Это не ошибка проектировщиков платы с ebay, это просто особенность данной схемы так как она ориентированна на различные входящие и исходящие напряжения. При подобных условиях просто невозможно выдавать максимальный ток на всем диапазоне напряжений.
В итоге, я получил устройство, которое способно заряжать два смартфона одновременно или один планшет в автомобиле за вменяемое время.
В связи с вышесказанным было решено оставить эту зарядку как есть и собрать новую, полностью своими руками, на базе более мощного конвертора LM2678,
который в перспективе, сможет «накормить» два планшета и смартфон одновременно (5А на выходе). Но об этом уже в следующий раз!