Ta strona używa ciasteczek (plików cookies), dzięki którym może działać lepiej. Dowiedz się więcejRozumiem i akceptuję
Testy SSLW przypadku problemów z działaniem bloga proszę o kontakt na adres web@forbot.pl lub na forum.

Kurs elektroniki II – #10 – przetwornice impulsowe

Elektronika 10.05.2016 Futrzaczek

KursElektroniki2_10Nadszedł czas, aby na łamach kursu elektroniki rozszerzyć temat zasilania układów.

Teraz zajmiemy się przetwornicami impulsowymi, które są alternatywą dla używanych przez nas wcześniej stabilizatorów liniowych. Przekonasz się, że ich możliwości są zdecydowanie większe!

Nawigacja serii artykułów:
« poprzednia częśćnastępna część »

» Pokaż/ukryj cały spis treści «

Kup zestaw elementów i zacznij naukę w praktyce! Przejdź do strony dystrybutora »

Stabilizatory linowe – szybka powtórka

Stabilizatory liniowe utrzymują stałe napięcie wyjściowe dzięki elementowi (np.: tranzystorowi), na którym odkłada się nadmiar napięcia. Układ regulacyjny stale nadzoruje napięcie wyjściowe i koryguje spadek napięcia na tym elemencie. Wiąże się to z pewnymi zaletami:

  • brak zakłóceń wprowadzanych przez stabilizator do zasilania,
  • niska cena i prostota działania.

Niestety, ma to również znaczące wady:

  • nadwyżka napięcia jest zamieniana na ciepło,
  • nie ma możliwości podnoszenia napięcia.
Przykładowy stabilizator 7805

Przykładowy stabilizator 7805

Rozwiązaniem alternatywnym jest zastosowanie przetwornicy impulsowej. Jak sama nazwa sugeruje, wykorzystuje ona pracę impulsową. Nie będziemy tutaj szczegółowo omawiać różnych typów przetwornic, skupimy się na parametrach oraz wykorzystywaniu gotowych modułów.

Więcej informacji o stabilizatorach liniowych
znaleźć można w 8 części kursu elektroniki (poziom I).

Przetwornica impulsowa – zasada działania

Zacznijmy od prostego zjawiska fizycznego, które jest podstawą działania wielu przetwornic impulsowych: samoindukcji. Wyobraź sobie cewkę, przez którą płynie prąd, np. z baterii.

Gdy przerwiemy ten obwód, to prąd nagle przestanie płynąć. Jednak w polu magnetycznym, wyindukowanym wokół cewki, zgromadzona jest pewna energia, która musi znaleźć ujście.

Zanikające pole magnetyczne powoduje powstawanie napięcia na zaciskach cewki. To napięcie „próbuje podtrzymać” przepływ prądu przez cewkę. Oczywiście, energia pola magnetycznego zanika i po chwili zanika również to napięcie, zwane napięciem samoindukcji.

Przykład ten pokazany został na poniższej animacji:

Animacja ilustrująca powyższe zjawisko.

Animacja ilustrująca powyższe zjawisko.

Kontrolując płynący przez cewkę prąd oraz czasy przełączania
jesteśmy w stanie kontrolować napięcie samoindukcji.

Samoindukcja ma również swoje niepożądane oblicze, które pojawia się np. podczas wyłączania przekaźnika zasilanego tranzystorem. Indukujące się wtedy napięcie może mieć wartość tak dużą, że uszkodzi ono tranzystor.

Z tego powodu, równolegle do elementów indukcyjnych montuje się diody krzemowe (lub inne elementy zabezpieczające), na których energia ta zostaje wytracona.

Przetwornica podwyższająca/obniżająca napięcie

Przetwornica impulsowa, to układ elektroniczny zawierający cewkę, którą się cyklicznie dołącza i odłącza od źródła zasilania. Jeżeli indukowane w niej napięcie dodaje się do napięcia wejściowego, to uzyskamy układ podwyższający napięcie.

Jeżeli zaś tak włączymy cewkę, aby indukowane w niej napięcie się odejmowało od zasilającego, wówczas będzie to układ obniżający napięcie.


Z takim układem jest jednak spory problem: cewka wymaga cyklicznego ładowania prądem. W tym czasie nie może zasilać odbiornika dołączonego do wyjścia. Dlatego potrzebny jest kondensator, który będzie filtrował te tętnienia i utrzymywał stałe napięcie wyjściowe.

Filtracja nie jest idealna – napięcie wyjściowe zawsze tętni. Nadmierny poziom tych zakłóceń może być przyczyną nieprawidłowego działania układu, np. zawieszania się mikrokontrolera (więcej informacji na końcu artykułu).

Zestaw elementów do przeprowadzenia ćwiczeń

Gwarancja pomocy na forum dla osób, które kupią poniższy zestaw!

Elementy konieczne do wykonania ćwiczeń zebrane zostały w gotowe zestawy, które można nabyć w Botlandzie. W wygodnym kuferku znajdziecie ponad 160 części elektronicznych!


Kup w Botlandzie »

Zastosowanie przetwornic

Przetwornice służą do konwersji napięcia stałego. Czynią to z dużą sprawnością, czyli straty mocy są niewielkie. Dzięki temu, idealnie nadają się do układów zasilanych z baterii.

Przydają się, gdy przykładowo elektronika robota jest zasilana napięciem 5V,
zaś podzespoły wykonawcze z akumulatora 12V.

Zakładając, że elektronika pobiera 200mA, daje to moc 5V · 200mA = 1W. Gdyby do obniżenia napięcia użyć stabilizatora 7805, pobrana z akumulatora moc wyniosłaby 12V · 200mA = 2,4W. Moc, której nie pobierze odbiornik, czyli 1,4W, zostanie zamieniona na ciepło, a stabilizator będzie bardzo gorący.

W przypadku użycia przetwornicy, sytuacja wygląda znacznie lepiej. Dla przykładowego modułu o sprawności 90%, moc pobrana z akumulatora to 1,11W, czyli straty wyniosą zaledwie 0,11W.

Temperatura modułu podniesie się praktycznie niezauważalnie.

Przetwornice są również nieodzowne, jeżeli zachodzi konieczność podniesienia napięcia. Przykładowo, gdy w urządzeniu znajduje się akumulator litowo-jonowy o napięciu 3,6V oraz wyświetlacz LCD, który jest przystosowany do zasilania napięciem 5V.

Na ogół, podnoszenie napięcia odbywa się z mniejszą sprawnością niż jego obniżanie. Dlatego lepiej mieć wysokie napięcie zasilające, które będzie redukowane do odpowiedniej wartości, niż niskie, które zostanie podniesione.

Istnieją również układy, które potrafią automatycznie się przełączać (między konfiguracją obniżającą, a podwyższającą), aby uzyskać zadane napięcie wyjściowe. Nadają się idealnie do pracy w układach, gdzie napięcie zasilania (np. 3,6V) niewiele różni się od żądanego (np. 3,3V).

Moduł Pololu S7V7F5 – przetwornica step-up/step-down

W komplecie części do kursu elektroniki znajduje się niewielka płytka z trzema wyprowadzeniami. Jest to bardzo mały układ scalony z kilkoma niezbędnymi elementami dyskretnymi (kondensatory, cewka). Całość stanowi kompletną przetwornicę impulsową.

Przetwornica S7V7F5. Źródło zdjęcia: POLOLU (strona producenta).

Przetwornica S7V7F5. Źródło zdjęcia: POLOLU (strona producenta).

Najważniejsze z parametrów:

  • napięcie wejściowe: 2,7V – 11,8V,
  • napięcie wyjściowe: 5V nieregulowane, maksimum 5,2V,
  • sprawność: opisana wykresem (omówiony niżej),
  • maksymalny prąd wyjściowy: 1A przy pracy obniżającej, 0,5A przy pracy podwyższającej – wartości te są zalecane przed producenta całego modułu.,
  • zabezpieczenie przed przegrzaniem.

Płytka posiada miejsce na wlutowanie złącza 3 pinowego:

Wyprowadzenia S7V7F5.

Wyprowadzenia S7V7F5.

Ich zastosowanie jest następujące:

  • VIN – wejście dla szyny dodatniego napięcia ze źródła zasilania,
  • GND – masa układu,
  • VOUT – wyjście dla szyny dodatniej – 5V.

Zbieżność z wyprowadzeniami stabilizatorów typu 78xx nie jest tutaj przypadkowa.
Ten moduł podłącza się w identyczny sposób!

Jak wynika z wcześniej przedstawionych parametrów, jest to przetwornica, która potrafi zarówno obniżać, jak i podnosić napięcie. Dzięki temu niezależnie od napięcia wejściowego, na wyjściu otrzymamy dokładnie 5V.

Wykresy sprawności przetwornicy

Pora wrócić do wcześniej wspomnianych wykresów, z których możemy odczytać najwięcej na temat charakterystyki tej przetwornicy. Pierwszy wykres przedstawia sprawność przetwornicy, w zależności od napięcia zasilającego. Jak widać w konfiguracji obniżającej sprawność ta jest znacznie wyższa.

Pololu_S7V7F5

Co w praktyce daje nam powyższy wykres? Powinniśmy rozumieć go tak, że im wyższe będzie napięcie wejściowe, tym więcej prądu możemy pobrać z przetwornicy. Natomiast, jeśli nasz układ będzie pobierał stosunkowo mało prądu, to nie musimy się aż tak bardzo przejmować napięciem wejściowym dostarczanym do przetwornicy.

Oczywiście należy pamiętać o wartościach granicznych dla prądów i napięć.

Maksymalny prąd wyjściowy również nie jest określony jedną liczbą. Swoje maksimum osiąga dla napięcia wejściowego ok. 6V i spada dla innych napięć. Informację tę możemy również odczytać z drugiego wykresu:

Pololu_S7V7F5_2

Takie wykresy w notach katalogowych spotyka się bardzo często,
dlatego warto umieć się nimi posługiwać.

Przetwornica – doświadczenie praktyczne

Przetestujmy, jak zachowuje się moduł przetwornicy w sytuacji, gdy napięcie wejściowe jest inne niż 6V, którego dostarcza komplet czterech baterii. Elementy potrzebne do wykonania tego zadania:

  • płytka stykowa,
  • przewody połączeniowe,
  • koszyk na baterie 4xAA (+ baterie),
  • moduł przetwornicy S7V7F5,
  • dwa rezystory 330Ω,
  • dwie diody świecące,
  • cztery diody 1N4148,
  • cztery przełączniki,
  • multimetr.

Schemat połączeń:

Schemat układu do testowania przetwornicy

Schemat układu do testowania przetwornicy.

Zestaw układ na płytce stykowej, na przykład tak, jak na zdjęciu. Pamiętaj, aby przestawić multimetr w tryb pomiaru napięcia stałego. Zwróć też szczególną uwagę na odpowiednie podłączenie modułu przetwornicy!

Działanie układu bez wciskania przycisków.

Działanie układu bez wciskania przycisków.

Połączenia między kolejnymi przyciskami/diodami zostały wykonane z odciętych nóżek rezystorów (dlatego są słabiej widoczne na zdjęciu).

Jeśli układ został złożony poprawnie, to na wyjściu powinniśmy otrzymać 5V. Diody świecącej mają za zadanie jedynie obciążyć wyjście przetwornicy prądem ok. 20mA. Natomiast wciśnięcie przycisków powoduje zwarcie każdej diody krzemowej i podniesienie napięcia wejściowego dla przetwornicy o ok. 0,7V. Miernik pozwala na sprawdzenia napięcia wyjściowego podczas zmian napięcia wejściowego.

przetwornica_1_2

Działanie układu z jednym wciśniętym przyciskiem.

Sprawdź, czy i jak zmiana wejścia wpływa na napięcie wyjściowe – swoimi spostrzeżeniami podziel się w komentarzach do artykułu!

Parametry przetwornic impulsowych

Teraz, gdy sprawdziliśmy zachowanie układu w praktyce warto poznać najważniejsze parametry tych niezwykle przydatnych modułów. Przetwornicę impulsową, jak każdy układ zasilający, można opisać kilkoma podstawowymi właściwościami. Oto, moim zdaniem, najważniejsze z nich:

Napięcie wyjściowe – może być stałe (nieregulowane) bądź ustawiane w pewnym przedziale. Jeżeli jest stałe, producent powinien podać z jakim błędem jest ono ustalone, np. 5V +/- 0,2V. Podczas naszego eksperymentu użyliśmy przetwornicy właśnie, ze stałym napięciem wyjściowym.

Maksymalny prąd wyjściowy – prąd, jaki można w sposób ciągły pobierać z wyjścia przetwornicy. Będzie on zależny od napięcia wejściowego, wartość dla konkretnej sytuacji odczytamy z wykresu.

Napięcie wejściowe – w zależności od typu przetwornicy, musi być:

  • niższe od wyjściowego, jeżeli układ jest typu step-up (boost),
  • wyższe od wyjściowego, jeżeli układ jest typu step-down (buck).
  • wyższe bądź niższe, ale mieszczące się w przedziale (step-up/down lub SEPIC).

W przypadku dwóch pierwszych konfiguracji, producent musi określić również minimalne napięcie, jakie musi się odłożyć między wejściem i wyjściem przetwornicy. Jak było widać na wykresach, użyta przez nas przetwornica jest typu step-up/step-down, ponieważ radzi sobie zarówno z niższym, jak i wyższym napięciem.

W przypadku stabilizatorów liniowym, mówiliśmy tu o minimalnym spadku napięcia.

Trzecia konfiguracja ma podany przedział, w jakim musi mieścić się napięcie wejściowe. Decyzję o podniesieniu lub obniżeniu podejmie samodzielnie.

Oczywiście, należy uważać, by w którymkolwiek wypadku nie przekroczyć parametrów dopuszczalnych. Zwłaszcza, podanie zbyt wysokiego napięcia grozi bezpowrotnym zniszczeniem przetwornicy!

Sprawność – należy ją rozumieć jako stosunek mocy wyjściowej do wejściowej. Różnica między tymi mocami to straty, które wydzielą się w postaci ciepła. Wyrażana jest w procentach.

Im bliższa jest wartości 100%, tym lepiej dla nas.

Ponadto, sprawność zależy od warunków pracy. Dlatego należy uważnie studiować noty katalogowe producentów w poszukiwaniu wykresów. Może się okazać, że bardzo droga przetwornica ma parametry gorsze od znacznie tańszej, zoptymalizowanej pod kątem pracy przy innym napięciu zasilania.

W przypadku stabilizatorów liniowych, sprawność zależy od różnicy między napięciem wejściowym i wyjściowym. Im ta różnica jest większa, tym większą moc musimy wytracić w układzie. Dla stabilizatora liniowego, rozważanego w poprzednim akapicie, sprawność wyniosła zaledwie 42%.

Prosta, zapasowa ładowarka USB

Moduł przetwornicy impulsowej, dostarczający stabilizowanego napięcia wyjściowego 5V, jest idealny do zbudowania prostej ładowarki USB. Do zasilenia posłuży nam koszyk baterii. Za pomocą gniazda USB można ładować dowolne urządzenie do tego przystosowane, np. telefon.

W ten sam sposób działają niektóre powerbanki!

Tym razem potrzebujemy:

  • płytki stykowej i przewodów połączeniowych,
  • koszyka dla baterii 4xAA (z bateriami),
  • modułu przetwornicy S7V7F5,
  • gniazda USB do płytek stykowych,
  • dwóch kondensatorów 100nF,
  • dwóch kondensatorów 220μF,
  • rezystora 1kΩ,
  • diody świecącej,
  • ładowanego urządzenia wraz z odpowiednim przewodem (brak w zestawie).

Łączymy je bardzo prosto:

Schemat ładowarki USB

Schemat ładowarki USB.

Montując układ na płytce stykowej zadbaj o to, aby C1 i C2 były możliwie blisko przetwornicy, a C3 i C4 blisko złącza USB. Włączenie zasilania układu będzie sygnalizowała dioda LED.

Zwróć szczególną uwagę na prawidłowe połączenie przewodów do gniazda.
Pomyłka grozi uszkodzeniem urządzenia.

Złożona ładowarka może wyglądać następująco:

Ładowanie może trwać długo, ponieważ urządzenie wykryje jedynie napięcie na liniach zasilających, bez dodatkowych sygnałów. W tym trybie pracy, pobór prądu z ładowarki nie będzie przekraczał 100mA. Ładowarki sieciowe wykonują dodatkowe zabiegi z liniami danych, np. łączą je ze sobą przez rezystor o niewielkiej wartości. Jest to znak dla kontrolera ładowania, że może ładować nominalnym prądem.

Współczesne urządzenia, w trybie szybkiego ładowania, potrafią pobierać nawet 1,5A – jest to prąd przekraczający możliwości naszej przetwornicy.

Z tej przyczyny, pokazana wyżej ładowarka służy
jedynie powolnemu, awaryjnemu ładowaniu.

Dla ciekawskich: zakłócenia od przetwornic

Jak wcześniej wspomniałem, przetwornice impulsowe wprowadzają zakłócenia do napięcia wyjściowego. Dokonam tutaj porównania dwóch układów: stabilizatora liniowego 7805 oraz opisanej wyżej przetwornicy. Obydwa będą pracowały w identycznych warunkach.

Układ testowy

Układ testowy.

Przez rezystor 330Ω będzie płynął niewielki prąd, rzędu 15mA. To wystarczy, aby zasymulować obciążenie. Kondensatory ceramiczne zostały dodane dla zapewnienia poprawnej pracy układu 7805. Zasilanie bateryjne izoluje od zakłóceń sieciowych, które mogłyby mieć znaczący wpływ na wynik obserwacji.

Do obserwacji zakłóceń wykorzystam oscyloskop. Ten przyrząd służy do wizualizacji napięcia w czasie. Innymi słowy, zachowuje się jak woltomierz, który bardzo szybko mierzy napięcie, a zebrane dane wyświetla w formie wykresu.

Oglądanie przebiegu czasowego napięcia wyjściowego odbywało się przy odcięciu napięcia stałego, wynoszącego około 5V. W ten sposób, doskonale widoczne są zakłócenia o amplitudzie kilkudziesięciu miliwoltów.

Celowo nie zmieniałem nastaw oscyloskopu przy zmianie badanego układu,
aby możliwe było wzrokowe porównanie ich właściwości.

Najpierw przebieg czasowy składowej zmiennej na wyjściu. W przypadku przetwornicy, mamy do czynienia z sygnałem piłokształtnym o wartości międzyszczytowej ok. 40mV i częstotliwości 25kHz. Jest to niewątpliwie częstotliwość przełączania cewki przez układ sterujący. Na wyjściu 7805 obserwujemy jedynie szum, generowany po części przez sam oscyloskop.

Znacznie ciekawsze od przebiegu czasowego jest widmo sygnału, czyli jego rozkład na poszczególne częstotliwości. Przetwornica generuje sporo zakłóceń o częstotliwości będącej wielokrotnością częstotliwości kluczowania, czyli 25kHz.

Jeżeli zasilany układ przetwarza sygnały o częstotliwości rzędu kilkudziesięciu kiloherców możemy mieć pewność, że te zakłócenia się do nich przedostaną.

W przypadku stabilizatora liniowego, mamy do czynienia z szumem i losowymi zakłóceniami, pochodzącymi od okolicznych urządzeń elektronicznych. Brak tutaj dominującej częstotliwości.

Podsumowanie

W tej części kursu elektroniki dowiedziałeś się, w jaki sposób działają przetwornice impulsowe oraz czym się charakteryzują. Zobaczyłeś, że z ich zasady działania wynika emitowanie zakłóceń. Dlatego nie należy unikać ich stosowania, lecz należy czynić to z rozwagą.

Stosowanie przetwornic impulsowych jest wskazane przede wszystkim tam, gdzie mamy do czynienia z układem pobierającym spory prąd, zasilanym z baterii lub akumulatorów. Zwłaszcza wtedy, gdy różnica napięć jest duża (jak w omawianym przykładzie z akumulatorem 12V) i straty mocy na stabilizatorze powodowałyby znaczące skrócenie czasu działania robota.

» Pokaż/ukryj cały spis treści «

Kup zestaw elementów i zacznij naukę w praktyce! Przejdź do strony dystrybutora »

Zagadnienie samodzielnego budowania przetwornic (nawet z gotowych układów scalonych) zostało pominięte celowo, ponieważ jest to zagadnienia skomplikowane, wykraczające poza zakres kursu i w tych czasach coraz mniej potrzebne początkującym.

Nie chcesz przeoczyć kolejnych części kursu? Skorzystaj z poniższego formularza i zapisz się na powiadomienia o nowych artykułach!

Autorzy: Michał (futrzaczek) Kurzela
Redakcja, zdjęcia: Damian (Treker) Szymański

Powiadomienia o nowych, darmowych artykułach!

Komentarze

bartosz94

20:50, 11.06.2016

#1

Witam!

Takie pytanko, jeżeli załóżmy w projekcie używam mikrokontrolera którego mogę zasilać napięciem np. 4V, mam 2 baterie 1,5V (razem 3V), stosuję przetwornicę która podwyższa mi napięcie do 4V, to czy te 4V mogę już podpiąć pod mikrokontroler? Czy może należałoby zastosować jakieś dodatkowe zabezpieczenie, aby mieć pewność, że to napięcie będzie ustabilizowane (bez żadnych "pików" które mogłyby spalić mikrokontroler)?

Pozdrawiam :)

Treker
Administrator

23:00, 11.06.2016

#2

bartosz94, 4V, to dość nietypowa wartość, ale pomińmy tę kwestię. Jeśli wykorzystasz przetwornicę podwyższającą napięcie to możesz spokojnie zasilać z niej mikrokontroler. Oczywiście należy dodać kondensatory, tak jak robi się to przy każdym innym źródle zasilania :)

adam30010

21:14, 13.06.2016

#3

Zauważyłem drobny błąd :P

W przypadku zasilania telefonu/tabletu samym 5V urządzenia pobierają do 500mA (wg standardu USB) - sprawdzone miernikiem na wielu różnych modelach i producentach zarówno telefonów jak i tabletów ;) Dodatkowo nie zawsze chodzi o rezystancję pomiędzy liniami danych, czasami jest konieczne połączenie potencjometryczne ;) Ale to jako ciekawostka. :)

Treker
Administrator

12:43, 14.06.2016

#4

adam30010 napisał/a:

Zauważyłem drobny błąd

Ale gdzie konkretnie ten błąd :)?

adam30010

22:14, 14.06.2016

#5

Cytat:

Ładowanie może trwać długo, ponieważ urządzenie wykryje jedynie napięcie na liniach zasilających, bez dodatkowych sygnałów. W tym trybie pracy, pobór prądu z ładowarki nie będzie przekraczał 100mA.

Ano tutaj :)

Nie widziałem czy gdzieś dałeś informację że niektóre przetwornice mogą odwrócić napięcie?

Żeby ktoś nieobeznany z tematem się nie naciął :P

Chumanista

23:46, 14.06.2016

#6

adam30010, ale to jest prawda. Bez negocjacji standard USB mówi 100mA. Po negocjacji 2.0 gwarantuje 500mA a 3 jeszcze więcej.

adam30010

0:19, 15.06.2016

#7

Chumanista Możesz podać jakieś źródło tej informacji? Bo przerzuciłem naprawdę setki sprzętów i nie trafiłem na taką sytuację by bez negocjacji urządzenie nie chciało brać więcej niż 100mA.

Mi jedynie świta że jednostka zasilania wynosi 100mA i każdy port ma do dyspozycji 5 jednostek zasilania (dla standardu 3.x, Battery Charge, Power Delivery więcej jednostek albo jednostka większa).

USB 2.0 bez negocjacji (np. podłączanie telefonu do zasilacza serwisowego, D+, D- w powietrzu) - prąd do 500 mA (różne urządzenia, różne marki, różne układy ładowania itp.). Po dorzuceniu obwodu negocjacji (z reguły rezystor pomiędzy D+ i D-, czasami układ potencjometryczny albo cały obwód negocjujący) prądy mogą być dużo większe (nawet kilku amperowe).

Treker
Administrator

8:27, 15.06.2016

#8

Cytaty chociażby z Wikipedii:

Cytat:

Prior to the Battery Charging Specification, the USB specification required that devices connect in a low-power mode (100 mA maximum) and communicate their current requirements to the host, which then permits the device to switch into high-power mode.

Tutaj jest też dobre wyjaśnienie tej kwestii 100mA: http://electronics.stackexchange.com/questions/5498/how-to-get-more-than-100ma-from-a-usb-port

Elvis

8:34, 15.06.2016

#9

Zgodnie ze standardem urzadzenia USB 2.0 nie moga pobierac wiecej niz 100mA zanim nie przejda konfiguracji. A ile w rzeczywistosci biora to juz zupelnie inna sprawa.

Dokumentacji jest calkiem sporo. przykladowy link: https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/4803

adam30010

19:23, 15.06.2016

#10

Hmmm no dobra, niech będzie:-)

Chodziło mi bardziej o opis standardu 1.0 bo nigdzie znaleźć tego nie mogę a nie opis implementacji producenta, ale wiadomo że jedno z drugim jest zwiazane.

Tak czy siak telefon podłączony pod taką przetworniczkę weźmie więcej niż 100 mA :-)

Mechano

20:09, 15.06.2016

#11

Chyba mówicie o dwóch różnych przypadkach. adam30010 mówi o urządzeniach które pobierają prąd czyli są slave'ami (dobre określenie?) na linii usb, natomiast reszta pisze o urządzeniach master czyli tych, które kontrolują prąd pobierany z, np komputera. Chociaż nawet niektóre telefony nie chcą pobierać prądu jeżeli nie ma nic na liniach danych. Dziwne, sam nie wiem.

adam30010

21:21, 15.06.2016

#12

Określenie dobre :)

Tylko mnie zainteresował temat czy jest określone w samym standardzie USB że 100mA. Bo nie mogłem znaleźć nigdzie opisu standardu :)

Ja osobiście nie spotkałem się z telefonem (ani tabletem) który by nie chciał pobierać w ogóle prądu. Najczęściej jest pobór po prostu ograniczony do 500mA. Czasami wystarczy zwarcie linii danych, w niektórych przypadkach rezystor na pomiędzy tymi liniami a czasami określone napięcie na określonej linii danych (połączenie potencjometryczne) by urządzenie zaczęło pobierać znacznie więcej. W niektórych przypadkach konieczny jest układ negocjujący z osprzętem (w zasadzie można powiedzieć że przetwornica) by układ brał nawet kilkadziesiąt wat.

marek1707

22:35, 15.06.2016

#13

Coś kiepsko szukałeś. Jak rozumiem nie zrobiłeś nigdy żadnego hosta lub urządzenia (device) USB bo takie podstawy miałbyś w małym palcu. A tak wyszło, że coś tam słyszałeś, że dzwonią, ale w którym kościele to już nie bardzo. Jeżeli nie jesteś pewien to daruj sobie powtarzanie opowieści o oporniczkach i "układach potenjcometrycznych". Albo coś wiesz, radzisz i wytykasz rzeczywiste błędy, albo nie wiesz i pytasz, albo.. bijesz pianę.

Wszystko leży na podstawowej stronie usb.org. Tu choćby bazowa specyfikacja 2.0:

http://www.usb.org/developers/docs/usb20_docs/

ale jeśli chcesz czegoś więcej np. o dużo bardziej skomplikowanym 3.0 (dopiero tam wychodzimy poza moc 2.5W), też znajdziesz.

Warto przez to przebrnąć jeśli chcesz mieć rzeczywistą wiedzę a nie, że coś tam "jedynie świta"...

Harnas

16:04, 16.06.2016

#14

adam30010 napisał/a:

Ja osobiście nie spotkałem się z telefonem (ani tabletem) który by nie chciał pobierać w ogóle prądu.

Lumia 820 :) Po uśpieniu/wyłączeniu PC-ta przestaje się ładować, chociaż inne telefony ładują sie dalej a Arduino dalej się świeci (więc napięcie jest).

adam30010

18:14, 16.06.2016

#15

Tę stronę znalazłem, nie udało mi się na niej znaleźć info o usb1.0.

No to fakt nie budowałem urządzenia usb (klienta albo hosta) za to naprawiłem duże ilości telefonów i tabletów. Dodam że usb2.0 może dostarczyć więcej niż 2.5w (port typu battery charge albo power deliviery). Port power deliviery może dostarczyć nawet 100w. Urządzenie które posiada zasilanie usb power delivery będzie potrzebować układu negocjujacego po drugiej stronie by pociągnąć taką moc (i tam są inne napięcia też a nie tylko 5v). Są też porty battery charge które są w stanie dać grubo ponad 1A (bliżej 2A niż 1A). Detekcja czy port USB jest portem battery charge odbywa się przez układ negocjujacy (host usb) albo w przypadku ładowarek poprzez odpowiednią rezystancji pomiędzy liniami danych (albo zwarciem tych linii że sobą ). Jeden producent sprzętów stosuje do detekcji portu battery charge przy użyciu detekcji odpowiedniego progu napięcia na d+ i d- realizowane przez układ potencjometryczny rezystorów (dzielnik napięcia). Zastosował to chyba tylko po to by ładowarki innych producentów nie były kompatybilne.

Jeśli na liniach danych nie ma nic, urządzenie będzie pobierało prąd do 500mA. Będzie wyświetlano że urządzenie jest podłączone ale bateria nie jest ładowana, albo nie będzie w żaden sposób sygnalizolać że jest podłączone. Mozecie śmiało te tezy posprawdzac przy użyciu zasilacza, amperomierza i rezystora (1k).

I zaznaczam że w dalszym ciągu chodzi mi o sytuację z kursu gdzie podłączamy telefon/tablet do zasilacza.

Harnas no to ciekawe, ja nigdy nie trafiłem takiego przypadku. No chyba że tylko nie pokazuje że się ładuje:-)

marek1707

23:20, 16.06.2016

#16

Nie wiem po co to wszystko piszesz, to i o wiele więcej jest zawarte w standardzie i każdy chcąc umieścić logo USB na swoim produkcie musi spełniać wszystkie wymagania dotyczące klasy w jakiej jego urządzenie pracuje.

Moc powyżej 2.5W dostępna jest wyłącznie ze źródeł klasy Charging Port:

http://www.usb.org/developers/docs/devclass_docs/BCv1.2_070312.zip

ale wciąż pracujemy wyłącznie na 5V. Prąd z takiego źródła może być max 5A, ale urządzenia klasy Portable Device (tablety, smartfony itp) nie mogą pobierać więcej jak 1.5A. A podłączone do Hosta 2.0 wszystko ma ograniczenie do 0.5A. Jeżeli spotkałeś urządzenia które w oczywisty lub jakiś magiczno-ukryty sposób nie spełniają specyfikacji, nie są to urządzenia USB, to proste. Mogą tak wyglądać poprzez użycie tych samych fizycznie złącz, ale do USB nie należą. Norma jest tu prosta i jasna.

W rozszerzeniu C jest zdefiniowanych kilka nowych klas i tam rzeczywiście można dostać zarówno większy prąd jak napięcie, ale znów: wszystko jest dokładnie opisane, z wąskimi tolerancjami elementów, dokładnymi przebiegami czasowymi negocjacji i bez żadnych przestrzeni do eksperymentów. Jesteś zgodny i dostajesz logo albo nie i - tu jest poważne ryzyko - spalasz podłączony układ jeśli jesteś hostem/ładowarką zrobionymi wg tego co się komuś wydawało. Dlatego przechodząc na złącza/kable USB-C trzeba bardzo uważać na wszelkich podejrzanych producentów, chińską taniochę czy urządzenia NoName.

Fajnie, że naprawiasz sprzęt, ale jeśli chcesz wiedzieć coś naprawdę (także o USB), czytaj źródła i specyfikacje standardów. Wszystkie inne dokumenty są już tylko pewną ich interpretacją a "odkrycia" i "ciekawostki" internetowych elektroników-dłubaczy to już w ogóle jakaś porażka.

Zobacz wszystkie komentarze (20) na forum

FORBOT Damian Szymański © 2006 - 2017 Zakaz kopiowania treści oraz grafik bez zgody autora. vPRsLH.