Tüketici USB aygıtlarım için nasıl 2A veya daha fazla güç kaynağı tasarlayabilirim?

USB bağlantı noktaları tarafından şarj edilen tüketici aygıtlarımın çoğunun 0,5A'dan daha yüksek hızlarda şarj edebileceğini anlıyorum. Ancak, testte, bundan daha fazlasını tüketmediklerini gördüm.

Test kurulumu

• 0 ila 30 volt ile 0 ila 20 amper arası bir güç kaynağım var.
• Gerilimi 5 volta ayarladım, sonra kablolara doğru bir dişi USB bağladım.
• Bir Samsung Galaxy S4 Mini'yi taktığımda, yaklaşık 0.44 amper çekiyor. Samsung Galaxy Tab Pro ile aynı.
• Ancak, bir iPad Air'i resmi bir yıldırım kablosuyla bağladığımda, sadece 0.11 amper çekiyor.
• Ayrıca, bir ZGPAX S28 akıllı saat bağlamayı denedim ve hala yaklaşık 0.44-0.45 amperdi.

Güç kaynağı maksimum 2.1 amper çıkış kapasitesinden daha fazla, neden en azından tabletlere değil?

Cihazları maksimum şarj akımını tüketmeye ikna etmek için test kurulumumda ne yapmam gerekir?

Apple / Samsung cihazlarınızın daha fazla akım çekmemesinin nedeni basittir. Bunun nedeni, Apple / Samsung cihazı ile özel güç kaynakları arasında ek veri iletişimi olmasıdır. Bu, her iki cihazın birbirini tanımasını ve kullanılacak daha yüksek bir akım üzerinde anlaşmasını sağlar. Şarj cihazı, USB veri hatlarında belirli voltajlar ayarlar ve bu telefon veya tablet tarafından tanınır.

20 Amper güç kaynağınız tarih hatlarında bu voltajları sağlamaz, bu nedenle Apple / Samsung cihazınızla "konuşmaz", bu nedenle bunların normal bir "aptal" şarj cihazı olduğunu ve USB standardının izin verdiği miktardan daha fazla akım çekmediğini varsayar. genellikle sadece 100 veya 500 mA

Bir elma cihazını şarj etmek için veri hatlarına bu gerilimleri koyun:

istenen akım: 2.000mA D-: 2.0V D +: 2.75V

Ayrıca, bataryanın ne kadar dolu olduğuna bağlı olarak şarj akımı da sınırlıdır. Yalnızca pil% 30 - 70 şarj edildiğinde maksimum olacaktır (bu sayılar benim tahminimdir). Çok düşük veya neredeyse dolu olduğunda yüksek akımla şarj etmek pil için kötüdür.

Kaynaklar:

Adafruit: Apple cihaz şarjının gizemleri

Voltaic: USB Pin Voltajlarını Seçme

İşte , yüksek güçlü şarj cihazları için bilinen özel direnç bölücü D + / D- tanımlama şemalarını listeleyen daha eksiksiz bir makale . Buradaki öz:

2.0V / 2.0V - düşük güç (500mA)

2.0V / 2.7V - Apple iPhone (1000mA / 5-watt)

2.7V / 2.0V - Apple iPad (2100mA / 10-watt)

2,7 V / 2,7 V - 12 watt (muhtemelen Blackberry tarafından kullanılan 2400mA)

D + / D- birlikte kısa devre - USB-IF BC 1.2 standardı

1.2V / 1.2V - Samsung cihazları

Samsung değerleri bu şematikte ^{[orijinal kaynak]} belirtilenlerle çakışıyor , 2A Galaxy tablet şarj cihazları için 10k / 33k direnç bölücü aracılığıyla üzerinde belirtilenlerle çakışıyor.

Diğer yorumlarımda söylediğim gibi, bunlardan bazılarını uygulayan hazır çipler de var, örneğin MAX14667 , TPS2513 , Microchip'in USB2534 veya CYUSB3324 . İkincisinin veri sayfası ayrıca Samsung cihazlarında daha fazla ayrıntı sağlar:

Samsung cihazları birden fazla şarj yöntemini izler. Bazı Samsung cihazları (Samsung Galaxy Tabletler), D + ve D-pinlerinin aynı potansiyele (~ 1.2 V) saptığı özel bir şarj yöntemi kullanır. Samsung Galaxy S serisi (S3, S4) cihazları DCP, CDP ve SDP çalışma modları için USB-IF BC v1.2 şarj standardını takip eder.

USB-IF M.Ö. 1.2 bu gereksinimleri vardır DCP modu için:

• D + ve D– veri hatları maksimum 200 series seri empedansla birlikte kısaltılır.

• Voltaj 2V'un altına düşene veya akım 1.5A'yı aşana kadar güç kaynağını kesmemelidir

• Mutlak maksimum akım çekilmesine izin verilir, ancak gerekli değildir, USB 2.0 konnektörünün sınırı, 5A'ya kadar

Ayrıca, Cypress notu, 2.7V / 2.7V -> 2.4A'nın Apple tarafından da [kullanıldığını] söylüyor. TI çalışanlarının (TPS2513A'ları için) karar verdiği TI forumları hakkındaki tartışmalar aynı şeyi gösterir. Bir TI çalışanı şunları söyledi :

İPad3'ten başlayarak, 42Whr pil kullanılır, uzun şarj süresi sorun olmaya başlar. Şarj süresini karşılaştırın, pilden% 0 ila% 100, 2.1A şarj cihazı 6 saat sürer, 2.4A şarj cihazı 5 saat40 dakika sürer. Yani 20 dakika daha hızlı, ama fazla değil.

Apple sürüm 2.4A şarj cihazının aynı anda şarj ve oynarken daha iyi kullanıcı deneyimi için temel neden olduğuna inanıyoruz. Infinity II gibi yüksek kaliteli video oyunları oynarken ve aynı anda şarj ederken, iPad3'ümün pil yüzdesi artışı çok yavaş, örn. 30 dakika sonra, beni deli eden sadece yüzde 2'lik bir artış.

2.4A şarj cihazını kullanırken, pil durumu daha hızlı artar, en azından normal hissediyorum, onunla tamam.

Güç kaynağı maksimum 2.1 amper çıkış kapasitesinden daha fazla, neden en azından tabletlere değil?

USB standardı, standart bir USB 1 bağlantı noktasından 500mA'dan fazla çekilmesine izin vermez. Cihaz, USB ana cihazla iletişim kurulana kadar ne kadar akım bulunduğunu bilmenin bir yolu yoktur.

USB standardı aslında cihazların ana bilgisayar ile iletişim kurmadan ve daha fazla güç talep etmeden önce 100mA'dan fazla çekmemesini gerektirir. Standart bir güçsüz USB hub, kendisi için 500mA - 100mA ve her portu için 100mA tüketeceği için bu önemlidir. Bu, güç verilmemiş bir hub'ın bir USB cihazına 500mA tedarik etmeye çalışamayacağı ve yapmaması gerektiği anlamına gelir.

Standart, çeşitli kullanımları desteklemek için bu şekilde tasarlanmıştır.

Açıkçası sadece Apple standardı takip ediyor ve daha fazla güç istemeden önce sadece 100mA tüketiyor.

Gerçek şu ki, birkaç USB bağlantı noktası sorulmadan 500mA sağlayamıyor. Birçoğu mevcut tüketimi izlemek ve uyumlu olmayan USB cihazlarını kapatmak için bile uğraşmıyor. Ana bilgisayar bağlantı noktasından maksimum güç istemeden 500mA'yı bir USB bağlantı noktasından çekmek neredeyse her zaman güvenlidir.

Daha yeni USB özellikleri daha yüksek güç bağlantı noktalarına izin verir. Yine de, bunun spesifikasyona uygun olması istenmelidir.

USB şarj cihazları genellikle akıllı değildir ve tam bir USB ana bilgisayar bağlantı noktası uygulamamaktadır. Bazı kısa yolları kullanırlar - genellikle şarj cihazının resmi bir istek olmadan daha fazla güç sağlayabildiğini bildirmek için D + ve D hatlarındaki dirençleri kullanırlar.

Ayrıca, Apple iOS hattı gibi bazı cihazlar da sağlanan voltajı izleyecek ve voltaj tüketimine göre akım tüketimini geri ölçekleyecektir. Örneğin, bir şarj cihazı 2A sağlayabildiğini bildirir, ancak voltaj 5V'da kalmazsa, iOS cihazı maksimum akımdan daha az tüketir. 4.5V'un altında veya 5.5V'un üzerinde şarj olmaz. Dolayısıyla, şarj cihazı sadece tam akımın mevcut olduğunu göstermek için doğru sinyalleri sunmakla kalmaz, aynı zamanda maksimum akım çekişinde iyi regülasyonu sürdürmelidir.

Bunun bir güvenlik özelliği olduğunu unutmayın. Şarj cihazının sadece akımı sağlayabilmesi değil, kullanılan USB kablosunun da taşıyabilmesi gerekir. Çok fazla akım gibi görünmeyebilir, ancak piyasada, cılız iletkenlerinden akan 2A ile fark edilir şekilde ısınacak çok ucuz ince USB kabloları var. Bunu yanıcı bir yastığın altına koyun ve ısının artmasına izin verin ve erimiş yalıtımdan daha fazlasını bulabilirsiniz.

Apple sadece şarj cihazını değil, aynı zamanda kabloyu da (kablo konektörünün içindeki özel fişlerini kullanarak) doğrular, böylece tehlikeli şarj cihazları ve kablolarla ilişkili olası kayıplar için sorumluluktan kaçınabilirler.

Bununla birlikte, cihazla birlikte verilen kabloyu kullandığınız sürece, bu yönüyle ilgili herhangi bir sorununuz olmamalı ve şarj cihazı sinyaline odaklanabilirsiniz.

Cihazları maksimum şarj akımını tüketmeye ikna etmek için test kurulumumda ne yapmam gerekir?

Apple standardı başkaları tarafından gevşek bir şekilde benimsenmiştir veya başkaları tarafından kabul edilmiştir ve D ve D + hatlarına düşük bir akımda spesifik voltaj seviyeleri yerleştirmekten oluşur. D hattına yaklaşık 2.0V ve D + hattına 2.75V yerleştirilmesi şarj için 2A (10W) sinyalini verir. Bu basit dirençlerle yapılabilir:

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Kurulumunuzda bu devreyi takip ederseniz, en azından Apple cihazlarının 2 veya daha fazla amperde şarj olduğunu ve diğer cihazlarınızın da bu oranda şarj olduğunu görebilirsiniz.

Özel şarj bağlantı noktası denetleyicisini kullanmayı deneyebilirsiniz .

Spesifikasyona göre aşağıdaki şarj şemalarını tespit edebilir:

1. D + ve D– Hatlarına sırasıyla 2 V ve 2,7 V uygulamak için gereken bölücü 1 DCP (TPS2513, TPS2514)
2. Bölücü 2 DCP, sırasıyla D + ve D– Hatlarına 2,7 V ve 2 V uygulamak için gereklidir (TPS2513, TPS2514)
3. D + ve D- Hatlarına sırasıyla 2,7 V ve 2,7 V uygulamak için gereken bölücü 3 DCP (TPS2513A, TPS2514A)
4. BC1.2 DCP, D + Hattını D– Hattına kısaltmak için gereklidir
5. Çin Telekom Standardı YD / T 1591-2009 Kısa Devre Modu, D + Hattını D– Hattına kısaltmak için gereklidir
6. Hem D + hem de D– Hatlarında 1,2 V

20 amper, kaynağın sağlayabildiği şeydir ve ona bağlandığınız her şey, 20 amperden ihtiyacı olanı alır.

Örneğin, besleme 5 voltluk bir çıkış için ayarlandıysa ve çıkışına 5 ohm'luk bir direnç koyarsanız, direnç için 1 amper tedarik edecektir, çünkü direnç 5 volt ile istediği tek şey budur.

Ayrıca, paralel olarak besleme boyunca yirmi 5 ohm direnç koyabilirsiniz ve her birine toplam 20 amper için 1 amper tedarik edecektir.

Bir USB cihazı , şarj cihazına zarar vermeden kesinlikle çekebileceğini bildiği akım miktarını çeker. Apple ve Samsung cihazlarının şarj cihazınızdan ne kadar güvenli çekileceği konusunda hiçbir fikri yoktur, bu nedenle USB Standardına geri dönerler. USB Standard "0.5 Amper güvenlidir" diyor. (Şarj cihazı kendini bir USB şarj cihazı olarak tanımlar ancak 0,5 Amper ile başa çıkamazsa, bu telefonun hatası değil, şarj cihazının problemidir).

Cihazı daha fazla akım çekmeye ikna etmenin tek yolu, bir Apple cihazı ile bir Apple şarj cihazı veya bir Samsung cihazı ve bir Samsung şarj cihazı arasında gerçekleşecek şarj cihazında iletişimi uygulamaktır. Çok zor değil ve bunu yapan makul fiyatlarla iyi kaliteli şarj cihazları satın alabilirsiniz. Şarj cihazınız bunu yapmaz, bu nedenle 0,5 A sınırdır.

Tüm USB aygıtları, varsayılan olarak 100mA, "güzel sorduğunda" 500mA sağlayacak bir USB veri bağlantı noktasına bağlandığında davranmalıdır. Elde ettiğiniz bu.

Veri + ve Veri sinyallerini küçük bir dirençle (koruma için .. 100 ohm civarında bir şey) birbirine bağlarsanız, bir cihazın en az 1,5A çizim yapmasına izin veren USB Pil Şarjı spesifikasyonuna uyursunuz.