Зарядка от usb от аккумулятора – Батарейки с USB / Даджет corporate blog / Habr

Батарейки с USB / Даджет corporate blog / Habr

Более 10 лет назад я читал о сумасшедшей идее какой-то западной компании создать батарейку-аккумулятор с зарядкой от USB порта. «Что может быть нелепее?», — думал я тогда. Прошло время, количество гаджетов с батарейками росло, я обзавелся банкой для сбора использованных батареек и начал смотреть в сторону аккумуляторов формата АА. Но весь мой опыт говорил о том, что обещанными 1000 циклами работы и не пахнет. Либо контроллер убивал большим зарядом тока эти аккумуляторы, либо сами аккумуляторы быстро теряли емкость. Да и зарядку приходилось все время держать под рукой. Все изменилось, когда аккумуляторы, о которых я читал очень давно, оказались на моем столе.

Итак, имеются аккумуляторы форм-фактора АА со встроенным зарядным устройством и начинкой из NiMH-батареи. Приведу немного теории о заряде этого типа аккумуляторов:

Большинство производителей NiMH аккумуляторов приводят характеристики своих аккумуляторов для случая быстрой зарядки током 1C. Хотя иногда можно встретить рекомендации не превышать ток 0.75C. Эти рекомендации связаны с опасностью открывания вентиляционных отверстий аккумулятора при быстрой зарядке в условиях повышенной температуры окружающей среды. «Умное» зарядное устройство должно оценить условия и принять решение о допустимости быстрого заряда. Считается, что быстрый заряд можно использовать только в диапазоне температур 0…+40°C и при напряжении на аккумуляторе 0.8…1.8 В. КПД процесса быстрой зарядки очень высок (порядка 90%), поэтому аккумулятор нагревается слабо. Однако в конце зарядки КПД этого процесса резко падает и практически вся подводимая к аккумулятору энергия начинает превращаться в тепло.

На упаковке дана емкость аккумуляторов 1450 мА и рекомендованное время заряда 5 часов, что говорит о токе заряда около 300 мА. Так как стандартный ток питания USB порта составляет 500 мА, это значит, что такой аккумулятор не спалит ваше устройство. Ну а время заряда в 5 часов вполне приемлемо. Ёмкость USB-аккумуляторов меньше штатных по размеру и составляет 1450 мАч из-за конструктивной особенности: верхняя часть корпуса используется под USB-разъём и светодиодную индикацию.

Съемный колпачок-плюсовой контакт держится на резинке и не потеряется во время зарядки. Что касается размеров, то они совпадают с габаритами обычной батарейки.

Самый сложный вопрос — зарядка сразу целого набора аккумуляторов. Нередко встречаются на ноутбуках близко расположенные разъемы, что даже две флешки воткнуть бывает проблемой. Я проверил эту теорию на своем ноутбуке и отдельном USB-хабе. И если с ноутбуков проблем не возникло:

То с USB хабом было сложнее. В нем USB порты расположены вертикально и ориентированы на подключение проводов, а не отдельныйх устройств. Поэтому в соседние порты включить аккумуляторы не удалось. Даже если отогнуть колпачки-корпус не даст их разместить настолько близко.

Приятно, что эти аккумуляторы имеют встроенный контроллер заряда со световой индикацией. На прежнем снимке была видна красная подсветка. Когда аккумуляторы заряжены, она меняется на синюю.

Что касается работы, то проверим функционирование на обычных устройствах. Помимо хорошего зеркального фотоаппарата у меня в сумке имеется «мыльница на каждый день», работающая от двух батареек АА. Это удобно, когда нужно что-то быстро снять, а громоздкий фотоаппарат с собой постоянно таскать не будешь. И если вдруг батарейки сели, то подобные элемент питания продаются на каждом углу.

Вместо батареек у меня используются довольно емкие аккумуляторы, которые тоже надо периодически заряжать. Для этого дома лежит зарядное устройство от именитого бренда. Но есть нюанс: не всегда ЗУ оказывается рядом, когда аккумуляторы сели. Поэтому подобные элементы питания зарядить будет гораздо проще, благо компьютер или ноутбук всегда под рукой. Да и в машине имеется зарядка с выходом USB для зарядки телефонов и гаджетов.

Для походов у меня есть рация компании Midland. Она не требует сертификации, а ее радиуса действия хватает для связи в лесу или на походном марше между машинами.

Собственный аккумулятор имеет емкость 850 мА и состоит из 5 элементов ААА, собранных в кассету. Зарядка аккумуляторов занимает 6-7 часов, что недопустимо в дороге, поэтому частенько приходится вставлять обычные батарейки, благо рация для этого приспособлена. А так как эти аккумуляторы имеют батареечный формат, то и они неплохо справились с работой. Но надо учитывать. что напряжение батареек составляет 1.5 В, а аккумуляторов 1.2 В, то есть на 4 элемента расхождение будет 1.2 В и рация раньше будет отключаться.

Все фотографии рации

Заключение
Аккумуляторы формата АА со встроенной зарядкой от порта USB — это действительно удобно. Количество гаджетов, требующих батареек неуклонно растет, поэтому использование аккумуляторов будет экономически оправданным выходом. Ну а если эти гаджеты часто носятся с собой, то использовать такие элементы без отдельного зарядного устройства окажется особо ценным подарком. Я действительно рад, что подобное устройство со страниц старых журналов добралось до моего дома и теперь заменит обычные батарейки или аккумуляторы.

Приобрести USB-батарейки можно ЗДЕСЬ.

habr.com

Как зарядить аккумуляторные батареи от USB-порта персонального компьютера

 Среди публикаций в радиолюбительской литературе нередко можно встретить описания устройств и узлов, разработанных для зарядки аккумуляторов различного назначения от сети переменного тока 220В. Поистине этот поток схем неограничен и разнообразен. Однако в последнее время интерес радиолюбителей все больше вызывают зарядные устройства для различных аккумуляторных батарей, работающие от иных источников напряжения, таких как автомобильные аккумуляторы, различные батареи (элементы питания) и персональные компьютеры. С появлением на общедоступном рынке Ni-Mn- и Ni-Cd- портативных аккумуляторов, имеющих внешний вид сообразно элементам питания типа АА и ААА (пальчиковые батарейки различного диаметра и длины) с рабочим напряжением 1,2 – 1,4 В, потребность в устройствах зарядки данных аккумуляторов только возрастает. Предлагаемые промышленными предприятиями электронные устройства зарядки можно приобрести везде, но их цена вряд ли удовлетворит начинающего радиолюбителя или того, кто способен сделать зарядное устройство своими руками. Тем более что такое устройство не требует дорогостоящих деталей, просто и быстро  повторяется и собирается всего за один вечер, надежно в эксплуатации (пожаро- и электробезопасно).

Самым простым устройством подзарядки аккумуляторов с напряжением 1,2 – 1,4 В является электрическая схема, приведена на Рис.1.

Рис.1. Схема устройства для зарядки АКБ от USB

Это устройство рассчитано на подключение к шине USB любого современного персонального компьютера. Как известно, 4 контакта многофункционального порта USB имеют следующие назначения: два – соответственно питание «+» и «–» (5 В), два оставшихся являются информационной шиной обмена данными с устройствами периферии (см. Рис.2).

Рис.2. Распиновка USB — разъема 2.0

В соответствии со схемой на Рис.1 в данном случае используют только два контакта питания ±5 В. С помощью этого устройства можно заряжать портативные аккумуляторные батарейки (АКБ) током примерно 100 мА (см. Рис.1), который ограничивается резистором R1. Поскольку различные пальчиковые аккумуляторы имеют разные энергоемкости, потребуется разное время для зарядки этих аккумуляторов.

Так аккумуляторы емкостью 1400 мА/ч с номинальным напряжением 1,2 В потребуется заряжать с помощью данной схемы примерно 14 ч кряду, а, например другие аккумуляторы с тем же номинальным напряжением 1,2 В, но с энергоемкостью 700 мА/ч потребуется заряжать с помощью непрерывно работающего ПК всего 7 ч, что есть во времени в два раза меньше. Отдача у разных типов АКБ будет различной, главным образом  сопоставимой с энергоемкостью каждой конкретной АКБ. Зарядный ток в данной схеме протекает по цепи R1, VD1. АКБ подключается через разъем или съемные контакты. Индикаторная цепь R2, НL1 введена в схему для наглядного представления о режиме работы зарядного устройства. Пока АКБ не подключена, светодиод НL1 не светится, как только зарядной ток в цепи есть (а это происходит при подключении нагрузки, то есть GB1), начинает светиться индикаторный светодиод НL1. Он может быть любого типа, с током до 10 мА. Если в индикации состояния устройства нет  необходимости – а это не редкость, так как потребляемый ток в пределах 100 мА является безопасным для USB-порта ПК, к которому возможны подключения даже ультраярких светодиодов и ламп локальной подсветки, — цепь R2, HL1 из схемы исключают. Зарядный ток можно корректировать, изменяя сопротивление резистора R1. При указанных на схеме номиналах элементов зарядный ток составит 100 мА, а при уменьшении сопротивления резистора R1 пропорционально увеличится.

Возможно, вам это будет интересно:

meandr.org

Строим универсальную, машинную USB зарядку (попытка номер раз) / Habr


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.

Ebay цена 1,59 USD

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 здесь.

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!

P.S.:
1. Текст может содержать пунктуационные, грамматические и смысловые ошибки, об оных прошу сообщать в личку.
2. Мысли, идеи, технические поправки и ЦУ от более опытных товарищей — напротив приветствуются в комментариях.
3. Прошу прощения за возможные технические неточности, т.к. электроникой и схемотехникой до недавнего времени я не занимался.
Спасибо за внимание, Всем удачи и неиссякаемого оптимизма!

habr.com

Зарядка гаджетов через USB

Проблемы с зарядкой по USB обычно появляются при использовании постороннего (не родного) зарядного устройства. Гаджет может заряжаться медленно, не полностью, а может и вовсе отказаться заряжаться. Собственно, этой проблеме и посвящена сия статья. Но сперва я должен высказать несколько важных замечаний касаемо зарядки по USB вообще.

  1. Как это ни странно, некоторые мобильные устройства вообще не поддерживают зарядку через гнездо USB mini/micro, хоть и оборудованы им. К примеру, некоторые планшеты снабжены отдельным (круглым) гнездом для подключения зарядного устройства (ЗУ).
  2. При зарядке устройства от USB компьютера следует понимать, что порт USB способен выдать ток не более 0,5 ампера (USB 2.0) или не более 0,9 ампера (USB 3.0). И если для заряда устройства требуется больший ток (1÷2 ампера), то время заряда может оказаться мучительно долгим, вплоть до бесконечности. Придётся искать ЗУ подходящей мощности.
  3. Чтобы понимать, какие вообще контакты за что отвечают в разъёмах USB и как они нумеруются, прочтите статью «Распиновка USB 2.0». Вкратце: первый контакт в USB это +5 вольт, а последний — «земля».

Итак, вы подключили гаджет к левому/самодельному зарядному устройству, а он не заряжается, да ещё и пишет, что зарядное устройство не поддерживается. Это связано с тем, что перед тем как позволить себе заряжаться, некоторые  мобильные  устройства замеряют напряжения на 2 и 3 контактах USB и по этим  напряжениям  определяет  тип  зарядного  порта.  А  некоторые  — просто  проверяют  наличие  перемычки  между  контактами   2  и  3 или ещё и контролируют потенциал этой связки. Если гаджет не рассчитан на подключение к данному типу зарядного порта или тип порта не определён, то зарядное устройство будет отвергнуто. Подробно вся эта кухня описана в статье «Типы зарядных портов».

Практическая сторона вопроса заключается в том, чтобы гаджет увидел нужные ему напряжения на контактах 2 и 3, а это обеспечивается подключением различных сопротивлений между контактами USB зарядного устройства. В конце статьи приводится чертёж различных типов зарядного порта (без привязки к моделям гаджетов) с указанием напряжений на контактах 2 и 3. Там же указано, какими сопротивлениями этого можно добиться. А прямо сейчас мы посмотрим, чего ждут определённые модели гаджетов от порта зарядного устройства.

Nokia, Fly, Philips, LG, Explay, Dell Venue и многие другие устройства признают зарядное устройство только если контакты Data+ и Data- (2-й и 3-й) будут закорочены или замкнуты резистором не более 200 Ом ▼
Закоротить контакты 2 и 3 можно в гнезде USB_AF зарядного устройства и спокойно заряжать свой телефон через стандартный дата-кабель. Эту же схему поддерживает планшет Freelander PD10 Typhoon, но кроме этого ему требуется повышенное напряжение заряда, а именно — 5,3 вольта.
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). ▼

Samsung, HTC и другие «Корейцы»: один резистор 30 кОм между +5 и перемычкой D-D+; другой резистор 10 кОм между GND и перемычкой D-D+ ▼

iPhone и прочей продукции «Apple». От этого же порта охотно заряжается планшет Freelander PX1. ▼

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. ▼

Старая Motorola «требует» резистор 200 кОм между 4 и 5 контактами штекера USB micro-BM. Без резистора аппарат заряжается не до полной победы. ▼

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. ▼

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. ▼

Отдельная тема — зарядка планшетов. Как правило, планшету для заряда требуется приличный ток (1÷1,5 ампер), и заряд через гнездо mini/micro-USB во многих планшетах просто не предусмотрен производителем. Ведь даже USB 3.0 не даст более 0,9 ампер.
Правда, некоторые модели планшетов  можно медленно и печально заряжать в выключенном состоянии.
На Ютубе один парень предлагает установить в планшете 3Q перемычку между первым контактом гнезда mini/micro-USB (это +5 В) и плюсовым (центральным) контактом круглого (коаксиального) зарядного гнезда. Дескать, тока от USB этому планшету хватает, просто + гнезда USB не подключен к контроллеру заряда аккумулятора. После установки перемычки планшет якобы заряжается. В принципе, это выход, если само круглое зарядное гнездо уже раздолбано.
Напротив, если круглое гнездо в порядке, но по какой-то причине вам хочется брать питание для заряда именно от USB компьютера или зарядного устройства с таким разъёмом, то можно сделать такой переходник. ▼

Правда, к теме этой статьи он отношения не имеет.

Типы зарядных портов

Повторюсь, подробную информацию можно почерпнуть в статье Типы зарядных портов. Здесь же приведу сводную схему  напряжений на контактах USB с указанием номинала резисторов, позволяющих те или иные напряжения получить. Там, где указано сопротивление 200 Ом нужно ставить перемычку, сопротивление которой не должно превышать те самые 200 Ом.

Схема кликабельна ▼

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

Смежные материалы:

Все материалы по теме «Компьютер»
Все материалы по теме «Мобильное»
Все материалы по теме «Зарядное устройство»



Поделиться новостью в соцсетях

rones.su

Зарядка через USB порт

Категория: Поддержка по зарядным устройствам
Опубликовано 11.05.2016 11:32
Автор: Abramova Olesya

USB (Universal Serial Bus - с англ. «универсальная последовательная шина») - последовательный интерфейс передачи данных, который был введен в 1996 году и стал одним из самых удобных и распространенных интерфейсов для электронных устройств. В его развитие внесли свой вклад такие компании как Compaq, DEC, IBM, Intel, NEC и Nortel. Разработка USB позволила упростить взаимосвязь периферийных устройств и ПК, а также обеспечить большую скорость передачи данных, чем это было возможно с более ранними интерфейсами. Порт USB также может быть использован для зарядки устройств, но с ограничением силы тока в 500 мА в начальных спецификациях, позже сила тока возросла до 5 А.

Стандартная схема подключения через USB состоит из хоста, чаще всего это компьютер, и периферийного устройства, такого как принтер, смартфон или камера. Поток данных происходит в обоих направлениях, а электропитание всегда однонаправленное, и протекает от хоста к устройству. Хост не может получать электропитание от внешнего источника.

USB 1.0 и 2.0 имеют напряжение 5 В и силу тока 500 мА (USB 3.0 имеет 900 мА), что позволяет производить зарядку небольшого одноэлементного литий-ионного аккумулятора. Существует, однако, опасность перегрузки USB концентратора при подключении к нему слишком большого количества устройств. Зарядка устройства, которое потребляет 500 мА вкупе с другими нагрузками, приведет к падению напряжения и возможному отказу системы. Для предотвращения перегрузок некоторые хосты могут включать в себя специальные токоограничивающие механизмы, которые предотвращают коллапс системы.

С помощью стандартного USB порта можно зарядить только небольшой одноэлементный литий-ионный аккумулятор. Зарядка 3,6 В аккумулятора стартует применением постоянного тока с пиковым значением напряжения 4,2 В; далее следует постепенное снижение зарядного тока и напряжения. (Смотрите BU-409: Зарядка литий-ионных аккумуляторов). Из-за падения напряжения в кабеле и разъемах, составляющее примерно 350 мВ, и потерь в цепи зарядки, 5 В USB порта может оказаться недостаточно для полной зарядки аккумулятора. Но это не особо значительная проблема, так как аккумулятор в любом случае зарядится примерно до 70 процентов, хотя по времени автономной работы и будет уступать заряженному с режимом насыщения. Но хоть время автономной работы и будет меньше, такой недозаряд увеличивает общую долговечность литий-ионного аккумулятора.

Два типа USB разъемов - тип А и тип В, показанные на рисунке 1, имеют по четыре контакта (pin). Pin 1 и pin 4 отвечают за обеспечение электропитания напряжением 5 В, а pin 2 и pin 3, также обозначаемые как D+ и D-, отвечают за перенос данных.

Зарядка аккумуляторных батарей через USB порт

Рисунок 1: Конфигурация контактов (pin) на USB разъеме типа А и В. Pin 1 - напряжение 5 В (красный провод), pin 4 - “земля” (черный провод). Корпус соединяется с “землей” и обеспечивает защиту. Pin 2 (D-, белый провод) и pin 3 (D+, зеленый провод) отвечают за перенос данных.

Помимо стандартных разъемов типа А и В с четырьмя контактами существуют форматы Mini-A, Mini-B, Micro-A и Micro-B, которые имеют специальный согласующий контакт, помогающий обнаружить, с какого конца провода находится хост, а с какого – периферийное устройство. Pin 1 и pin 4 по умолчанию во всех форматах являются отвечающими за электропитание. Как правило, все USB кабели имеют тип А на одном конце и тип В на другом (или Mini-A и Mini-B и т. д.). Развитие USB не стоит на месте - уже существует новый разъем типа С, имеющий целых 24 контакта и отвечающий спецификациям USB 3.1.

Мощностные характеристики

Зарядка производительного смартфона или планшета посредством USB 2.0 имеет некоторые ограничения. Может возникнуть ситуация, когда при одновременной эксплуатации и зарядке устройства, эффект от зарядки будет отсутствовать ввиду превышения разрядных мощностей над зарядными. Существуют также такие устройства, например, внешние подключаемые жесткие диски, для электропитания которых мощности USB в 500 мА мало, и будет требоваться дополнительное подключение источника питания.

В 2009 году была введена спецификация USB 3.0, в которых мощность порта была повышена до 900 мА. Может показаться, что и этот показатель мощности не особо велик, но разработчикам пришлось ограничивать его, так как при больших значениях возникали бы искажения при высокоскоростной передаче данных.

Необходимость обеспечения большей мощности привела к созданию в 2007 году отдельной спецификации - Battery Charging, позволяющей более быструю зарядку от USB-хоста. Суть заключалась в создании зарядного устройства, известного сейчас как “USB зарядка”, которое было бы способно обеспечить силу тока в 1500 мА и быть совместимым со стационарными электросетями и системой электрообеспечения автомобиля. В таких зарядных устройствах, по сути имеющих свой USB порт, контакты D- и D+ соединены друг с другом через сопротивление 200 Ом или меньше. Этот нюанс отличает их USB порт от оригинального, предназначенного для переноса данных. В некоторых гаджетах компании Apple зарядный ток может ограничиваться изменением сопротивления между контактами D- и D+.

USB зарядное устройство может комплектоваться Y-образным кабелем, с помощью которого можно и заряжать устройство, и выполнять обмен данными. Это решение выглядит довольно логичным, но в спецификации соответствия USB говорится о запрете использования Y-образного кабеля периферийными устройствами - “если периферийное USB устройство требует больше энергии, чем допускает спецификация USB, к которому оно подсоединено, то у такого устройства должно быть автономное питание”. Но на практике Y-образные кабели и так называемые вспомогательные зарядные адаптеры используются без видимых трудностей.

Может возникнуть вопрос - не приведет ли к повреждению устройства использование USB зарядного устройства с силой тока, большей номинальных 500 и 900 мА? Ответ будет отрицательным, так как устройство возьмет ровно столько энергии, сколько ему будет необходимо. Аналогией может служить пример подключения к розетке переменного тока лампочки и тостера. Будучи подключенными к одинаковому источнику электроэнергии, эти приборы, тем не менее, имеют разную мощность — лампочка – довольно небольшую, тогда как тостер довольно значительную. Большая мощность зарядного устройства USB в нашем случае даже позволит сократить время зарядки.

Зарядка в спящем режиме

В большинстве случаев выключение компьютера приводит и к отключению USB портов. Но в некоторых компьютерах реализована функция зарядки в спящем режиме, которая подразумевает сохранение напряжения на USB порту и при выключенном состоянии. Такие USB порты могут быть красного или желтого цвета, единого стандарта не существует. Разные компании могут называть эту функциональность по- своему, например Dell назвал свою технологию “PowerShare”, и такие USB порты отмечены значком молнии. Toshiba использует термин “USB Sleep-and-Charge” и маркирует такие порты аббревиатурой USB над рисунком батарейки.

USB 3.1 - разъем типа С

Как и большинство других успешных технологий, USB за время своего существования породил несколько версий разъемов и кабелей. USB зарядные устройства не всегда показывают ожидаемые результаты производительности и время зарядки может быть долгим. Существует и проблема несовместимости между конкурирующими системами, возникающая как случайно, так и осознанно.


Зарядные устройства Victron Energy (Голландия)

 

Phoenix Charger Skylla-i Skylla-TG
Зарядное устройство для свинцово-кислотных AGM аккумуляторов Зарядное устройство для яхты, катера и судна Skylla-i Victron Energy Профессиональное зарядное устройство для гелевых аккумуляторов
12/24В, 16-200А 24В, 80-500А 24/48В, 30-500А
Мощные профессиональные зарядные устройства для яхт, катеров и другого вида транспорта. Предлагаются однофазные и трехфазные зарядные устройства высокой мощности. Многостадийный адаптивный заряд с возможностью ручного управления.

Компании, столкнувшиеся с проблематикой технологии USB, разработали свой собственный разъем и кабель, основанный на стандарте USB 3.1. Вместо использования четырех контактов, как в классических разъемах типа А и В, тип С имеет 24 контакта и является двусторонним, то есть у него нет разной геометрии разъемов для хоста и периферии. Разъем типа С поддерживает как и стандартные 900 мА, так и может обеспечить 1,5 А и даже 3,0 А через шину питания 5 В при потоковой передаче данных. Это приводит к возможности поддержания мощности 7,5 и 15 ватт соответственно, что несколько интереснее стандартных 2,5 ватт. Существуют дальнейшие усовершенствования типа С, экспериментально способные обеспечить силу тока 5 А при напряжении 12 В или 20 В (60 Вт и 100 Вт соответственно).

Несмотря на присутствие на рынке устройств с USB-C и USB 3.1, потребители пока более ориентированны на USB 3.0. В то время как USB 3.1 обратно совместим с более старыми форматами, для USB-C необходимы специальные переходники и адаптеры, которые ограничивают скорость передачи данных.

Последнее обновление 2016-02-25

best-energy.com.ua

Батарейки которые заряжаются от usb. Выбор USB аккумулятора или как нас обманывают

Сейчас все реже можно встретить устройства, в которые необходимо устанавливать пальчиковые батарейки на 1.5В формата АА. Как правило, все современные девайсы и детские игрушки, работающие на батарейках, довольно прожорливые, и одного комплекта батареек будет хватать не на долго. Никелевые аккумуляторы не всегда подходят, так как имеют пониженное напряжение 1.2В. Как вариант, далее мы рассмотрим батарейки ZNTER 1.5В, внутри которых имеется Li-Po аккумулятор с преобразователем и возможностью зарядки через micro USB.

Эти аккумуляторы имеют размер стандартной пальчиковой батарейки формата АА, напряжение на их контактах практически не меняется и составляет 1.54В, но заряжаться они могут только через micro USB разъем. Выдаваемая емкость составляет 1250 мАч. Купить такие аккумуляторы можно здесь (ссылка на ZNTER 1.5 В Li-Po AA 1250 мАч). Стоимость на момент заказа US $11.51. Также можно посмотреть и у других продавцов (ссылка на других продавцов).





Тестирование аккумулятора показало, что емкость их практически соответствует заявленной, и составляет 1179 мАч. Тестировать пришлось разряжая эти аккумуляторы через сопротивление, предварительно замеряв ток разряда. Током 540 мА аккумуляторы разряжались 2 часа 11 минут. Все это показано в видео ниже.

Внутренняя емкость литиевых аккумуляторов замерялась USB тестерами. У одного аккумулятора емкость 442 мАч, у другой 466 мАч. Во время заряда на корпусе светится красный светодиод, который гаснет по окончанию процесса заряда. Заряжаются аккумуляторы током 260 мА.

Эти литиевые аккумуляторы ZNTER на 1.5В станут отличной альтернативой обычным батарейкам, если их приходится часто менять. Но при этом нужно учитывать их недостатки. Изредка пользуясь этими аккумуляторами совершенно невозможно узнать их остаточную емкость, поэтому совершенно непонятно, когда они отключатся. При необходимости их можно перед использованием подзаряжать. Видео обзор аккумуляторов ZNTER 1.5 В можно посмотреть в видео ниже.

Более 10 лет назад я читал о сумасшедшей идее какой-то западной компании создать батарейку-аккумулятор с зарядкой от USB порта. «Что может быть нелепее?», - думал я тогда. Прошло время, количество гаджетов с батарейками росло, я обзавелся банкой для сбора использованных батареек и начал смотреть в сторону аккумуляторов формата АА. Но весь мой опыт говорил о том, что обещанными 1000 циклами работы и не пахнет. Либо контроллер убивал большим зарядом тока эти аккумуляторы, либо сами аккумуляторы быстро теряли емкость. Да и зарядку приходилось все время держать под рукой. Все изменилось, когда аккумуляторы, о которых я читал очень давно, оказались на моем столе.

Итак, имеются аккумуляторы форм-фактора АА со встроенным зарядным устройством и начинкой из NiMH-батареи. Приведу немного теории о заряде этого типа аккумуляторов:

Большинство производителей NiMH аккумуляторов приводят характеристики своих аккумуляторов для случая быстрой зарядки током 1C. Хотя иногда можно встретить рекомендации не превышать ток 0.75C. Эти рекомендации связаны с опасностью открывания вентиляционных отверстий аккумулятора при быстрой зарядке в условиях повышенной температуры окружающей среды. «Умное» зарядное устройство должно оценить условия и принять решение о допустимости быстрого заряда. Считается, что быстрый заряд можно использовать только в диапазоне температур 0…+40°C и при

usercpu.ru

Проблема какое зарядное устройство выбрать для перезаряжаемых аккумуляторных батареек типоразмера AAA решена

Интересные липошные аккумуляторы ААА (R03) 1,5В с встроенным зарядным MicroUSB

Я думаю, что все периодически сталкиваются с дефицитом батареек: батарейки быстро расходуются в игрушках, различных приборах, гаджетах, а новых под рукой нет. Я люблю по вечерам играть с ребенком и бывают такие случаи, что батарейка уже «не фурычит» а ребенок требует, и вечером не сходишь, не купишь новую батарейку. Выход из этой ситуации может быть различным: кто-то покупает оптом батарейки, кто-то ставит батарейки, «которые работают до 20 раз дольше», кто-то решает для себя перевести весь зоопарк на литиевые аккумуляторы. Один из простых вариантов – это использование аккумуляторных батарей NiMH нужного типоразмера вместе с зарядным устройством. Очень часто данные аккумуляторы продаются сразу в комплекте с сетевым зарядным устройством (сзу).

Совсем недавно открыл для себя батарейки, уже имеющие в своей конструкции зарядное устройство. Выглядит как обычная батарейка плюс MicroUSB разъем с краю корпуса или USB на торце батарейки (для типоразмера АА). Заряжается от обычного источника 5В, наподобие сзу сотового телефона. Крайне экономит время и место: не нужно заряжать спецзарядным типа IMAX B6, не нужно держать комбо-зарядку на 2-4 батарейки и ждать пока разрядятся все вместе для того, чтобы поставить все сразу на ночь.
Вот хороший обзор на mysku подобной батареи типоразмера «Крона» 9В. Аналогичные литиевые батарейки ZNTER и SORBO есть и других типоразмеров: AA/AAA/C/D/«крона»/18650. По сути являются копией аккумуляторов Lightors с Kickstarter (или аналогичных).

Характеристики

  • Бренд аккумуляторов: SORBO
  • Входное напряжение на порт microUSB: 5V
  • Входной ток до: 500mA
  • Время зарядки: около 1 часа
  • Рабочее напряжение: 1.5В±0.2В
  • Выходной ток до: 1A
  • Capacity:400mA ±10%
  • Расчетное время эксплуатации: ≥5 лет
  • Типоразмер: ААА (R03)
  • Масса: около 8 грамм
  • Type: AAA

В комплекте, как правило, идет многопортовый зарядный шнурок.

Внутри аккумуляторов есть специальная плата-контроллер заряда-разряда. На фотографии хорошо видно основную особенность — порт для зарядки аккумуляторов.

Основное отличие от обычных NiMH аккумуляторов в напряжении. Далеко не во всех игрушках допустимо использовать аккумуляторы с напряжением 1,2В, так как по сравнению с щелочными батарейками ААА напряжение занижается на 20%. В случае использования аккумуляторов SORBO с ячейкой LiPo, такой проблемы нет, так как напряжение как раз 1,5В. Да и специфика — наличие платы-контроллера, позволяет держать рабочее напряжение длительное время, пока аккумулятор совсем не разрядится. Это хорошо видно на графике (из лота с батарейками)

Посылка пришла в почтовом пакете, щедро замотаная пеноматериалом.

Внутри фирменный кейс-органайзер с аккумуляторами и зарядным шнурком.

Кейс на два уровня. Сверху «касса» на 8 аккумуляторов. Видимо есть лоты по 2-4-6 штук в наборе. На нижнем уровне зарядный шнурок

На упаковке присутствует полное описание и все характеристики, правда на китайском.

Внешний вид 4-портового кабеля для заряжания. На вид достаточно качественный, в рекламе указывается на применение «качественных материалов покрытия». Хороший кабель в силиконовой оплетке, короткий (длина проводов по 210мм, плюс разъемы). Держит гарантированно ток 1А, я заряжал телефоны и павербанк для теста: ток доходит до 1,8...1,9А при падении напряжения до 4,9В. Особо кабель не мучал, так как его основная задача — питать батарейки током 500мА.

Взвешивание показало, что батарейки легкие, около 7-8 грамм/штука, взвесил комплект из 4х, получилось около 27-28 грамм (с учетом погрешности 5кг кухонных весов). Так что в описании не врут.

По результатам взвешивания могу сказать, что батарея «менее плотная» внутри, то есть емкость меньше, чем у аналогичных. Но это объяснимо, так как типоразмер не резиновый, а внутри не весь объем занят ячейкой, а размещено зарядное с разъемом MicroUSB и платой-контроллеров. В описании магазина и маркировка батареек честно гласит, что внутри 400 мАч и что внутри lipo на 1,5В.

Что ж, ниже будут тесты и узнаем реальную емкость.
Слегка погонял батарейки в различных устройствах, чтобы оценить работоспособность. Заодно и посадил их и поставил заряжать уже под контролем USB доктора.

На фото ниже процесс зарядки (красное свечение) и уже заряженные аккумуляторы (зеленое свечение). При зарядке один аккумулятор кушает около 170 мА, а комплект из 4 шт около 700 мА на все сразу. Ближе к концу зарядки ток становится 1-2 мА, затем плата-контроллер отключает батарейки, ток становится 0.0 мА, и загорается зеленая подсветка. Время заряжания около 40-60 минут.

Измерил тестером полное напряжение. Оно составляет около 1,5В (на фотографии 1534 мВ). Смотрел все четыре, разброс около 10%.

Для проверки под нагрузкой сделал последовательное соединение 3х аккумуляторов плюс USB гнездо, чтобы подключить USB доктор и нагрузку. Для начала провел оценку емкости данной сборки. При последовательном соединении аккумуляторов емкость остается общая (400мА), напряжение суммируется (3*1,5=4,5В). Тестировал током 0,2А на протяжении 2х часов.

Промежуточный результат. Через час работы на нагрузку напряжение не просело.

Ниже на фото последние моменты разряда батарей. На протяжении 2 часов была отдана емкость примерно 420мАч. Напряжение к концу теста уменьшилось (3,8 В для сборки из трех последовательных, это примерно 1,25В на каждый аккумулятор).
Ну и заодно проверил отдаваемый ток. Без проблем дает 500-800 мА, при токе около 900...990 мА начинает проседать выходное напряжение, отчего страдает USB доктор (надо его перевести на автономку ;)).
После 1А срабатывает отсечка — цепь разъединяет плата-контроллер. Отсечка также срабатывает, если напряжение упало до 1,2В. Причем влияет тот самый разброс 10%, отрубается не все одновременно, а «самое слабое звено». Напряжение становится 0.0 В. Для обратной «активации» батареек нужно кратковременно поставить на зарядку.

Замерил выходное напряжение одного аккумулятора при токе 0,93А. Оно составляет около 1,26В (на фотографии 1262 мВ)

Теперь используем аккумуляторы по прямому назначению.

Гонял в детском паровозике (Томас). Сначала вставил пару заряженных до зеленого индикатора батареек и сделал простой кольцевой трек и пустил его гонять, с парой вагончиков. Батарейки Sorbo продержались 4 часа без перерыва. Это достаточно хороший результат. Дюрацеллы «работают дольше», не сильно правда, но их стоимость примерно 50р/шт если брать «семейную упаковку» Basic на 12 или 18 штук (то есть выложить 600-900р единовременно), Turbo стоят 70-80р за штуку. В розницу по 1-2 шт. стоимости еще выше. Я иногда покупаю такие большие упаковки батареек, но, к сожалению они разлетаются в момент. Поэтому и возникают вопросы о аккумуляторах.
Отвлекся. Так вот, пары батареек на 4 часа непрерывной работы при ежедневной игре примерно полчаса хватает на неделю, даже больше. Это просто отличный результат. Конечно все зависит от интенсивности игры.
Я запустил второй тест паровозиком, без прицепов, даже не стал одевать кузов на него. Результат почти 6 часов непрерывной работы — езды по круговому треку.

Итак, плюсы:

  • Не требуется специальное зарядное устройство на 2-4 слота NiMH батарей.
  • Не нужно заряжать батарейки все в месте в специальном зарядном, каждая батарея заряжается индивидуально
  • В комплекте кейс-органайзер и зарядный 4-портовый кабель
  • Отсутствие «эффекта памяти», даже если часто заряжать/не доразряжать/долго хранить и т.д.

Минусы:
  • Уменьшенная емкость, так как не весь объем занят ячейкой, а размещено зарядное с разъемом MicroUSB
  • Стоимость (около $4-5 за штуку). Если сравнивать цены оффлайн с аккумуляторами NiMH, то вполне адекватная цена за эту емкость. Если сравнивать с щелочными, то надо рассчитывать окупаемость за некоторый период, тогда также будет весьма адекватно.

Так что в целом, данные аккумуляторы SORBO могут вполне себе служить в игрушках и прочих гаджетах типа пультов или мышек. И не потребуется разводить зоопарк зарядных устройств.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

mysku.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о