Быстрая зарядка для смартфона своими руками

БЫСТРОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО QUICK CHARGE

Эта конструкция представляет собой импульсный источник питания 9 В и 5 В на 2 А с быстрым зарядным устройством, использующий контроллер InnoSwitch3-CP. Оно демонстрирует высокую мощности и эффективность, которые возможны благодаря высокому уровню интеграции, и в то же время обеспечивают исключительную производительность. Быстрая зарядка состоит из фильтра входных электромагнитных помех, первичной части InnoSwitch3-CP, вторичной и быстродействующего зарядного устройства CHY103.

Схема быстрого зарядного устройства

Характеристики Quick Charge 3.0

InnoSwitch3-CP — первая микросхема с изолированной интегрированной обратной связью с высоким уровнем безопасности.

• На выходе получается 5 В / 2 А или 9 В / 2 А, 18 Вт.
• Быстрая зарядка через одну вторичную микросхему CHY103D
• Встроенный синхронный выпрямитель для высокой эффективности
• Нечувствителен к изменениям трансформатора
• Чрезвычайно быстрый переходной процесс, не зависящий от времени загрузки
• Пульсации на выходе

Форум по обсуждению материала БЫСТРОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО QUICK CHARGE

Что означают термины переключатель, тумблер и кнопка — в чём главные различия и особенности применения каждого из них.

Коммуникационный протокол UART — что это и как он работает, подробное описание интерфейса и распиновка разъёмов.

Теория и практика ОУ, описание работы и подключение типового операционного усилителя — микросхемы LM358.

Источник

Строим универсальную, машинную USB зарядку (попытка номер раз)

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.»

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!

Источник

Как зарядить смартфон за 30 мин и не «убить» аккумулятор

Севший не вовремя телефон — причина нервного расстройства и последующей затяжной депрессии не одной тысячи человек. Даже если нет важного разговора, все равно разряженный мобильный друг расстраивает. А если еще и поговорить срочно нужно — вообще хоть с моста бросайся. Но не все так мрачно — есть много вариантов, как вернуть к жизни своего электронного помощника. Это и адаптер для батареек, и повербанк, и «быстрый» адаптер, с поддержкой Quick Charge. Вот последний вариант и хочется обсудить.

Дело в том, что уже несколько лет компания Qualcomm выпускает чипы, которые совместимы с технологией быстрой зарядки. Сама технология, которая широко распространена сейчас, называется Quick Charge 2.0 — ее поддержка обеспечивается либо использованием отдельной микросхемы в системе, либо совместимым чипом Snapdragon. По словам разработчиков, эта технология ускоряет зарядку аккумулятора устройства вплоть до 75%.

Что это вообще такое, быстрая зарядка аккумулятора?

Преимущества такого типа зарядки можно оценить, просмотрев вот это видео (от Qualcomm, да):

За первые несколько минут смартфоны, совместимые с Quick Charge 2.0, заряжаются на несколько часов работы, так что здесь проблемы для пользователя вообще нет: забежал в кафе или подключился к розетке в любом месте, подождал несколько минут, убежал с телефоном, который способен проработать оставшуюся часть дня.

Сейчас с этой технологией совместимы Motorola DROID Turbo, Nexus 6, Samsung Galaxy Note Edge, Samsung Galaxy Note 4, HTC Desire EYE, HTC One remix, HTC One (M8), Motorola Moto X (2014), Sony Xperia Z3 Tablet Compact, Sony Xperia Z3 Сompact, Sony Xperia Z3, Sony Xperia Z2 Tablet и некоторые другие устройства.

И да, зарядное устройство должно быть соответствующим.

Сейчас Qualcomm разрабатывает уже Quick Charge 3.0. У Charge 3.0 есть обратная совместимость с предыдущими стандартами, плюс добавилась поддержка USB Type-C. Предыдущие стандарты поддерживали определенный диапазон рабочего напряжения — 5В, 9В, 12В и 20В, сейчас же реализуется вариант, где напряжение может быть любым, от 3,6В до 20В, с интервалом в 0,2В.

Как это работает?

Каждый телефон или планшет рассчитан на определенную силу тока и напряжение. Это и хорошо, и плохо. Хорошо тем, что телефон сам себе защита, плохо тем, что зарядить обычный телефон, пустив больший ток, не получится.

Быстрые зарядки чуть отличаются.

Такие адаптеры как бы расширяют «дверной проем», и обеспечивают более быструю зарядку устройства, разрешая устройству принимать большее напряжение и силу тока. Например, если старые устройства поддерживали 5В и 1А, то новые гаджеты работают уже с 9В и 2А (это в качестве примера, значения могут быть и выше).

Если подключить зарядку Quick Charge к старому устройству, ничего плохого не произойдет, девайс не сгорит, но заряжаться будет прежними темпами. Так что здесь нужен и смартфон (или планшет) и зарядка с поддержкой стандарта Qick Charge.

Вредит ли быстрая зарядка аккумулятору?

Многие пользователи считают, что чем быстрее заряжать аккумулятор, тем сильнее это сокращает срок службы батареи. Медленная зарядка, наоборот, благотворно влияет на самочувствие аккумулятора, не повреждая его.

Тем не менее, это не совсем так. Еще в 2014 году калифорнийские ученые провели исследование, согласно которому быстрая зарядка вовсе не вредит аккумулятору.

В ходе исследования ученые выяснили, что и при быстрой, и при медленной зарядке батареи заряжались равномерно, задействовались все заряженные частицы. С течением времени аккумуляторы обеих групп работали так же хорошо, как и в самом начале эксперимента.

Результаты этого эксперимента были опубликованы в издании Nature Materials.

Какие есть варианты быстрых зарядок?

Их довольно много, все перечислять нет смысла, попробуем упомянуть только наиболее удачные, по нашему мнению, зарядки и powerbank.

У перечисленных ниже зарядных устройств есть еще одно достоинство — технология AIPower, которая автоматически определяет входные характеристики мобильного гаджета. Для “умной”зарядки устройств посредством AIPower используется встроенный микрочип TI (Texas Instrument). Делается это с тем, чтобы зарядка устройства, которое не поддерживает Quick Charge, проходила максимально эффективно, с оптимальным напряжением и силой тока, которые поддерживает смартфон или планшет.

Идеальным вариантом быстрой зарядки можно считать Powerbank, который поддерживает сразу и технологию Qualcomm Quick Charge, и AIPower.

Aukey PB-T1

Емкость устройства составляет 10400 мАч, чего хватит на несколько полных зарядок современных смартфонов. Здесь только один USB-порт, с поддержкой технологии быстрой зарядки от Qualcomm.

Если девайс не поддерживает быструю зарядку, не проблема — его можно заряжать при помощи Aukey PB-T1 в обычном режиме, но с максимальной эффективностью (максимальный выходной ток — 2,1 А в этом случае).

Корпус устройства создан из анодированного алюминия, так что повредить внешнюю батарею не так просто.

Характеристики

• Модель: PB-T1
• Технологии: Qualcomm Quick Charge 2.0
• Емкость: 10400mAh
• Количество USB портов: 1
• Входной ток: DC 5V/2.1A, 9V/1.8A
• Выходной ток: DC 5V/2.1A, 9V/1.8A, 12V/1.35A
• Размер: 137 мм x 105 мм x 37мм
• Вес: 364.7 г.

Купить же это универсальное зарядное устройство можно в каталоге Medgadgets.

Есть и другие варианты, как просто зарядных устройств, так и powerbank-ов.

Aukey PA-T1: Зарядное устройство сразу с пятью USB-портами, позволяющее заряжать пять мобильных девайсов. Один из портов поддерживает Qualcomm Quick Charge 2.0. Aukey PA-T1 защищает устройства от скачков напряжения, короткого замыкания и прочих возможных проблем.

Если заряжать сразу пять устройств не нужно, можно выбрать вариант попроще — Aukey PA-T2, с тремя USB-портами, из которых один — умный. Ну, и есть вариант всего с одним USB-портом, с поддержкой Quick Charge.

Для автомобилиста подойдет Aukey CC-T1 с двумя портами, из которых один — «быстрый».

TechMatte: Это еще один производитель Powerbank-ов с функцией Qick Charge. Емкость базовой модели от TechMatte — 5600 мАч, плюс есть два порта, которые позволяют обеспечить зарядку сразу двух мобильных устройств.
TechMatte CHOE: Этот Powerbank позволит зарядить целый самолет, емкость здесь — 15600 мАч, выхода два. Планшет, телефон, смартфон — зарядить можно все.

Совместимость

Напомним, что сейчас с Quick Charge 2.0 совместимы такие устройства:

• Asus: Transformer T100, Zenfone 2
• Droid Turbo by Motorola
• Eben 8848
• Fujitsu: Arrows NX, F-02G, F-03G, F-05F
• Google Nexus 6
• HTC: Butterfly 2, One (M8), One (M9)
• Kyocera Urbano L03
• LeTV: One Max, One Pro
• LG: G2 Flex 2, G4
• Moto: X Pure Edition, X Style, Moto X by Motorola
• Panasonic CM-1
• Ramos Mos1
• Samsung Galaxy: Note 4, Note 5, Note Edge, S5 (Japan), S6, S6 Edge
• Sharp: Aquos Pad, Aquos Zeta, SH01G/02G
• Sony Xperia: Z2 (Japan), Z2 Tablet (Japan), Z3, Z3 Compact, Z3 Tablet, Z3+, Z4, Z4 Tablet, Z5, Z5 Compact
• Xiaomi: Mi 3, Mi 4, Mi Note, Mi Note Pro
• Yota Phone 2
• ZTE: Axon Pro, Nubia My Prague, Z9

Напомню, что если вашего телефона в списке нет, то его тоже можно заряжать «скоростной» зарядкой, ничего не сгорит и не взорвется. Просто время заряда телефона без поддержки Quick Charge при помощи скоростной зарядки будет обычным, таким же, как и при зарядке телефона его собственным адаптером.

Источник