Блоки питания для планшетов, одноплатных компьютеров, TV-боксов (компоненты и технологии).

[skanch]

Сообщение от tima10

вообще я об этом.

Пока запас MP1584 у меня есть. Поэтому блок в этом плане не изменится. Но замену ищу...

[Denkos]

Сообщение от skanch

На 10А пока ещё тестируется, но в ближайшее время уже будет доступен для заказа.

Утюг подключать...

[skanch]

Сообщение от Denkos

Утюг подключать...

Можно и утюг... Но пока конкретно под Nexus 9 и Mac mini...

[skanch]

"Одел" в корпус силовой модуль для отдельной установки на крышке планшета. Корпус изготовлен из алюминиевого прямоугольного профиля с размерами 75 мм х 50 мм х 20 мм и толщиной стенок 2 мм. Крепится блок к крышке с помощью резьбовых стоек. Провода заводятся непосредственно в планшет через отверстия в крышке. Управление от контроллера по двум проводам с напряжением +/-12В. При такой компоновке длина этих проводов может быть практически любой и потери напряжения не критичны для самого модуля питания планшета.



Силовой модуль в первую очередь предназначен для планшетов, требующих мощного питания (Nexus 9, все Apple iPad…), а так же TV-боксов и мини-компьютеров с напряжением питания до +/-5В .

[skanch]

Блок питания построен по модульному принципу: на основной плате располагается контроллер управления Mega328P в корпусе AU, блок питания самого контроллера на DC-DC преобразователе MP1584 и силовые ключи, а DC-DC преобразователи сделаны в виде отдельных модулей. На плате располагаются два модуля, максимальный коммутируемый ток которых при выходном напряжении +/-5V может составлять до 10А (зависит от варианта исполнения модуля). Так же есть отдельный силовой канал с коммутируемым напряжением, как на АКБ автомобиля и током нагрузки до 8А, к которому можно подключать выносной DC-DC модуль. В общей сложности получается три мощных управляемых канала. Все выходные каналы на контроллере сделаны через smart-ключи компании Infineon. Входное напряжение коммутирует BTS640S2, такой же ключ отвечает за силовой выход выносного DC-DC модуля. Вспомогательные коммутационные действия выполняются через smart-ключи BSP452 и BSP78. Все ключи имеют полный набор защит: защита от короткого замыкания, от смены полярности, защита входа управления, защита от перегрева с гистерезисом, от перегрузки, от перенапряжения, отключение по минимальному напряжению и по максимальному току, защита от электростатики (ESD ).
На плате контроллера реализованы функции отслеживания напряжения на АКБ и полное отключение от бортовой сети при снижении напряжения до 11.5V, защиты от "просадки" напряжения во время кручения стартером.

Перечень каналов на блоке с условными названиями:
- силовой выход "Out +5V" с максимальным током нагрузки до 10А,
- силовой выход "HUB +5V" с максимальным током нагрузки до 10А,
- силовой выход "Rem" +12В с максимальным током нагрузки до 8А,
- выход "Rem1" +12В/1,5А для управления включением усилителя,
- выход в виде дополнительного канала +5V/1,5А для реализации варианта включения/выключения планшета «по наличию подзарядки на USB планшета» (выход не является "силовым" и предназначен исключительно для указанного).
- вход "InBut" для подключения внешней кнопки для управления блоком,
- выход "OutBut" для подключения кнопки питания планшета или одноплатного компьютера (коммутируемая «масса», если управление по одному проводу и замыкание друг с другом, если по двум проводам),
- выход управления датчиком Холла в планшете (коммутируемая «масса»),
- выход управления режимом OTG (коммутируемая «масса»).

Собственное потребление блоком питания при включённом питании на Mega328P и одном силовом канале "Out +5V" (без нагрузки) составляет 12 мА.
Размеры платы контроллера: 100мм х 94мм х 25мм(по максимально выступающим элементам).
Размеры отдельного модуля:76мм х 46мм.
Размеры алюминиевого корпуса для выносного модуля:76мм х 50мм х 20мм.







***********************************************

Питание на контроллер сделано от отдельного DC-DC преобразователя на MP1584, который расположен на основной плате.
В виде эксперимента защитил питание Mega328P электронным предохранителем "E-fuse" от ST . Защита от перенапряжения - max 6V, от короткого замыкания и регулируемая отсечка по току нагрузки. Удобная штука...




**************************************************

Для управления DC-DC модулями по линии "EN" использую подпружиненные контакты, что позволяет без труда заменить один модуль на другой.



**************************************************

Модули с напряжением +/-5V и током нагрузки до 3А выполнены на микросхеме MP1584. Топология плат позволила получить достаточно качественное питание с пульсациями в 60mV на выходе при нагрузке в 3А и стабильным напряжением на всём отрезке нагрузок от 600мА до 3А. Собственное потребление во включённом режиме без нагрузки от 150 µA до 250 µA (микроампер!).

[skanch]

Подключать блок к АКБ рекомендую парными проводами сечением по 2,5 мм.кв. (два провода на "плюс" АКБ и два провода на "минус"- к ближайшей от блока питания штатной шпильке или болту "массы" на кузове авто). Клеммник рассчитан как раз на подключение проводов такого сечения.






Одиночные провода независимо от сечения подключать по такому принципу, как ниже на картинках, что бы не было перекоса плоской шайбы под винтом и как дополнительная страховка от "вываливания" из под прижима. "Заводить" под клемму зачищенный участок провода нужно с левой стороны от винта.

[skanch]

Вариант компоновки на крышке планшета отдельного DC-DC модуля.




Управление модулем возможно, как по линии бортового напряжения "+/-12В" (от платы контроллера управления), так и по "EN" на самом модуле (подача положительного потенциала от +5 до +15В).


USB-переходник имеет контакт для управления OTG, разорванную линию +5В и прорези в плате для жёсткого крепления к крышке планшета.



Контакт V1 - это линия питания +5V со стороны HUB-а, контакт V2 - со стороны планшета. Если управление планшетом делается по обнаружению "подзарядки", то напряжение подаётся на контакт V2 (в остальных случаях он не задействован). При использовании HUB-а на контакт V1 подаётся напряжение +5V от линии питания самого HUB-а. Если подключается только флешка, то контакты V1 и V2 замыкаются друг с другом.

Ориентация разъёма micro USB в двух вариантах: как для Nexus и зеркальное расположение.

[mazay66]

Сообщение от skanch

Подключать блок к АКБ рекомендую парными проводами сечением по 2,5 мм.кв. (два провода на "плюс" АКБ и два провода на "минус"- к ближайшей от блока питания штатной шпильке или болту "массы" на кузове авто). Клеммник рассчитан как раз на подключение проводов такого сечения.

Вроде бы 2,1мм.кв. по даташит. 2,5 не много?

[skanch]

Сообщение от mazay66

Вроде бы 2,1мм.кв. по даташит. 2,5 не много?

На клеммнике есть маркировка "22-14AWG" и "2.5мм.кв." и последнее значение соответствует действительности (провод именно 2,5 мм.кв. точно умещается с каждой стороны от винта с прижимной пластиной - фото). По даташиту скорее всего перевели 14 AWG в "нормальную" величину (2,08 мм.кв.), а 13 AWG (2.62 мм.кв.) уже не лезет под винт...
При максимальных нагрузках лучше использовать более толстые провода, подводящие напряжение на вход блока . И на "выносной" модуль тоже по возможности с запасом...

[skanch]

Протестировал модуль на микросхеме ST1S41PUR в корпусе VFQFPN (4x4x1.08 mm), выполненный на двухслойной плате размером 36мм х 24мм. Индуктор использован SPM6530T 3R3M.



Без дополнительного охлаждения при выходном напряжении 5,14В и токе нагрузки в 2,5А через 2 часа непрерывной работы температура на микросхеме 62С( с увеличением нагрузки температура начинает сильно расти). Напряжение стабильное, пульсации на выходе не более 60mV. Добавил небольшой радиатор с обратной стороны платы, приклеив его через теплопроводящий скотч 3М.



Теперь при температуре на микросхеме в 65С ток нагрузки увеличился до 3А. Выходные параметры напряжения не изменились. Собственное потребление во включённом состоянии без нагрузки 2мА, в выключенном состоянии с подтяжкой к "массе" управляющего пина "EN" ток потребления 3μA.
Для более устойчивого положения на общей плате штыри распаяны в шахматном порядке.



Как отдельный модуль для питания планшетов ( и не только) с током нагрузки до 3А вполне подходит.
В архиве плата в формате lay6 и файл Gerber для заказа на производстве.
ST1S41PUR.zip

P.S. На очереди тест микросхемы ST1S10PUR в таком же корпусе. Поскольку распиновка абсолютно одинаковая, то плату менять не придётся.