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

[skanch]

Актуальные версии блоков питания буду выкладывать в этой теме.

Ниже одна из крайних версий распределителя, который подходит для питания любых планшетов или одноплатных компьютеров с напряжением питания до +/-5В и током нагрузки до 3.0А. Блок питания выполнен на четырёхслойной плате по авторской топологии. В этой версии (на микросхеме MP1584) два канала «развязаны» друг от друга и от внешнего источника питания отдельными синфазными фильтрами от TDK-Lambda на каждом входе (для подавления возможных помех от генератора) и отдельными EMI фильтрами BNX025H01 от Murata на выходе, добавлены танталовые конденсаторы на вход и выход, что в целом позволило существенно улучшить характеристики выходного напряжения каждого из каналов. Один канал с выходным регулируемым напряжением (вращением по часовой стрелке напряжение уменьшается, против часовой стрелки увеличивается) для подключения планшета или одноплатного компьютера, второй с фиксированным напряжением 5.2В-5.3В для подключения HUB-а.
Два разъёма с проводами по краям платы имеют одинаковое количество проводов. Расцветка проводов по факту может отличаться от цветов на фотографии, но всегда остаётся неизменным жёлтый цвет провода именно на разъёме ХР3. Обращаю внимание на этот момент, чтобы в дальнейшем избежать ошибки подключения разъёмов (сечение проводов линий питания планшета и HUB-а по 0.75 мм.кв., сечение остальных проводов по 0.35 мм.кв.).



Так же имеются каналы:
- вход "InBut" для подключения внешней кнопки для управления блоком,
- выход "OutBut" для подключения кнопки питания планшета или одноплатного компьютера (коммутируемая «масса»),
- выход «Remout» +12В/2А для управления включением усилителя,
- выход управления датчиком Холла в планшете (коммутируемая «масса»),
- выход управления режимом OTG (коммутируемая «масса»),
- выход в виде дополнительного канала +5.2В/0,5А для реализации варианта включения/выключения
планшета «по наличию подзарядки на USB планшета».
Все каналы имеют временную задержку и определённую последовательность на включение и выключение согласно программируемого алгоритма. Для управления используется контроллер Arduino Pro Mini с выпаянным собственным стабилизатором напряжения и светодиодом индикации питания (для уменьшения собственного энергопотребления). Для самостоятельного программирования рекомендую использовать программатор СР2102.

"Распиновка" разъёмов на плате.



Провода питания на входе (контакты 15 и 16 -"плюс", контакты 6 и 7 -"минус") сделаны двойные и каждый по 0.75 мм.кв.. Подключать нужно парами для увеличения общего сечения каждой линии питания. Для избежания возможных помех при монтаже системы в целом рекомендую, как один из вариантов способ, описанный здесь...
Не задействованные «пины» Arduino Pro Mini: D2, D6, D7, D13, A3.
Положение Ардуино на плате строго ориентировано! И должно быть как на фото.
Отслеживание напряжения на АКБ ведётся во всех режимах работы блока и имеет фиксированное значение порога отключения питания от бортовой сети при разрядке АКБ до 11.5В (по желанию можно изменить до 11.3В).
Есть программируемый таймер отключения системы с её полным обесточиванием в режиме «сон» (по умолчанию время 36 часов и если в течении этого времени АСС на входе блока не появится - он гарантированно отключится от бортовой сети, т.е., если машину припарковали вечером в пятницу, к примеру в 20-00, то в воскресенье утром после 8-00 планшет начнет включение с полной загрузки) и звуковое оповещение при включении блока питания, если до этого он был полностью отключен от внешнего питания (сработала защита от разряда АКБ или было отключение по таймеру). Управление блоком осуществляется по линии «АСС» (при появлении положительного потенциала от +2.5В до +20.0В на управляющем контакте «АСС» блок включается и при его исчезновении выключается).
Максимальный ток нагрузки на каждый канал при котором блок питания работает стабильно - 3.8А (при этом температура на микросхеме 79С после 8 часов непрерывной работы). Собственное потребление блоком питания составляет 12мА.

Рекомендации по подключению блока:
- провод "плюс" сечением 4 мм.кв. тянуть напрямую от АКБ через предохранитель 3-5А (ставить предохранитель, как можно ближе к АКБ).
- "минус" подключать к ближайшей к блоку питания штатной точке "массы" на кузове авто (сечение не ниже, чем у плюсового провода).
- "АСС" брать от замка зажигания ( при включении в положение "АСС" напряжение сразу появляется, при выключении сразу без задержек исчезает ).
- питание планшета двумя проводами и "плюс", и "минус" сечением не ниже 0.75 мм.кв. от соответствующих выходов на блоке питания (при этом при подготовке контроллера от батареи следует помнить, что перемычка по минусу должна быть сечением не ниже 0.75 мм кв.)
- питание HUB-а двумя проводами и "плюс", и "минус" сечением не ниже 0.75 мм.кв. от соответствующих выходов на блоке питания.
Только при таком подключении гарантируется безупречная работа блока питания.

Есть несколько вариантов управления планшетом: по датчику Холла, по наличию "подзарядки на USB планшета", по "нажатию" кнопки включения/выключения планшета( при таком варианте потребуется перепрошивка контроллера).

Ниже алгоритм работы блока

Первое включение
(или включение после полного обесточивания по таймеру, или в следствии разряда АКБ до 11,5В)

Включили АСС:
(проигрывается мелодия- нажать для прослушивания)

-включаем питание планшета +4.38В
-отключаем датчик Холла (чтобы экран включился)
-еще через 0.5 сек.
-нажимаем кнопку "Вкл" (длинное нажатие)
-еще через 4 сек. (длительность нажатия кнопки)
-включаем дополнительный канал +5.2В/0.5А
-еще через 30 сек. (время для полной загрузки)
-включаем питание HUB-а +5.2В
-еще через 1 сек.
-включаем OTG (появляется "земля" для OTG)
-еще через 1 сек.
-включаем Remout (напряжение всегда такое, как на АКБ, с током нагрузки до 2А)

Все последующие включения по алгоритму:

Включили АСС:

включились каналы
-отключается датчик Холла -планшет проснулся
-дополнительный канал +5.2В/0.5А
-еще через 0.5 сек.
-питание HUB-а +5.2В
-еще через 1 сек.
-OTG (появляется "земля" для OTG)
-еще через 1 сек.
-Remout (напряжение всегда такое, как на АКБ, с током нагрузки до 2А)

Выключили АСС:

через 6 секунд выключаются каналы:
-датчик Холла -планшет заснул
-дополнительный канал +5.2В/0.5А
-еще через 1 сек.
-OTG (пропадает "земля" для OTG).
-Remout (напряжение всегда такое, как на АКБ, с током нагрузки до 2А)
-еще через 1 сек.
-питание HUB-а

Канал питания планшета работает
и выключится через 36 часов или если в течение этого
времени произойдет разрядка АКБ до 11.5В

Возможная ситуация:
(АСС включён, планшет и периферия работают, двигатель не заведен, на АКБ подзарядка с генератора не идет, АКБ разрядился до 11.5В)
-проигрывается мелодия предупреждения (цикл повторяется пока не будет отключен АСС)
-через 10 секунд выключаются каналы:
-датчик Холла -планшет заснул
-дополнительный канал +5.2В/0.5А
-OTG (пропадает "земля" для OTG).
-еще через 2 сек.
-Remout (напряжение всегда такое, как на АКБ, с током нагрузки до 2А)
-питание HUB-а
-если вынуть ключ зажигания, то система полностью обесточивается.

Режим "Сервис"
При включенной кнопке "InBut" (если эта кнопка с фиксацией положения подключена к соответствующему выводу разъема и замкнута на корпус) система переходит в ждущий режим
- все каналы (кроме питания планшета) отключены (соответствует режиму "Выключили АСС") и реакции на наличие/отсутствие "АСС" нет.

Ниже алгоритм работы блока питания с управлением только кнопкой: (актуально для планшетов, в которых нет датчика Холла)

Первое включение
(или включение после полного обесточивания по таймеру, или в следствии разряда АКБ до 11,5В)

Включили АСС:
(проигрывается мелодия)

-включаем питание планшета +4.38В
-еще через 0.5 сек.
-нажимаем кнопку "Вкл" планшета (длинное нажатие 4 сек. )
-еще через 30 сек. (время для полной загрузки планшета)
-включаем дополнительный канал +5.2В/0.5А
-включаем питание HUB-а +5.2В
-еще через 1 сек.
-включаем OTG (появляется "земля" для OTG)
-еще через 1 сек.
-включаем Remout (напряжение всегда такое, как на АКБ, с током нагрузки до 2А)

Все последующие включения по алгоритму:

Включили АСС:

включились каналы
-нажимаем кнопку "Вкл" планшета (короткое нажатие)
-еще через 0.5 сек.
-дополнительный канал +5.2В/0.5А
-еще через 0.5 сек.
-питание HUB-а +5.2В
-еще через 1 сек.
-OTG (появляется "земля" для OTG)
-еще через 1 сек.
-Remout (напряжение всегда такое, как на АКБ, с током нагрузки до 2А)

Выключили АСС:

через 6 секунд выключаются каналы:
-нажимаем кнопку "Вкл" планшета (короткое нажатие)
-дополнительный канал +5.2В/0.5А
-еще через 1 сек.
-OTG (пропадает "земля" для OTG).
-Remout (напряжение всегда такое, как на АКБ, с током нагрузки до 2А)
-еще через 1 сек.
-питание HUB-а

Канал питания планшета работает
и выключится через 36 часов или если в течение этого
времени произойдет разрядка АКБ до 11.5В

Возможная ситуация:
(АСС включён, планшет и периферия работают, двигатель не заведен, на АКБ подзарядка с генератора не идет, АКБ разрядился до 11.5В)
-через 10 секунд выключаются каналы:
-нажимаем кнопку "Вкл" планшета (короткое нажатие)
-дополнительный канал +5.2В/0.5А
-OTG (пропадает "земля" для OTG).
-еще через 2 сек.
-Remout (напряжение всегда такое, как на АКБ, с током нагрузки до 2А)
-питание HUB-а
-через 10 секунд проигрывается мелодия предупреждения (цикл повторяется пока не будет отключен АСС)
-если вынуть ключ зажигания, то система полностью обесточивается.

Режим "Сервис"
При включенной кнопке "InBut" (если эта кнопка с фиксацией положения подключена к соответствующему выводу разъема и замкнута на корпус) система переходит в ждущий режим
- все каналы (кроме питания планшета) отключены (соответствует режиму "Выключили АСС") и реакции на наличие/отсутствие "АСС" нет.

Для смены алгоритма требуется перепрошивка контроллера Ардуино или его замена на плате блока питания на заранее прошитый модуль, при наличии его в комплекте. Для замены модуля нужно применить достаточно большое усилие, чтобы извлечь контроллер из цангового разъёма, при этом помнить, что ножки на "гребёнке" тонкие и хрупкие (сделаны из фосфористой бронзы) и легко ломаются при неосторожном извлечении модуля.

Корпус не имеет крышки. В её качестве выступает поверхность самого планшета, на которую рекомендуется крепить блок.



------------------------------------------------------------------------------
Актуальная версия блока питания описание и алгоритм работы







Размеры платы БП.


Ниже файлы для печати корпуса для этого блока питания, любезно предоставленные пользователями.
Корпус БП.zip

---------------------------------------------------------------
Модуль с выходным напряжением +/-5V, током нагрузки до 3,5А, с управлением по "АСС" для устройств с разъёмом питания type-c. В кабеле провода питания сечением по 0,75мм.кв., что гарантирует минимальные потери напряжения при больших нагрузках.





По ссылке, как самому сделать кабель питания с разъёмом USB type-c...

[skanch]

Еще один распределитель питания для мощных систем с нагрузкой до 10А. На плате (95 мм х 95 мм) основной источник питания +/-5В с током нагрузки до 10А на базе LTM4600, два вспомогательных DC-DC канала на MP1584 с током нагрузки до 3.0А каждый (напряжение на этих каналах делаю фиксированное от 3.3В — 9.0В).
Блок выполнен на четырехслойной плате по авторской топологии, что позволило снизить нагрев компонентов при максимальной нагрузке (использование дополнительного радиатора с обратной стороны платы при использовании канала +/-5в-10А на максимальной нагрузке обязательно). Разрабатывался модуль для использования в составе установочного комплекта высококачественной акустической системы в автомобиле для одновременного питания системника от Apple, DSP-блока, планшета или монитора, HUB-а и управлением выходами Remout нескольких отдельных усилителей. На плате присутствует модуль отслеживания напряжения на АКБ с фиксированным порогом отключения ниже 11.5 В. Есть два выхода для возможного использования режимов OTG и управлением по датчику Холла. Также возможен вариант с отключением основного канала и "дежурным" питанием контроллера +/- 5В и током нагрузки до 80 мА (собственное потребление блока в целом в таком режиме составляет 9 мА).

[skanch]

Это отдельный блок DC-DC на той же микросхеме LTM4600 с фиксированным выходом +/-5В и током нагрузки до 10А (радиатор обязателен). Это совместная разработка с basurman и топология платы этого модуля полностью его заслуга. Управление возможно как положительным потенциалом, так и отрицательным.

[skanch]

Сейчас хочу попробовать ещё одну чисто китайскую микросхему (мой друг ругается - говорит, что зря трачу время и деньги на чисто китайские микры...) от MPS (разработчик MP1584), а именно MP8762 в корпусе QFN 3X4 . По описанию очень привлекательная для создания мощного блока питания для современных планшетов например таких, как Nexus 9. Я уже и плату разработал, но на производстве запороли внутренние слои - замыкают несколько переходов. В целом по задумке работать не будет, но попробовать распаять сам DC-DC преобразователь для проверки работоспособности MP8762 получится. Думаю, что в ближайшие дни уже сделаю тесты...

[skanch]

Микросхема MP8762 "завелась" с первого раза и с параметрами почти по даташиту...
Когда DC-DC преобразователь включён и нет нагрузки на выходе, то собственное потребление 692µA . Для режима "сон" - то, что нужно! При выставленном напряжении на выходе в 5,25В стабильно работает с нагрузкой 8,6А. При такой нагрузке держит "просадку" по напряжению на входе 8,2В. При нагрузке в 6,3А "просадка" уже возможна до 7,3В. При нагрузке в 8,6А температура на корпусе микросхемы 96С, но плата вокруг имеет температуру 47С. В таком режиме "гонял" модуль примерно 4 часа. Параметры температуры не менялись. Пульсации на выходе при максимальной нагрузке составляют 80mV. Частота переключения выставлена примерно на уровне 750-800kHz. Всё очень даже не плохо...пока. Теперь нужно "дожать" упирающихся китайцев, "запоровших" платы на повторное изготовление партии и после получения собрать полноценный распределитель питания со всеми задуманными функциями...

P.S. Оставил на ночь под полной нагрузкой 10А (примерно по времени 7 часов): температура на корпусе микросхемы 130С, температура рядом на плате на линии индуктора - 89С, индуктор - 72С, участки платы, прилегающие к микре и работающие как теплоотвод - 57С. Загнать в режим отключения по перегреву (150С) на такой нагрузке не удалось.



P.S. При добавлении на выход ещё двух танталов по 100 мкФ пульсации на выходе уменьшились до 50mV при нагрузке 9А.

[oleg707]

Сообщение от skanch

Микросхема MP8762 "завелась" с первого раза и с параметрами почти по даташиту...
Когда DC-DC преобразователь включён и нет нагрузки на выходе, то собственное потребление 692µA . Для режима "сон" - то, что нужно! При выставленном напряжении на выходе в 5,25В стабильно работает с нагрузкой 8,6А. При такой нагрузке держит "просадку" по напряжению на входе 8,2В. При нагрузке в 6,3А "просадка" уже возможна до 7,3В. При нагрузке в 8,6А температура на корпусе микросхемы 96С, но плата вокруг имеет температуру 47С. В таком режиме "гонял" модуль примерно 4 часа. Параметры температуры не менялись. Пульсации на выходе при максимальной нагрузке составляют 80mV. Частота переключения выставлена примерно на уровне 750-800kHz. Всё очень даже не плохо...пока. Теперь нужно "дожать" упирающихся китайцев, "запоровших" платы на повторное изготовление партии и после получения собрать полноценный распределитель питания со всеми задуманными функциями...
P.S. Оставил на ночь под полной нагрузкой 10А (примерно по времени 7 часов): температура на корпусе микросхемы 130С, температура рядом на плате на линии индуктора - 89С, индуктор - 72С, участки платы, прилегающие к микре и работающие как теплоотвод - 57С. Загнать в режим отключения по перегреву (150С) на такой нагрузке не удалось.

Супер, сам долго смотрел на эту микросхему, но не решился. Побоялся, что чип очень маленький и даже на 5 амперах будет дико перегреваться. А тепло отвести с такой маленькой площади немного проблематично.
А чего ты частоту не 800-1000 кГц делаешь? Нагрев на больших бросках тока будет меньше и дроссель можно ставить меньшей индуктивности ( тоже меньший нагрев)

[skanch]

Сообщение от oleg707

Супер, сам долго смотрел на эту микросхему, но не решился. Побоялся, что чип очень маленький и даже на 5 амперах будет дико перегреваться. А тепло отвести с такой маленькой площади немного проблематично.
А чего ты частоту не 800-1000 кГц делаешь? Нагрев на больших бросках тока будет меньше и дроссель можно ставить меньшей индуктивности ( тоже меньший нагрев)

Это первая плата и первое включение, и пока все номиналы по схеме из даташита. На удивление - работает очень хорошо. Дальше буду экспериментировать с подборами элементов и посмотрю, что из этой микры можно выжать...

[oleg707]

Слушай, а зачем такой запас по току? Даже 5 ампер с головой должно хватать.
Тогда отлично подходят те же mp8675, mp8670, mp8666, mp38892, которые можно спокойно разводить на 2х сторонней плате вместо 4слойной ( привет, надёжность), разделение деталей позволяет равномернее распределить тепло.
С коротким замыканием в 4слойной плате я так понял ты уже столкнулся, прямо из китайского производства
Самое главное, на мой взгляд, это надёжность, простота, и ремонтопригодность мастером среднего уровня в абстрактной глубинке.
Я поэтому до сих пор и ставлю собранные дс-дс модули. Что-то не понравилось - поменял и не тратишь время ( самый ценный ресурс).
Вообще, обрати внимание, как сделан мой бп. В том смысле, что дс-дс, которые подключаются на штырьках, можно ставить что хочешь. Хочешь 3А, хочешь 5. При этом its724 выступает дополнительным своеобразным предохранителем по току.
В принципе каждое устройство делается под свои задачи, я твоих может не знаю ))

[skanch]

На "штырьках" я делал один из своих блоков питания очень давно и то только потому что нужно было приподнять модули над общим полем платы для установки радиатора. Но это увеличение размера всего блока и уменьшение функционала самой микросхемы. Что касается приведённых тобою микросхем все они будут работать по заявленным характеристикам только при условии разводки на 4-х слойной плате (в даташитах на каждую из этих микросхем это указано). И по другому никак (если только не делать плату с футбольное поле). Из MP1584 мне удалось "выжать" чистые 3,8А только благодаря экспериментам с топологией многослойной платы и подбором компонентов. А то, что китайцы "напороли" с межслойными переходами, так это случается и я отношусь к этому, как к рабочему моменту. И я сторонник "быстрых"- выше 600KHz импульсников...
Что касается мощности, то запас лишним не бывает... например Nexus 9 требует блок питания с током до 6А (а что там "всплески" покажут-можно только гадать). Да и системы есть, которые требуют 5в с очень большой нагрузочной способностью (от 7А и выше). Плюс к тому же мощный канал, скажем в 10А можно поделить на несколько отдельных каналов без особых проблем для самой микросхемы. Ещё момент- собственное потребление в "холостом" режиме (MP8762 имеет 692µA). Актуально при использовании в "дежурном" режиме питания...

[oleg707]

Даташит MP8675, открыть PDF. 10 страница внизу, референт дизайн платы.
2 слоя.

Что я не так смотрю?

ps
что с сайтом? mоnolithicpower отображает как *******hicpower
борьба с конкуренцией или кривой код?