Paso 2: SMPS
Queremos que entre 8 y 30 voltios para cargar un iPod a través del puerto firewire. Permite diseñar este SMPS para 12 voltios de salida. Esto no es una tensión inmediatamente mortal, pero bien dentro de la gama de voltaje de firewire.
Microcontrolador
Existen varias soluciones de chip único que pueden aumentar la tensión de algunos voltios de las baterías a 12 (o más). Este proyecto no se basa en uno de ellos. En su lugar, usamos un microcontrolador programable de Microchip, el PIC 12F683. Esto nos permite diseñar las SMPS con piezas de la caja de basura y nos mantiene cerca del hardware. Una solución de chip único ofuscar la mayor parte de la operación de las SMPS y promover proveedores. El 12F682 PIC de 8 pines fue elegido para su pequeño tamaño y el costo (menos de $1). Puede ser cualquier microcontrolador utilizado (PIC/AVR) que tiene un modulador de anchura de pulso de hardware (PWM), dos convertidores digitales análogos (ADC) y una opción de referencia de voltaje (Vref interno o externo). Me encanta el 12F683 8 pin y utilizarlo para todo. En ocasiones lo he utilizado como una fuente de reloj externa de 8 Mhz de precisión para más fotos. Me gustaría que Microchip me enviaría un tubo entero de ellos.
Referencia de voltaje
El dispositivo es alimentado por batería. Cambio de batería descarga y temperatura resultará en deriva de voltaje. En orden para el PIC mantener un voltaje de salida set (12 voltios) se necesita una referencia de tensión estable. Esto debe ser una referencia de voltaje muy bajo por lo que es eficaz en el rango de salida de 3 baterías AA. Un Diodo zener de 2,7 voltios fue planeado originalmente, pero la tienda de electrónica local tenía un diodo "stabistor" de 2 voltios. Fue el mismo utilizado como referencia zener, pero insertado "hacia atrás" (en realidad remite). El stabistor parece ser muy rara (y caro, ~0.75 céntimos de euro), por lo que hemos hecho una segunda versión con una referencia de 2,5 voltios de microchip (MCP1525). Si no tiene acceso al stabistor Microchip (u otros a-92) referencia, podría usarse un zener de 2,7 voltios.
Realimentación de tensión
Hay dos circuitos de retroalimentación de tensión que se conectan a los pines del ADC en el PIC. La primera permite el PIC a tensión de salida de sentido. El PIC pulsos transistor en respuesta a estas medidas, mantener una lectura numérica deseada en el ADC (yo llamo a esto el set-point). El PIC mide la tensión de la batería a través de la segunda (se llaman esta tensión de alimentación o Vsupply). Tiempo óptimo inductor depende de la tensión de alimentación. El firmware PIC lee el valor de ADC y calcula el tiempo óptimo para el transistor y el inductor (los valores periodo/duty ciclo de PWM). Es posible introducir valores exactos en su PIC, pero si se cambia la fuente de alimentación los valores ya no son óptimos. Durante la ejecución de las baterías, la tensión disminuirá como la descarga de las baterías, lo que requeriría un tiempo más largo. Mi solución fue hacer que el PIC calcular todo esto y establecer sus propios valores.
Ambas divisiones fueron diseñados para que el rango de voltajes es muy por debajo de la referencia de 2,5 voltios. La tensión de alimentación está dividida por un resistor de 100K y 22K, dando 0.81 a 4,5 voltios (pilas) a 0,54 en 3 voltios (las pilas gastadas). La tensión de salida alta se divide por 100K y 10K resistencias (22K para la salida del USB). Eliminamos la resistencia condensador de ajuste en el nixie SMPS. Esto hace que el ajuste inicial un poco manchada, pero elimina un gran componente. En la salida de 12 voltios la regeneración es aproximadamente 1 voltio.
Interruptor de FET
FETs son el estándar 'switch' en SMPSs. FETs interruptor más eficientemente en las tensiones mayores que la suministrada por 3 pilas AA. Un transistor Darlington fue utilizado en su lugar porque es un dispositivo interruptor de corriente. El TIP121 tiene una ganancia de 1000 mínimo à ¢  €Â "probablemente se puede utilizar cualquier transistor similar. Un simple diodo (1N4148) y resistencia (1K) protegen el pin PWM de PIC de cualquier voltaje callejero procedentes de la base del transistor.
Bobina del inductor
Soy muy aficionado a las C & D inductores de la energía disponibles en Mouser. Son pequeñas y baratísimo. Para la versión USB del cargador de un inductor de 220uH fue utilizado (22R224C). La versión de firewire utiliza un 680 uH inductor (22R684C). Estos valores fueron elegidos a través de la experimentación. En teoría, debería funcionar cualquier inductor de valor si el firmware PIC está configurado correctamente. En realidad, sin embargo, la bobina zumbó con valores menos de 680uH en la versión de firewire. Esto probablemente está relacionado con el uso de un transistor, en lugar de un FET, como el interruptor. Te lo agradeceria mucho cualquier asesoramiento de expertos en esta área.
Diodo rectificador
Un rectificador de barato super/ultra rápido 100 voltios 1 amp de Mouser (ver lista) fue utilizado. Pueden utilizarse otros rectificadores de baja tensión. Asegúrese de que el diodo tiene una tensión baja y rápida recuperación (30ns parece funcionar bien). Schottky derecha debería funcionar muy bien, pero ten cuidado con calor, timbrado y EMI. Joe en la lista del switchmode sugerido: (Página Web: http://groups.yahoo.com/group/switchmode/)
"Creo ya Schottky es más rápido y tienen capacitancia de ensambladura alta como estaba diciendo, usted podría conseguir un poco más timbre y EMI. Sin embargo, sería más eficiente. Hmm, me pregunto que si utilizó un 1N5820, el desglose de 20v podría reemplazar el diodo Zener si necesita corriente baja para tu Ipod."
Protección y los condensadores de entrada y salida
Un condensador de entrada electrolítico de 100uf/25v almacena energía para el inductor. Un electrolítico de 47uf/63v y 0.1uf 50V condensador de película metálica lisa la tensión de salida.
Un zener de 5,1 voltios 1 vatio se coloca entre el voltaje y la tierra. Normal usar 3 AAs nunca deben proporcionar 5,1 voltios. Si el usuario logra el poder la Junta, el zener Sujete el suministro a 5,1 voltios. Esto protegerá el PIC del daño à ¢  €Â"hasta que el zener se queme. Una resistencia podría reemplazar el cable de puente para hacer un regulador de voltaje zener verdadero, pero sería menos eficiente (ver sección PCB).
Para proteger el iPod, un diodo de zener de 24 voltios 1 vatio fue agregado entre la salida y la tierra. En uso normal este diodo debe hacer nada. Si algo va muy mal (la tensión de salida se eleva a 24) este diodo debe sujetar el suministro en 24 voltios (muy por debajo de lo firewire máximo de 30 voltios). El inductor había utilizado salidas ~0.8 máximo vatios en 20 voltios, así que un zener 1 watt debería disipar cualquier exceso de tensión sin quemarse hacia fuera.
