Zasilacz do płytek stykowych ze złączem USB-C

Niedziela, 01 Październik 2023

Opisany w artykule zasilacz przyda się wszystkim uruchamiającym swoje prototypy przy użyciu płytek stykowych. Układ zasilany ładowarką lub zasilaczem USB-C dostarcza napięć 3,3 V i 5 V, a wbudowane ograniczenie prądowe pomoże zabezpieczyć uruchamiany układ.

Podstawowe parametry:

może być zasilany ładowarką lub zasilaczem USB-C,
dostarcza napięć 3,3 V i 5 V,
wbudowane ograniczenie prądowe.

Budowa i działanie

Schemat układu zasilacza został pokazany na rysunku 1. Układ zasilany jest z typowej ładowarki lub zasilacza z wtykiem USB-C 5 V (np. z zasilacza od Raspberry Pi). Zastosowane gniazdo USB-C typu GCT-USB4135 przeznaczone jest do aplikacji zasilających pozbawionych transmisji danych, co pozwala ograniczyć do minimum liczbę wyprowadzeń i ułatwia jego montaż. Napięcie 5 V po filtracji z użyciem elementów C1, C2, L2, redukującej część zakłóceń z ładowarek o niższej jakości, doprowadzone jest do układu U1 typu AP2151. Dioda LD1 VUSB sygnalizuje obecność zasilania z ładowarki.

Rysunek 1. Schemat ideowy zasilacza

Układ AP2151 to klucz zasilania stosowany w aplikacjach USB. Jego zadaniem jest kluczowanie napięć zasilających płytkę stykową oraz ograniczenie prądu zwarcia do maksymalnie 800 mA, co jest szczególnie istotne przy ładowarkach o dużej wydajności, w których ekonomicznie potraktowano zabezpieczenia zwarciowe. U1 sygnalizuje przeciążenie stanem niskim na wyprowadzeniu !FLT, co zastosowano do sygnalizacji przeciążenia diodą LD4 OVC. Dłuższe zwarcie powoduje nagrzewanie układu U1 i aktywację jego zabezpieczenia termicznego redukującego prąd do minimum. Przełącznik PSW umożliwia wyłączenie napięć zasilających płytkę stykową.

Napięcie V50, po kluczu U1 doprowadzone do stabilizatora liniowego 3,3 V U2 typu LM1117-3.3. Dioda D1 zmniejsza straty w U2. Oba napięcia V50 i V33 doprowadzone są do zwór VS1, VS2 umożliwiających wybór wartości lub wyłączenie zasilania poszczególnych szyn płytki stykowej. Napięcie zasilania doprowadzone jest do płytki stykowej poprzez złącza JP1, JP2. Obecność napięć sygnalizowana jest świeceniem odpowiednio LD2, LD3. Na płytce pozostało nieco miejsca, więc umieszczono na niej dodatkowy mikroprzełącznik PBK i buforowaną tranzystorem Q1 diodę LED, które wyprowadzone są na złącza kielichowe pozyskane z podstawki precyzyjnej.

Montaż i uruchomienie

Układ zmontowany jest na niewielkiej dwustronnej płytce drukowanej, wcięcie w płytce zapewnia dostęp do wszystkich pól płytki stykowej. Schemat płytki został pokazany na rysunku 2.

Rysunek 2. Schemat płytki PCB

Montaż nie wymaga opisu. Układ nie wymaga uruchamiania, po podłączeniu do zasilacza USB-C, należy sprawdzić obecność napięć 3,3 V, 5 V, po odpowiednim ustawieniu zwór VS1, VS2 zgodnie z opisem na płytce. Zwierając wyprowadzenia złącz zasilających VB1, VB2 można sprawdzić działanie ograniczenia prądu i sygnalizacji OVC.

Adam Tatuś, EP

Wykaz elementów:

Rezystory: (SMD0603, 1%)