Stap 2: SMPS
Wij willen tussen 8 en 30 volt tot een iPod via de firewire-poort op te laden. Laat deze SMPS voor 12 volt uitgang ontwerpen. Dit is niet een onmiddellijk dodelijk voltage, maar goed binnen het bereik van de spanning firewire.
Microcontroller
Er zijn verschillende één chip-oplossingen die de spanning van een paar volt van de batterijen tot 12 (of meer) kunnen stimuleren. Dit project is niet gebaseerd op een van deze. In plaats daarvan, zullen wij een programmeerbare microcontroller van Microchip, de PIC-12F683 gebruiken. Dit laat ons de exploitanten met AMM met delen van de junk-box ontwerpen, en houdt ons dichtbij de hardware. Een enkele spaanderoplossing zou verduisteren allermeest naar de werking van de exploitanten met AMM en bevorderen vendor lock-in. De 8 pin PIC 12F682 werd gekozen voor de geringe grootte en kosten (minder dan $1). Een microcontroller kan worden gebruikt (PIC/AVR) die een hardware puls breedte modulator (PWM), twee analoge digitale convertors (ADC), en een optie referentie spanning (interne of externe Vref) heeft. Ik hou van de 8-pin 12F683 en gebruik het voor alles. Bij gelegenheid ik heb het gebruikt als een bron van precisie 8 Mhz externe klok voor oudere foto's. Ik wens dat microchip zou zenden mij een hele buis van hen.
Referentiespanning
Het apparaat is op batterijen. Batterij geen kwijting en temperatuur wijziging zal resulteren in spanning drift. Om de PIC te handhaven van een vaste uitgangsspanning (12 volt) is een stabiele referentiespanning nodig. Dit moet een zeer lage referentiespanning dus het is effectief in het bereik van de uitvoer van 3 AA batterijen. Een 2.7 volt zener-diode oorspronkelijk was gepland, maar de lokale elektronica winkel had een diode 2 volt "stabistor". Het was hetzelfde als een zener-verwijzing gebruikt, maar "achteruit" ingevoegd (eigenlijk vooruit). Het stabistor lijkt vrij zeldzaam (en duur, ~0.75 eurocent), zodat we een tweede versie met een verwijzing van de 2,5 volt van microchip (MCP1525) gemaakt. Als u geen toegang tot de stabistor of Microchip (of andere TO-92) verwijzing, kan een 2.7 volt zener worden gebruikt.
Spanning Feedback
Er zijn twee spanning feedback circuits die verbinding met ADC pinnen op de PIC maken. De eerste staat de PIC te zin uitgangsspanning. De PIC pulsen de transistor in reactie op deze metingen, behoud van de gewenste numerieke lezing betreffende de ADC (ik noem dit de 'set-point'). De PIC maatregelen accuspanning via de tweede (ik noem deze voedingsspanning of Vsupply). Optimale spoel op tijd is afhankelijk van de voedingsspanning. De firmware van de PIC leest de ADC-waarde en berekent de optimale op tijd voor de transistor en spoel (de periode/plicht cyclus waarden van de PWM). Het is mogelijk om de exacte waarden invoeren in uw PIC, maar als de voeding wordt gewijzigd de waarden zijn niet langer optimaal. Tijdens het uitvoeren van de batterijen, zal de spanning afnemen als de batterijen ontladen, waardoor een langere op-tijd. Mijn oplossing was om te laten de PIC dit alles berekenen en haar eigen waarden.
Beide scheidingslijnen werden zo ontworpen dat het bereik van spanning goed onder 2,5 volt referentie is. De voedingsspanning wordt gedeeld door een 100K en 22K weerstand, 0.81 op 4,5 volt (verse batterijen) geven 0.54 bij 3 volt (lege batterijen). De uitvoer/hoog voltage is verdeeld door 100K en 10K weerstanden (22K voor USB uitgang). Wij de snoeischaar weerstand gebruikt in de watergeest SMPS geëlimineerd. Dit maakt de begininstelling een beetje vlekkerig, maar elimineert een grote component. Op 12 volt uitgang is de feedback ongeveer 1 volt.
FET/Switch
FETs zijn de standaard 'switch' in SMPSs. FETs switch zo efficiënt mogelijk op spanning hoger is dan dat door 3 AA-batterijen geleverd. Een Darlington transistor werd in plaats daarvan gebruikt omdat het is een huidige geschakelde apparaat. De TIP121 heeft een winst van 1000 minimaal à ¢  €Â "elke soortgelijke transistor kan waarschijnlijk worden gebruikt. De PIC PWM-pin beschermen alle verdwaalde spanning vanuit de transistor base een simpele diode (1N4148) en weerstand (1K).
Spoel de Coil
Ik ben nogal dol op de C & D macht inductoren beschikbaar op Mouser. Ze zijn klein en spotgoedkoop. Voor de USB-versie van de lader was een 220uH inductor gebruikt (22R224C). De firewire-versie gebruikt een 680 Brugmann spoel (22R684C). Deze waarden werden gekozen door middel van experimenten. Theoretisch, elke waarde spoel moet werken als de firmware van de PIC is geconfigureerd. In werkelijkheid echter de spoel gonsde met waarden die kleiner zijn dan de 680uH in de firewire-versie. Dit is waarschijnlijk gerelateerd aan het gebruik van een transistor, in plaats van een FET, als de schakelaar. Een deskundig advies op dit gebied, zou ik zeer waarderen.
Gelijkrichter Diode
Een goedkope super/ultra snelle 100 volt 1 amp gelijkrichter van Mouser werd (zie lijst) gebruikt. Andere laagspanning gelijkrichters kunnen worden gebruikt. Zorg ervoor dat uw diode heeft een voorwaartse laagspanning en snel herstel (30ns lijkt goed te werken). De juiste Schottky moet werken prima, maar kijk uit voor warmte, beltonen en EMI. Joe op de switchmode mailinglijst voorgesteld: (website: http://groups.yahoo.com/group/switchmode/)
"Ik denk omdat de Schottky sneller zijn en hebben hoge junction capaciteit zoals u zei, kon je een beetje meer beltonen en EMI. Maar, het efficiënter zou zijn. Hmm, ik vraag me af dat als u een 1N5820 hebt gebruikt, de verdeling van de 20v uw Zener-diode kan vervangen als u lage stroom nodig voor uw Ipod."
Input/Output condensatoren en bescherming
Een 100uf/25v elektrolytische input condensator slaat energie voor de spoel. Een elektrolytische 47uf/63v en 0.1uf / 50V metalen film condensator glad de uitgangsspanning.
Een 1 watt 5.1 volt zener wordt geplaatst tussen de ingangsspanning en de grond. In normaal gebruik 3 AAs dient nooit 5.1 volt. Als de gebruiker erin om macht over het bestuur slaagt, zal de zener klem de toevoer naar 5.1 volt. Dit zal de bescherming van de PIC van schade à ¢  €Â"tot de zener brandwonden uit. Een weerstand kan de jumper draad om een ware zener-spanningsregelaar vervangen, maar zou minder efficiënt (Zie PCB sectie).
Ter bescherming van de iPod, werd een 24 volt 1 watt zener-diode toegevoegd tussen de output en de grond. Bij normaal gebruik moet deze diode niets doen. Als er iets gaat vreselijk mis (uitgangsspanning stijgt tot en met 24) moet deze diode de levering klem op 24 volt (ruim onder de max firewire van 30 volt). De inductor gebruikt uitgangen max ~0.8 watt op 20 volt, dus een 1 watt zener elke overspanning verdrijven moet zonder gloeierig uiterlijk.
