Собираем усилитель мощности напряжения USB

Усилитель мощности напряжения-01

Усилитель мощности напряжения USB-шины выполненного на микросхеме LM2596S. Решил поделиться простым решением проблемы с питанием USB устройств применяемое в двух случаях:

  • энергоемкое USB устройство (например: LTE/UMTS модем или веб-камера) на кабеле до 8 м (на обычном удлинителе не работает)
  • блок питания модема LTE/UMTS, который в некоторых случаях потребляет больше тока, чем позволяет спецификация последовательной шины; он зависает и нуждается в перезагрузке — даже при подключении напрямую к последовательному порту компьютера (без удлинителя)

Усилитель мощности напряжения-02

И этим решением является усилитель мощности напряжения питания — прибор, который обеспечивает напряжение 5 вольт от источника, отличного от USB-порта на компьютере, но в остальном прозрачного для универсальной последовательной шины.

Такой усилитель питания можно легко сделать самому на готовом регулируемом модуле понижающего преобразователя DC-DC на базе микросхемы LM2596S, которую можно приобрести за несколько рублей:

Усилитель мощности напряжения-1

Напряжение может быть взято от блока питания компьютера — в ПК у нас есть линия 12 В, а в ноутбуках, терминалах или других одноплатных компьютерах бывает 12-20 В и несколько ампер тока в вашем распоряжении.

Идея заключается в следующем:

  • в случае питания модема расположенного рядом с компьютером, просто необходимо подавать напряжение питания от более мощного источника, чем порт — с использованием микросхемы LM2596S мы получаем до 3 А вместо 0,5 А.
  • удаленные устройства могут быть подключены экранированной витой парой, в которой одна пара (или даже один провод) обеспечивает напряжение 12 В, и только на самом устройстве преобразователь уменьшает то, что осталось от этих 12 В, до 5 В.

Таким образом, падение напряжения даже до 4 В не является проблемой (12 В -> 8 В), в то время при использовании удлинителя, падение будет на четверть вольта больше (до 4,75 В).

Читайте также:  Схема блока питания для нагрузки 100 Вт

Усилитель мощности напряжения USB на микросхеме LM2596S: схема

Усилитель мощности напряжения-2

Что для этого нужно:

  1. Модуль инвертора
  2. Кабель со штекером USB-A (USB 2.0)
  3. Гнездо USB-A
  4. Разъем постоянного тока, например, 5,5/2,5 мм (если вы хотите подавать питание таким образом)
  5. Кусок универсальной печатной платы
  6. Транзистор BC547
  7. Два постоянных резистора 10k
  8. Один метр одинарного провода для соединений
  9. Паяльник, припой с флюсом
  10. Пластиковый или аналогичный корпус
  11. Четыре винта для крепления платы к корпусу

Усилитель мощности напряжения-3

Из инструментов потребуется:

  • универсальный измеритель, паяльник, третья рука, дрель со сверлом, пилка по пластику, напильник, пинцет, отвертки, возможно клеевой пистолет.

Инвертор является регулируемым, поэтому первое, что нужно сделать, это установить значение напряжения, которым вы хотите питать ваш модем или то, что будет к нему подключено, например, 5,2 В.

Усилитель мощности напряжения-4

На плате преобразователя имеются только выводы IN+, IN-, OUT+ и OUT- (IN- закорочен с OUT-). Однако было бы хорошо, чтобы USB-устройство получало питание не постоянно, а только тогда, когда компьютер подает напряжение на USB-порт. Для этого мы можем использовать вход выключения микросхемы LM2596S, который должен быть отпаян от земли на плате. Это первая нога справа.

Усилитель мощности напряжения-5

Затем мы впаиваем гнездо USB-A в плату и подключаем кабель с разъемом USB — все, кроме VUSB, т.е. экранирование, землю, D+ и D-. Чтобы не ошибиться, лучше всего вставить вилку в розетку, проверить с помощью измерительного прибора, где находится переход, а потом все припаять.

Усилитель мощности напряжения-6

На плате монтируем это простое устройство из приведенной выше схемы:

Усилитель мощности напряжения-7

Соединяем платы друг с другом (IN+, SD, OUT+, OUT-) и подключаем разъем питания к инвертору (IN+, IN-):

Монтируем их в подготовленный корпус так, чтобы он хорошо держался, и не обязательно должен выглядеть как на фото:

Читайте также:  Регулирующий стабилизатор напряжения на LT1083

Подключаемся и наслаждаемся стабильной работой модема в месте, где есть наилучшее покрытие.


Усилитель питания USB на LM2596S

Фирменные усилители мощности