Зарядка гаджетов через USB
Схемы распайки зарядных устройств различных производителей.
Проблемы с зарядкой по USB обычно появляются при использовании постороннего (не родного) зарядного устройства. Гаджет может заряжаться медленно, не полностью, а может и вовсе отказаться заряжаться. Собственно, этой проблеме и посвящена сия статья. Но сперва я должен высказать несколько важных замечаний касаемо зарядки по USB вообще.
- Как это ни странно, некоторые мобильные устройства вообще не поддерживают зарядку через гнездо USB mini/micro, хоть и оборудованы им. К примеру, некоторые планшеты снабжены отдельным (круглым) гнездом для подключения зарядного устройства (ЗУ).
- При зарядке устройства от USB компьютера следует понимать, что порт USB способен выдать ток не более 0,5 ампера ( USB 2.0 ) или не более 0,9 ампера (USB 3.0). И если для заряда устройства требуется больший ток (1÷2 ампера), то время заряда может оказаться мучительно долгим, вплоть до бесконечности. Придётся искать ЗУ подходящей мощности.
- Чтобы понимать, какие вообще контакты за что отвечают в разъёмах USB и как они нумеруются, прочтите статью « Распиновка USB 2.0 ». Вкратце: первый контакт в USB это +5 вольт, а последний — «земля».
Итак, вы подключили гаджет к левому/самодельному зарядному устройству, а он не заряжается, да ещё и пишет, что зарядное устройство не поддерживается. Это связано с тем, что перед тем как позволить себе заряжаться, некоторые мобильные устройства замеряют напряжения на 2 и 3 контактах USB и по этим напряжениям определяет тип зарядного порта. А некоторые — просто проверяют наличие перемычки между контактами 2 и 3 или ещё и контролируют потенциал этой связки. Если гаджет не рассчитан на подключение к данному типу зарядного порта или тип порта не определён, то зарядное устройство будет отвергнуто. Подробно вся эта кухня описана в статье « Типы зарядных портов ».
Практическая сторона вопроса заключается в том, чтобы гаджет увидел нужные ему напряжения на контактах 2 и 3, а это обеспечивается подключением различных сопротивлений между контактами USB зарядного устройства. В конце статьи приводится чертёж различных типов зарядного порта (без привязки к моделям гаджетов) с указанием напряжений на контактах 2 и 3. Там же указано, какими сопротивлениями этого можно добиться. А прямо сейчас мы посмотрим, чего ждут определённые модели гаджетов от порта зарядного устройства.
Nokia, Fly, Philips, LG, Explay, Dell Venue и многие другие устройства признают зарядное устройство только если контакты Data+ и Data- (2-й и 3-й) будут закорочены или замкнуты резистором не более 200 Ом ▼ 
Закоротить контакты 2 и 3 можно в гнезде USB_AF зарядного устройства и спокойно заряжать свой телефон через стандартный дата-кабель. Эту же схему поддерживает планшет Freelander PD10 Typhoon, но кроме этого ему требуется повышенное напряжение заряда, а именно — 5,3 вольта.
Если же зарядное устройство уже обладает выходным шнуром (вместо выходного гнезда), и вам нужно припаять к нему штекер mini/micro USB, то не забудьте соединить 2 и 3 контакты в самом mini/micro USB. При этом плюс паяете на 1 контакт, а минус — на 5-й (последний). ▼ 
Samsung, HTC и другие «Корейцы»: один резистор 30 кОм между +5 и перемычкой D-D+; другой резистор 10 кОм между GND и перемычкой D-D+ ▼
iPhone и прочей продукции «Apple». От этого же порта охотно заряжается планшет Freelander PX1. ▼
Претендующее на универсальность автомобильное зарядное устройство «Ginzzu GR-4415U» и его аналоги оборудованы двумя выходными гнёздами: «HTC/Samsung» и «Apple» или «iPhone». Распиновка этих гнёзд приведена ниже. ▼ 
Старая Motorola «требует» резистор 200 кОм между 4 и 5 контактами штекера USB micro-BM. Без резистора аппарат заряжается не до полной победы. ▼
Аппарат E-ten («Енот») не интересуется состоянием этих контактов, и поддержит даже простое зарядное устройство. Но у него есть интересное требование к зарядному кабелю — «Енот» заряжается только если в штекере mini-USB закорочены контакты 4 и 5. ▼
Для питания или заряда навигатора Garmin требуется особый дата-кабель. Просто для питания навигатора через дата-кабель нужно в штекере mini-USB закоротить 4 и 5 контакты. Для подзаряда нужно соединить 4 и 5 контакты через резистор 18 кОм. ▼
Отдельная тема — зарядка планшетов. Как правило, планшету для заряда требуется приличный ток (1÷1,5 ампер), и заряд через гнездо mini/micro-USB во многих планшетах просто не предусмотрен производителем. Ведь даже USB 3.0 не даст более 0,9 ампер.
Правда, некоторые модели планшетов можно медленно и печально заряжать в выключенном состоянии.
На Ютубе один парень предлагает установить в планшете 3Q перемычку между первым контактом гнезда mini/micro-USB (это +5 В) и плюсовым (центральным) контактом круглого (коаксиального) зарядного гнезда. Дескать, тока от USB этому планшету хватает, просто + гнезда USB не подключен к контроллеру заряда аккумулятора. После установки перемычки планшет якобы заряжается. В принципе, это выход, если само круглое зарядное гнездо уже раздолбано.
Напротив, если круглое гнездо в порядке, но по какой-то причине вам хочется брать питание для заряда именно от USB компьютера или зарядного устройства с таким разъёмом, то можно сделать такой переходник. ▼
Правда, к теме этой статьи он отношения не имеет.
Типы зарядных портов
Повторюсь, подробную информацию можно почерпнуть в статье Типы зарядных портов . Здесь же приведу сводную схему напряжений на контактах USB с указанием номинала резисторов, позволяющих те или иные напряжения получить. Там, где указано сопротивление 200 Ом нужно ставить перемычку, сопротивление которой не должно превышать те самые 200 Ом.
Итак, если вы хотите переделать обычное ЗУ в USB-зарядку для телефона:
- удостоверьтесь, что устройство выдаёт около 5 вольт постоянного напряжения
- узнайте, способно ли это ЗУ дать ток не менее 500 мА
- внесите необходимые изменения в коммутацию гнезда USB-AF или штекера USB-mini/micro
Смежные материалы:
Все материалы по теме « Компьютер»
Все материалы по теме «Мобильное»
Все материалы по теме «Зарядное устройство»
Источник
Зарядка Ni-MH аккумуляторов от USB
Многие люди отдают предпочтение аккумуляторам, вместо батареек. Во-первых, часто это оказывается экономически выгодно — аккумулятор хоть и стоит дороже батарейки, после некоторого времени он окупится, ведь батарейки придётся покупать снова и снова, а севший аккумулятор можно зарядить. Во-вторых, использование аккумуляторов просто удобнее — не нужно постоянно ходить в магазин за новыми батарейками, или держать дома целый запас для разных устройств. Одними из самых распространённых типоразмером батареек являются АА (пальчиковые) и ААА (мизинчиковые), они используются практически повсеместно — во многих пультах, фотоаппаратах, и прочей портативной технике. В таких типоразмерах могут выпускаться также и аккумуляторы, в частности, никель-металл-гидридные, они имеют обозначение Ni-MH. В отличие от батареек, они имеют чуть меньшее напряжение — 1,2В против 1,5В у батареек, однако эта разница напряжений несущественна для многих питаемых устройств и они могут спокойно работать как от аккумуляторов Ni-MH, так и батареек.
Для подключения к USB разъёму компьютера понадобится такой штекер, как на картинке ниже. Однако если под рукой такого нет, можно просто найти ненужный кабель с USB штекером на конце, оголить кончики его проводов и взять питание с них.
Вся схема собирается на миниатюрной печатной плате, рисунок которой для открытия в программе Sprint Layout представлен в конце статьи в архиве. Плата настолько маленькая, что выполнять её методом ЛУТ просто не имеет смысла — за пару минут дорожки можно нарисовать маркером и быстро вытравить. Либо сделать ещё проще и быстрее — распаять все элементы навесным монтажом прямо на контактах USB-разъёма.
На картинке ниже представлен замер тока заряда аккумулятора, он составляет примерно 141 мА.
Обратная сторона платы:
Таким образом, получилась крайне простая зарядка, детали для которой можно найти в любой неисправной технике. Схема не лучшим образом подходит для использования на постоянной основе, однако несомненно выручит, например, до покупки фирменного зарядного устройства, когда нужно зарядить Ni-MH аккумулятор «здесь и сейчас». Обратите внимание, что аккумуляторы не любят перезаряда, поэтому нужно контролировать процесс и когда аккумуляторы зарядились, снимать их с зарядки. Удачной сборки!
Источник
Зарядка аккумуляторных батарей через USB порт
USB (Universal Serial Bus — с англ. «универсальная последовательная шина») — последовательный интерфейс передачи данных, который был введен в 1996 году и стал одним из самых удобных и распространенных интерфейсов для электронных устройств. В его развитие внесли свой вклад такие компании как Compaq, DEC, IBM, Intel, NEC и Nortel. Разработка USB позволила упростить взаимосвязь периферийных устройств и ПК, а также обеспечить большую скорость передачи данных, чем это было возможно с более ранними интерфейсами. Порт USB также может быть использован для зарядки устройств, но с ограничением силы тока в 500 мА в начальных спецификациях, позже сила тока возросла до 5 А.
Стандартная схема подключения через USB состоит из хоста, чаще всего это компьютер, и периферийного устройства, такого как принтер, смартфон или камера. Поток данных происходит в обоих направлениях, а электропитание всегда однонаправленное, и протекает от хоста к устройству. Хост не может получать электропитание от внешнего источника.
USB 1.0 и 2.0 имеют напряжение 5 В и силу тока 500 мА (USB 3.0 имеет 900 мА), что позволяет производить зарядку небольшого одноэлементного литий-ионного аккумулятора. Существует, однако, опасность перегрузки USB концентратора при подключении к нему слишком большого количества устройств. Зарядка устройства, которое потребляет 500 мА вкупе с другими нагрузками, приведет к падению напряжения и возможному отказу системы. Для предотвращения перегрузок некоторые хосты могут включать в себя специальные токоограничивающие механизмы, которые предотвращают коллапс системы.
| Blue Power IP20 | Blue Power IP65 | Blue Power IP67 |
 |  |  |
| 12/24В, 15-40А | 12/24В, 5-40А | 12/24В, 5-15А |
| Профессиональные портативные зарядные устройства для транспорта и энергетики с интеллектуальным адаптивным алгоритмом заряда. Также могут применяться как источники питания. | ||
С помощью стандартного USB порта можно зарядить только небольшой одноэлементный литий-ионный аккумулятор. Зарядка 3,6 В аккумулятора стартует применением постоянного тока с пиковым значением напряжения 4,2 В; далее следует постепенное снижение зарядного тока и напряжения. (Смотрите BU-409: Зарядка литий-ионных аккумуляторов). Из-за падения напряжения в кабеле и разъемах, составляющее примерно 350 мВ, и потерь в цепи зарядки, 5 В USB порта может оказаться недостаточно для полной зарядки аккумулятора. Но это не особо значительная проблема, так как аккумулятор в любом случае зарядится примерно до 70 процентов, хотя по времени автономной работы и будет уступать заряженному с режимом насыщения. Но хоть время автономной работы и будет меньше, такой недозаряд увеличивает общую долговечность литий-ионного аккумулятора.
Два типа USB разъемов — тип А и тип В, показанные на рисунке 1, имеют по четыре контакта (pin). Pin 1 и pin 4 отвечают за обеспечение электропитания напряжением 5 В, а pin 2 и pin 3, также обозначаемые как D+ и D-, отвечают за перенос данных.
Рисунок 1: Конфигурация контактов (pin) на USB разъеме типа А и В. Pin 1 — напряжение 5 В (красный провод), pin 4 — “земля” (черный провод). Корпус соединяется с “землей” и обеспечивает защиту. Pin 2 (D-, белый провод) и pin 3 (D+, зеленый провод) отвечают за перенос данных.
Помимо стандартных разъемов типа А и В с четырьмя контактами существуют форматы Mini-A, Mini-B, Micro-A и Micro-B, которые имеют специальный согласующий контакт, помогающий обнаружить, с какого конца провода находится хост, а с какого – периферийное устройство. Pin 1 и pin 4 по умолчанию во всех форматах являются отвечающими за электропитание. Как правило, все USB кабели имеют тип А на одном конце и тип В на другом (или Mini-A и Mini-B и т. д.). Развитие USB не стоит на месте — уже существует новый разъем типа С, имеющий целых 24 контакта и отвечающий спецификациям USB 3.1.
Мощностные характеристики
Зарядка производительного смартфона или планшета посредством USB 2.0 имеет некоторые ограничения. Может возникнуть ситуация, когда при одновременной эксплуатации и зарядке устройства, эффект от зарядки будет отсутствовать ввиду превышения разрядных мощностей над зарядными. Существуют также такие устройства, например, внешние подключаемые жесткие диски, для электропитания которых мощности USB в 500 мА мало, и будет требоваться дополнительное подключение источника питания.
В 2009 году была введена спецификация USB 3.0, в которых мощность порта была повышена до 900 мА. Может показаться, что и этот показатель мощности не особо велик, но разработчикам пришлось ограничивать его, так как при больших значениях возникали бы искажения при высокоскоростной передаче данных.
Необходимость обеспечения большей мощности привела к созданию в 2007 году отдельной спецификации — Battery Charging, позволяющей более быструю зарядку от USB-хоста. Суть заключалась в создании зарядного устройства, известного сейчас как “USB зарядка”, которое было бы способно обеспечить силу тока в 1500 мА и быть совместимым со стационарными электросетями и системой электрообеспечения автомобиля. В таких зарядных устройствах, по сути имеющих свой USB порт, контакты D- и D+ соединены друг с другом через сопротивление 200 Ом или меньше. Этот нюанс отличает их USB порт от оригинального, предназначенного для переноса данных. В некоторых гаджетах компании Apple зарядный ток может ограничиваться изменением сопротивления между контактами D- и D+.
USB зарядное устройство может комплектоваться Y-образным кабелем, с помощью которого можно и заряжать устройство, и выполнять обмен данными. Это решение выглядит довольно логичным, но в спецификации соответствия USB говорится о запрете использования Y-образного кабеля периферийными устройствами — “если периферийное USB устройство требует больше энергии, чем допускает спецификация USB, к которому оно подсоединено, то у такого устройства должно быть автономное питание”. Но на практике Y-образные кабели и так называемые вспомогательные зарядные адаптеры используются без видимых трудностей.
Может возникнуть вопрос — не приведет ли к повреждению устройства использование USB зарядного устройства с силой тока, большей номинальных 500 и 900 мА? Ответ будет отрицательным, так как устройство возьмет ровно столько энергии, сколько ему будет необходимо. Аналогией может служить пример подключения к розетке переменного тока лампочки и тостера. Будучи подключенными к одинаковому источнику электроэнергии, эти приборы, тем не менее, имеют разную мощность — лампочка – довольно небольшую, тогда как тостер довольно значительную. Большая мощность зарядного устройства USB в нашем случае даже позволит сократить время зарядки.
Зарядка в спящем режиме
В большинстве случаев выключение компьютера приводит и к отключению USB портов. Но в некоторых компьютерах реализована функция зарядки в спящем режиме, которая подразумевает сохранение напряжения на USB порту и при выключенном состоянии. Такие USB порты могут быть красного или желтого цвета, единого стандарта не существует. Разные компании могут называть эту функциональность по- своему, например Dell назвал свою технологию “PowerShare”, и такие USB порты отмечены значком молнии. Toshiba использует термин “USB Sleep-and-Charge” и маркирует такие порты аббревиатурой USB над рисунком батарейки.
USB 3.1 — разъем типа С
Как и большинство других успешных технологий, USB за время своего существования породил несколько версий разъемов и кабелей. USB зарядные устройства не всегда показывают ожидаемые результаты производительности и время зарядки может быть долгим. Существует и проблема несовместимости между конкурирующими системами, возникающая как случайно, так и осознанно.
| Phoenix Charger | Skylla-i | Skylla-TG |
 |  |  |
| 12/24В, 16-200А | 24В, 80-500А | 24/48В, 30-500А |
| Мощные профессиональные зарядные устройства для яхт, катеров и другого вида транспорта. Предлагаются однофазные и трехфазные зарядные устройства высокой мощности. Многостадийный адаптивный заряд с возможностью ручного управления. | ||
Компании, столкнувшиеся с проблематикой технологии USB, разработали свой собственный разъем и кабель, основанный на стандарте USB 3.1. Вместо использования четырех контактов, как в классических разъемах типа А и В, тип С имеет 24 контакта и является двусторонним, то есть у него нет разной геометрии разъемов для хоста и периферии. Разъем типа С поддерживает как и стандартные 900 мА, так и может обеспечить 1,5 А и даже 3,0 А через шину питания 5 В при потоковой передаче данных. Это приводит к возможности поддержания мощности 7,5 и 15 ватт соответственно, что несколько интереснее стандартных 2,5 ватт. Существуют дальнейшие усовершенствования типа С, экспериментально способные обеспечить силу тока 5 А при напряжении 12 В или 20 В (60 Вт и 100 Вт соответственно).
Несмотря на присутствие на рынке устройств с USB-C и USB 3.1, потребители пока более ориентированны на USB 3.0. В то время как USB 3.1 обратно совместим с более старыми форматами, для USB-C необходимы специальные переходники и адаптеры, которые ограничивают скорость передачи данных.
Источник