Немного об идентификации USB Power Delivery

Этой заметки вероятно и не случилось бы, если бы заказанное зарядное устройство не оказалось ориентировано на устройства Apple. К сожалению, специфика различных реализаций определения USB Power Delivery не способствуют тому, чтобы любое зарядное хорошо работало с любым потребителем - если всегда какой-то класс устройств (в данном случае Apple) на которые его разработчики явно ориентировались. В моем случае это типовая схема, которую легко найти в Internet (повторюсь - только для Apple)

Что же будет с другими устройствами при подключении такому зарядному? Тут все просто спецификация USB определяет максимальный ток по силовым шинам в 0.5а (а не 1.5 - 2а как на картинке с выходом для Apple) - значит устройство просто будет потреблять ток в рамках этого лимита (как это происходит при подключению дата-кабелем к компьютеру). Соответственно зарядка некоторых устройств будет идти очень медленно, а некоторым и вовсе будет не хватать такой мощности для зарядки - например, если вы продолжаете пользоваться заряжаемым устройством. Чтобы сразу определиться с этим вопросом - проверьте ваше новое зарядное любым USB-тестером и не только нагрузочный резистор, но и на устройство(ва), для которого вы покапали изделие.

Что же собственно делать, если зарядное не совсем подходит? Выходов несколько. Можно конечно выкинуть его и купить новое, но мы не будем потворствовать производителям радио-хлама. Хорошей мыслью является специализированный USB-power кабель, в котором схема идентификации будет внутри самого кабеля, а не в зарядном устройстве - может я даже такой когда-нибудь сделаю, благо это не так сложно при наличии самих разъемов. Ну и последний и рассматриваемый здесь - это вмешаться схемотехнику зарядного. Поскольку делать мы это будем с низковольтной стороны, то сами изменения не опасны. ОДНАКО ВКЛЮЧЕНИЕ СЕТЕВОГО ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА СО СНЯТЫМ КОРПУСОМ ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ.

Итак, схему выхода USB для зарядки Apple мы уже видели. Есть ряд других схем идентификации, которые можно найти в Internet, но основное правило, которое обычно соблюдается в Android устройствах - шины данных (D-, D+) должны быть закорочены. Какое на них при этом напряжение смещения тоже может иметь значение, но это уже специфика, которую можно выяснить относительно вашего устройства, либо просто проверить на практике при помощи USB-тестера. В моем случае достаточно было закоротить шины данных - просто при помощи капельки припоя. Ниже приведены фото платы зарядного после доработки. Надо сказать, что китайский монтаж в неавтоматизированной части изначально оставляет желать лучшего.

Пояснение по схематике зарядного устройства

• Тип преобразователя - обратноходовый (flyback). Это очень простая, надежная топология, применяемая при низких мощностях и выходных напряжениях, с не самым высоким кпд.
• На входе видим выпрямитель с электролитическим конденсатором. Из защитных элементов видим только предохранитель. Защитный варистор, NTC-резистор, фильтр подавления ЭМП с X-конденсатором не завезли.
• Драйвер преобразователя интегральный - это микросхема в нижней части. Она содержит и генератор и силовой высоковольтный ключ и компаратор для стабилизации выходного напряжения. В данном случае это какой-то китайский драйвер - datasheet я не нашел. Обратная связь осуществляется неявно - через доп. обмотку трансформатора (вообще-то дросселя, но это мелочи) - часто встречается в последнее время как альтернатива явной связи с выходом через оптрон.
• Присутствует RCD-клампер - это три детали над микросхемой драйвера, которые гасят выбросы напряжения.
• Так же присутствует Y-конденсатор, который связывает вход и выход по высокой частоте. На практике сильных помех не замечено, даже с учетом минимализма на входе.
• На выходе соответственно, обычно мы видим диод и конденсатор, иногда завозят еще дроссель и еще конденсатор, но в нашем случае есть нечто, похожее на синхронный выпрямитель - это специальная микросхема с низковольтным ключом, выполняющее функции диода, но с меньшим падением (прямым напряжением). Впрочем прикидочные измерения кпд ничего особенного не выявили - он около 75% при выходной мощности 10Вт, причем даже чуть хуже чем другое простое зарядное устройство. Документации на микросхему LP3520 я также не нашел.
• Еще небольшое замечание по входной части - дизайн в части фильтрации не идеален - у нас есть 2 относительно длинные шины (+ и -), которые идут своими зигзагами к выходам. Однако единственный фильтрующий конденсатор подключен одной ногой до выходов (+), а второй (-) - после выходов. Это неправильно. Также в левой верхней части между шинами почти идеально встает керамический конденсатор, который почему-то также нигде не поставили.

Ссылки

• Это зарядное устройство
• Хороший USB-тестер