Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 5V Stromlimiter für USB Laden möglichst einfach (Fertiglösung)


von Björn (Gast)


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Hallo zusammen,

ich möchte ausgehend von 15V DC ein Smartphone >langsam, ca. 750mAh< 
laden (Ladungshaltung bei Display ein) und ein BT Modul (50mA max) 
betreiben.

Die Lösung sollte möglichst klein sein und möglichst wenig löten 
erfordern. Evtl. gibt es ja was beim Chinamann.

Im Moment habe ich einen DC-DC Buck Converter.
Dieser wird aber ab ca. 1A heiss (<50 Grad).

Damit das Smartphone überhaupt läd, musste ich D- und D+ am Ladekabel 
kurzschliessen. Aber dann zieht es mehr als 1A.

Die USB Charging Spezifikation dazu ist eigentlich uninteresant, weil 
ich davon ausgehe, dass sich das Smartphone nicht daran hält.

Ich brauche also möglichst eine kleinen Fertiglösung, die als 500mA-1A 
Stromlimiter arbeiten kann.

Den Buck Converter kann ich auch rausschmeissen, wenn es eine Lösung 
gibt, die beides gleichzeitig tut.

Bin dankbar für jeden Denkanstoss, nur bitte bedenken: ich möchte, wenn 
es geht möglichst wenig selber analogkomponenten zusammenbraten.

von test (Gast)


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Du brauchst einen Buck Convertet mit einstellbaren Stromlimit. Das 
Smartphone testet aus wieviel Strom es ziehen kann bevor das Netzteil 
zusammenbricht.
Ist halt die Frage ob es bei <1A überhaupt mit dem Laden anfangen 
möcht... Ausprobieren.

von test (Gast)


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BTW: Jedes USB Steckernetzteil arbeitet so. Das Phone erhöht solange den 
Ladestrom bis die Spannung zu sehr einbricht. Auf diese Weise ermittelt 
das Phone die Maximale Leistung des Netzteils.

von Sam W. (sam_w)


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Ein Handy mit Konstantstrom laden ist keine gute Idee.
Versucht das Handy mehr als deine eingestellten 750mA zu ziehen, bricht 
die Spannung zusammen, das Handy beendet den Ladevorgang, die Spannung 
steigt wieder an, das Handy startet den Ladevorgang, etc. => nicht 
sinnvoll.
Das Handy regelt den Ladevorgang schon selbst, d.h. es reicht, dem Handy 
eine 5V Spannung mit ausreichender Stromstärke zur Verfügung zu stellen.

Björn schrieb:
> Ladungshaltung bei Display ein

Wenn es nur um Ladungshaltung geht, passt deine Lösung doch soweit.
Das Handy wird den Ladestrom schon reduzieren wenn der Akku voll ist ...

Wenn der 1A Buck-Konverter zu heiß wird eben einen nehmen, der für mehr 
Strom ausgelegt ist.

Gruß
Sam

: Bearbeitet durch User
von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Björn schrieb:
> Damit das Smartphone überhaupt läd, musste ich D- und D+ am Ladekabel
> kurzschliessen. Aber dann zieht es mehr als 1A.

Statt die Leitungen plump kurzzuschließen, könntest Du sie auch mit 
Widerstandsteilern auf definierte Spannungspegel legen. Es gibt 
Smartphones, die in Abhängigkeit dieser Spannungen ihre 
Ladestromaufnahme verändern, so unterscheiden beispielsweise 
Apple-Geräte zwischen Netzteilen mit 500 mA, 1A und 2A.

Wie das genau aussieht, hängt natürlich von Deinem Smartphone ab.

Die "USB Battery Charging Specification" ist ein paar Jahre zu spät 
verabschiedet worden, um universeller Standard in allen Smartphones zu 
werden, auch wenn neuere Geräte sich potentiell eher daran halten als 
ältere.

von Jürgen W. (Firma: MED-EL GmbH) (wissenwasserj)


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Wenn D+ und D- quellenseitig mit <200Ohm verbunden sind, dann ist das 
per Definition ein Dedicated Charging Port (DCP) - die Quelle muß dann 
bis zu 1,5A liefern (aber die Spannung darf wegbrechen) - siehe 
entsprechende Fig 4-2 bei der Spezifikation: 
http://composter.com.ua/documents/BC1.2_FINAL.pdf

Das wird aber ein Problem bei der Versorgung des BT-Moduls, also 
brauchst Du einen Host-Controller, der dem Smartphone die 
Ladestromgrenze vorgibt:
http://www.ti.com/power-management/usb-power-switches-charging-port-controllers/products.html

Davon z.B.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps2032-q1.pdf

von Björn (Gast)


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Das Handy ist ja nicht immer voll, deswegen wird es erst mal losladen.

Aber witzig, diese widersprüchlichen Aussagen:

a) Die Spannung bricht ein, daran merkt das Smartphone...
b) Die Spannung bricht ein, damit kann das Smartphone nicht laden.

Was denn nun?

Wenn ich es richtig verstehe, ist die einzige Lösung, einen dickeren 
Converter zu kaufen. Und dann gibts bald Handys die wollen 10A, dann 
fliegt der mir auch um die Ohren, auch keine Lösung.

Wenn Die Spannung einbricht, ist das für das BT Modul nicht schlimm, das 
kann 3,3-6V


Also Buck Convertet mit einstellbaren Stromlimit, igendwelche 
Vorschläge?

von Ladeadapter in PKW-Größe (Gast)


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Björn schrieb:
> Und dann gibts bald Handys die wollen 10A, dann
> fliegt der mir auch um die Ohren, auch keine Lösung.
>
Das sind dann Wummys Dafür braucht man einen besonders dicken Kopf und 
Ohren wie Rhabarberblätter.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Björn schrieb:
> Wenn ich es richtig verstehe, ist die einzige Lösung, einen dickeren
> Converter zu kaufen.

Nein, die richtige Lösung ist es, herauszufinden, welche Spannungspegel 
das Smartphone an den USB-Datenleitungen erwartet, damit es mit 
geringerem Ladestrom lädt.

Das wird mit Sicherheit auch Dein Smartphone so handhaben.

von Sam W. (sam_w)


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Björn schrieb:
> Was denn nun?

Wie jetzt ja schon einige geschrieben haben, ist das Ladeverhalten vom 
Smartphone abhängig.
Wenn du verraten möchtest, um welches Gerät es sich handelt, kann man 
dir hier weiterhelfen, ansonsten wurde eigentlich alles gesagt.

Björn schrieb:
> Aber witzig, diese widersprüchlichen Aussagen:
>
> a) Die Spannung bricht ein, daran merkt das Smartphone...
> b) Die Spannung bricht ein, damit kann das Smartphone nicht laden.

Ein gewisser Spannungsabfall über die Leitung führt zu einer Spannung < 
5V am Smartphone, sobald ein Strom fließt.
Das ist erstmal nach den Gesetzen der Physik normal und auch nicht 
schlimm, solange die Spannung nur wenige 0,1V einbricht.

Wenn nun allerdings eine Konstantstromquelle genommen wird, reduziert 
diese die Spannung bei einem Strom über dem Nennwert. Theoretisch ist es 
einer Stromquelle egal, wie hoch die Spannung an ihren Ausgangsklemmen 
ist, sie treibt einfach den vorgegeben Strom. Die Spannung ist dann vom 
Innenwiderstand der Last abhängig.
In der Realität legt man meist die maximale Spannung auf z.B. 5V und ein 
Regler mit CC (constant current) Funktion verhält sich bis zum Erreichen 
des Maximalstroms wie eine Spannungsquelle und geht erst dann in den CC 
Betrieb. Diese Reger werden dann CC/CV Regler genannt.

Björn schrieb:
> Und dann gibts bald Handys die wollen 10A, dann
> fliegt der mir auch um die Ohren, auch keine Lösung.

Naja, das wird schon allein wegen den kleinen Steckverbindungen nicht so 
schnell passieren.
Moderne Ladetechniken (Quick-Charge, USB-C PD, ...) erhöhen die 
Spannung, um mehr Leistung über das Kabel zu schicken und den Strom in 
einem akzeptablen Rahmen zu halten.
Das wird jedoch vorher mit dem Ladegerät ausgehandelt, und kein Gerät 
(sofern es der Spezifikation entspricht) wird einfach auf gut Glück 
einen derartigen Strom ziehen wollen.

von test (Gast)


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Das einfachste ist natürlich ein USB Ladekabel im 1€ Shop zu kaufen ;-)
Das hat (bedingt durch die viel zu dünnen Litzen) einen derart hohen 
Widerstand das bei 1A genug Spannung abfällt (so das das Handy als 
Reaktion darauf den Strom reduziert).

von Björn (Gast)


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Das Kabel was ich verwenden wollte ist wohl das Gegneteil von 1€, ein 
Magnetisches wo sogar nochmal ein Chip drin ist, der was auch immer tut. 
Nach China funken.

von Lex (Gast)


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Björn schrieb:
> Evtl. gibt es ja was beim Chinamann.

https://www.aliexpress.com/item/DC-DC-LM2596-HV-S-60V-3A-Buck-Constant-Current-Voltage-CC-CV-Step-Down-Module/32760723858.html

Sowas habe ich schonmal zum Telefon laden verwendet. Allerdings noch 
eine Crowbar drangetüddelt falls das mal durchschlägt.

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