Как повысить напряжение повербанка

СмартПульс — держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

Главная — Информация к размышлению (статьи) — Как получить напряжение 12 Вольт от внешнего аккумулятора на 5 Вольт с поддержкой «быстрой зарядки»

Как получить напряжение 9 или 12 Вольт от внешнего аккумулятора на 5 Вольт с поддержкой «быстрой зарядки»

Как получить напряжение 9 или 12 Вольт от внешнего аккумулятора (повербанка) на 5 Вольт с поддержкой «быстрой зарядки»

Внешние аккумуляторы получили сейчас очень большое распространение и продаются буквально «на каждом углу».

Но есть проблема: подавляющее большинство из них рассчитаны на выходное напряжение 5 Вольт; а пользователю иногда бывает нужно и другое напряжение. Часто требуется, например, напряжение в 12 Вольт. Таким напряжением питаются многие планшеты и малогабаритные ноутбуки.

Эта проблема — решаемая, если Ваш внешний аккумулятор поддерживает «быструю зарядку» на выходе.

Если же повербанк не поддерживает режим «быстрой зарядки» (не может повышать напряжение на выходе выше 5 В), то получить от него другое напряжение (в т.ч. 9 и 12 В) тоже можно с помощью внешних DC-DC преобразователей (обзор одного из таких преобразователей — здесь).

Но в варианте с DC-DC преобразователями есть две проблемы.

Во-первых, из-за относительно небольшой выходной мощности «обычных» повербанков (до 10 Вт) не удастся получить на выходе подключенного DC-DC преобразователя большого тока (для напряжения 12 В максимальный ток на выходе будет 0.6 — 0.7 А, и то не у всякого DC-DC преобразователя).

Во-вторых, из-за наличия двух последовательных DC-DC преобразований (одно — в повербанке, другое — во внешнем DC-DC преобразователе) КПД такой системы будет невысоким. Заряд аккумулятора в повербанке будет таять очень быстро!

В связи с этим вернёмся к основному варианту: использованию повербанков с поддержкой режима «быстрой зарядки».

Режим «быстрой зарядки» в источниках питания (в т.ч. и в повербанках) работает на основе того, что от смартфона на источник питания поступает команда поднятия выходного напряжения. Теоретически напряжение может быть поднято до 20 Вольт, но практически во внешних аккумуляторах выходное напряжение может достигать только 12 Вольт (возможны исключения).

Задача пользователя состоит только в том, чтобы каким-либо образом «подменить» команду, поступающую от смартфона, на команду, поступающую от пользователя.

Для этого можно использовать недорогие устройства, изготовляемые в братском Китае — тестеры для проверки аккумуляторов и эмуляторы режима «быстрой зарядки» с кнопочным управлением.

Тестер используется для контроля установки правильного напряжения, а эмулятор — для подачи команд на его установку. Если попытаться установить напряжение без тестера (т.е. без контроля), то возможны ошибки, из-за которых заряжаемое устройство может либо не заряжаться (если будет установлено напряжение ниже нормы), либо выйти из строя (если оно — выше нормы).

Так выглядит тестер (точнее — USB tester , так он называется на китайских интернет-площадках ) :

При «боевом» включении он показывает ток, напряжение и прошедший через него заряд в миллиампер-часах. Последнее нам не нужно, поскольку представляет лишь академический интерес (но можно проверить реальную отдаваемую/закачиваемую ёмкость и, тем самым, честность производителей).

На устройстве находится единственная кнопка — » Reset «; с её помощью можно сбросить показания счетчика миллиампер-часов.

А так выглядит эмулятор «быстрой зарядки»:

Это устройство — сложнее и содержит целых три кнопки.

Левая кнопка (» Mode «) служит для установки одного из режимов «быстрой зарядки» — Quick Charge 2.0 QC2.0) или Quick Charge 3.0 (QC3.0). Как правило, достаточно р ежима QC2.0 ; да и не все повербанки поддерживают QC3.0 .

Следующие две кнопки служат для повышения или понижения выходного напряжения. Осуществляется это изменение не самим эмулятором, а тем повербанком, к которому Вы его подключили. Эмулятор лишь формирует и передаёт команды.

Контроль успешного входа в режим «быстрой зарядки» осуществляется светодиодами в верхней строке. Правда, контроль этот — грубый, о точном значении напряжения он представления дать не может.

Если войти в режим «быстрой зарядки» с помощью кнопок на эмуляторе не удалось, то на нём останется светящимся только светодиод с обозначением «4-6.9 V «. Но иногда требуется терпение и несколько дополнительных попыток. Если Ваш повербанк не поддерживает «быстрой зарядки», то переключение в оный режим не произойдёт никогда (проверяйте наличие поддержки в документации или в обозначениях на корпусе повербанка).

Ещё одна очевидная деталь, которая нам потребуется, но которая может потребовать от нас дополнительных действий — это подходящий кабель для соединения выходного порта USB эмулятора с входным разъёмом питания того девайса, который Вы хотите запитать от повербанка.

Этот кабель может быть и в комплекте повербанка (либо в «явном» виде, либо в виде USB- кабеля с набором переходников), либо в продаже в торговых точках, либо нигде (так и оказалось в моём случае).

Тогда его можно изготовить самостоятельно («сколхозить») из частей подходящих, но ненужных кабелей:

На фото место соединения частей кабелей показано без изоляции только для наглядности, в жизни контакты должны быть обязательно заизолированы!

При изготовлении кабеля особое внимание надо обратить на соблюдение полярности, иначе можно что-нибудь сжечь. Да и для готовых «фирменных» кабелей проверить полярность не повредит.

Итак, теперь, когда у нас все материалы и принадлежности готовы, приступаем к исполнению плана.

Первым делом последовательно соединяем повербанк, USB tester и эмулятор «быстрой зарядки».

Если при подключении этой цепочки к повербанку он сам не включился, то принудительно включаем его кнопкой на нём:

После включения кнопками на эмуляторе устанавливаем напряжение 12 V (или другое, какое Вам необходимо — например, 9 V) . Напряжение контролируем по показаниям USB- тестера.

После установки требуемого напряжения быстренько подключаем нагрузку (заряжаемое или просто эксплуатируемое устройство, если оно своего аккумулятора не имеет). Почему «быстренько»? Потому что все повербанки без нагрузки через некоторое время автоматически выключаются.

На следующем фото — вся система в сборе и в работе совместно с фоторамкой Samsung :

В дополнение — еще несколько слов об особенностях аппаратуры.

Часто эмуляторы «быстрой зарядки» делаются с запоминанием последнего включенного режима. Если Ваш — именно такой, то после установки режима может не потребоваться далее использование USB- тестера для контроля напряжения.

Также без него можно будет обойтись и в том случае, если повербанк, действительно, окажется не в состоянии отдать свыше 12 Вольт на выходе. Тогда можно будет смело устанавливать кнопками на эмуляторе максимальное напряжение, оно и окажется равным 12 V .

Ещё один важный момент: должны совпадать типы технологии «быстрой зарядки» на повербанке и в примененном эмуляторе. Самая распространённая сейчас система — Qualcomm Quick Charge 2.0/3.0 ; на её основе и проводился описанный в этой статье эксперимент.

Но существуют и другие системы «быстрой зарядки», например, MediaTek Pump Express (MTK PE) , и другие. К сожалению, все они не совместимы друг с другом (но существуют повербанки, поддерживающие несколько систем).

Простой способ получения 9 В или 12 В от повербанка с поддержкой быстрой зарядки (дополнение к статье от 14 марта 2021 г.)

По многочисленным просьбам трудящихся, наши китайские товарищи освоили производство триггеров («приманок» для 9 и 12 В) с ползунковыми переключателями напряжения повербанка .

Здесь сразу устанавливается выбранное напряжение (9 или 12 Вольт), и в дальнейшем его контролировать не требуется. Но, на всякий случай, рекомендуется проконтролировать один раз при первом включении, чтобы убедиться, что на выходе действительно получается требуемое напряжение.

Выглядит эта «приманка» так (обзор):

Купить такую «приманку» (триггер QC3 / QC2) можно на Алиэкспресс здесь. Цена с учётом доставки — около $10 (дороговато, но если найдётся дешевле, то хорошо — на Али поиск помогает сберечь средства!) .

Если не требуется возможности переключения напряжений между 9 и 12 Вольт, то можно приобрести «приманку» на фиксированное напряжение 9 или 12 Вольт. Стоит она значительно дешевле (ок. $1 с учётом доставки) и выглядит она так:

Купить можно здесь. Там же есть в продаже «приманки» на напряжение 20 В, но надо иметь в виду, что мало какие повербанки и зарядные устройства поддерживают выдачу такого напряжения (надо досконально изучать технические данные).

Теперь снова вернёмся к теории.

Важный вопрос: в чем смысл всей этой возни, если можно приобрести сразу повербанк с переключаемыми напряжениями или с напряжением 12 Вольт?

Во-первых, такие повербанки очень редко стали встречаться в продаже.

Во-вторых, если у Вас уже есть повербанк с поддержкой «быстрой зарядки» для Вашего телефона (что полезно, если телефон тоже её поддерживает), то Вы можете добавить к нему еще одну функцию. Заодно у Вас и тестер аккумуляторов появится (при выборе «сложного» метода). 🙂

Примечание: в эксперименте использовался повербан к Anker PowerCore Speed 10000 (обзор).

Где купить необходимое оборудование.

Сам повербанк с поддержкой быстрой зарядки можно купить как с помощью российских сервисов сравнения цен, например, Яндекс.Маркет (приведена ссылка на выбор повербанков с поддержкой быстрой зарядки), так и на Aliexpress (приведена ссылка на категорию повербанков с поддержкой быстрой зарядки, но описания всё равно надо читать внимательно).

Покупать просто в ближайшем магазине не рекомендуется — цены по разным торговым точкам могут отличаться очень сильно.

Использованный в статье USB- тестер марки Keweisi уже снят с производства, но эта фирма производит новые похожие модели, посмотреть и приобрести можно на AliExpress. Цена вопроса — около $3.1 . При выборе обязательно проверьте в описании, что диапазон входных напряжений — не ниже, чем до 12 Вольт.

Более функционально (это уже для совмещения с углублённой проверкой аккумуляторов) другое устройство, но оно стоит дороже — около $5 .

Использованный в статье эмулятор «быстрой зарядки» именуется » USB триггер QC2.0/3.0 «. Приобрести можно на китайской интернет-площадке AliExpress , цена вопроса — около $4.7 .

Искренне Ваш,
Доктор
22 июля 2018 г.
Последнее изменение страницы 24.10.2021.

Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам

В комментариях запрещены, как обычно, флуд, флейм и оффтопик.
Также запрещено нарушать общепринятые нормы и правила поведения, в том числе размещать экстремистские призывы, оскорбления, клевету, нецензурные выражения, пропагандировать или одобрять противозаконные действия. Соблюдение законов — в Ваших же интересах!

Источник

Как получить 9В/12В от зарядного с Quick Charge (на примере STM32)

Чем может быть полезна быстрая зарядка

С увеличением ёмкости аккумуляторов телефонов потребовалось увеличить и мощность зарядных устройств, чтобы достичь маленького времени зарядки, для чего и нужно было увеличивать выходную мощность: напряжение, ток. Таким образом зарядные с Quick Charge 3.0 кроме 5 В могут выдавать 9В/12В/20В +возможность регулировки с шагом 0.2 В (до 12 В).

Ввиду распространенности ЗУ с этой технологией появляется интерес использовать их для получения повышенного напряжения без дополнительных преобразователей.

Схема подключения

Представленная схема позволит выводам, настроенным как двухтактный выход, подавать на выводы DN и DP нужные значения напряжения:

Оба вывода к минусу	0 В
Верхний вывод к плюсу, а нижний к минусу	0.6 В
Оба вывода к плюсу	3.3 В

Настройка в STM32CubeMX

Нужно настроить четыре любые выводы общего назначения как двухтактный выход (Output Push Pull) без подтяжки (No pull-up and no pull-down) с соответствующими названиями (ПКМ -> Enter User Label).

Описание протокола Quick Charge

QC 2.0 (из документа CHY100)

После включения в сеть замыкаются выводы DN, DP и начинает следить за уровнем на выводе DP, подаем на него напряжение от 0.325 В до 2 В (обычно 0.6 В) на время не менее 1.25 с и таким образом происходит вход в режим Быстрой Зарядки. Теперь на DN нужно подать минус (чтобы напряжение на нем упало ниже 0.325 В) на время не менее 1 мс. Остается выставить сочетание напряжения, соответствующее необходимому, согласно таблице:

QC 3.0 (из документа FAN6290Q)

В этой версии есть возможность изменять значение напряжения с шагом 200 мВ, для этого нужно выставить сочетание, соответствующее режиму Continuous Mode:

Перейти в него можно из любого другого (5В/9В/12В), а потом для увеличения выходного напряжения (DN: 3.3 В, DP: импульс 0.6-3.3-0.6В), а для уменьшения (DP: 0.6 В, DN: 3.3-0.6-3.3В).

Программирование

Остается завернуть изменение уровней сигнала согласно алгоритму в код с использованием библиотеки HAL, учитывая понятные ярлыки-названия, установленные в Кубе:

Таким образом получились функции:

Скачать проект в STM32CubeIDE можно на GitHub: Quick-Charge-STM32-HAL

Проверка работы

Остается подключить всё согласно схеме и выполнить функцию для получения нужного напряжения (для испытания используется безымянная китайская зарядка с QC 3.0):

Причем выходное напряжение можно изменить в любой момент:

При использовании разъема USB Type-C обязательно нужно добавить два резистора 5.1 кОм между CC1, CC2 и GND, чтобы устройство определялось как UFP (Upstream Facing Port).

Определение подключения

В случае, если питание будет подаваться на микроконтроллер уже после подключения, то выполнение нужной функции может выполнятся перед главным циклом один раз.
Если микроконтроллер питается от независимого источника, то выполнение функции можно назначить по внешнему прерыванию (вывод VBUS подключается через стабилизатор 3.3 В) или просто с помощью кнопки — можно сделать свой «триггер».

Проверка на разных ЗУ с USB-A и USB-C

Работоспособность проверена на различных недорогих зарядных, а также на мощных ноутбучных зарядок 65Вт с USB Type-C.

При этом наименьшее выходное напряжение может различаться — так, обычные имели нижний порог 4.2 В, а продвинутые — 3.7 В.

Подробнее в видео

Итого

Хоть стандартом становится технология Power Delivery (PD), но куча современных сетевых зарядных устройств как и многие переносные аккумуляторные ЗУ поддерживают в том числе Quick Charge (QC), что позволит с легкостью получить повышенное напряжения без использования дополнительных преобразователей.

Несмотря на то, что в теории можно получить даже 20 В, но на практике таких зарядок почти нет. Также стоит учесть, что при подключении слишком мощной нагрузки напряжение будет сильно просаживаться, а некоторые ЗУ вообще уйдут в защиту.

Источник