Växla läge Altoids iPOD laddare med 3 "AA" batterier (3 / 8 steg)
Steg 2: SMPS
Vi vill att mellan 8 och 30 volt att ladda en iPod via firewire-porten. Kan utforma detta SMPS för 12 volt output. Detta är inte en direkt dödliga spänning, men väl inom intervallet firewire spänning.
Mikrokontroller
Det finns flera enda chip lösningar som kan öka spänningen från några batterier till 12 (eller mer) volt. Detta projekt är inte baserad på en av dessa. Istället använder vi en programmerbar mikrokontroller från Microchip, PIC 12F683. Detta låter oss designa SMPS med skräp-box delar och håller oss nära maskinvaran. En enda chip lösning skulle fördunkla de flesta av SMPS funktion och främja leverantör inlåsning. 8-pin PIC 12F682 valdes för sin ringa storlek och kostnad (mindre än $1). En mikrokontroller kan vara används (PIC/AVR) som har en hårdvara pulse bredd modulator (PWM), två analoga digital omvandlare (ADC) och en spänning referens alternativ (intern eller extern Vref). Jag älskar den 8-pin 12F683 och använda den för allt. Jag har ibland använt det som en precision 8 Mhz extern klocka källa för äldre bilder. Jag önskar mikrochip skulle skicka mig en hel tub av dem.
Spänning referens
Enheten är batteridrivna. Batteribyte ansvarsfrihet och temperatur medför spänning drift. För att PIC att upprätthålla ett set utspänning (12 volt) behövs en stabil spänning referens. Detta måste vara en mycket låg spänning referens så det är effektiv över spänna av utdata från 3 AA-batterier. En 2,7 volt zener diod planerades ursprungligen, men den lokala elektronik butiken hade en 2 volt "stabistor" diod. Det var används samma som zener referens, men in "baklänges" (faktiskt framåt). Stabistor verkar vara ganska sällsynt (och dyrt, ~0.75 eurocent), så vi gjorde en andra version med en 2,5 volt referens från microchip (MCP1525). Om du inte har tillgång till stabistor eller Microchip (eller andra till-92) referens, kunde en 2,7 volt zener användas.
Spänning Feedback
Det finns två spänning återkoppling kretsar som ansluter till ADC pins på bild. Först kan PIC att känsla utspänning. PIC pulser transistorn som svar på dessa mätningar, att upprätthålla en önskad numerisk läsning på ADC (jag kallar detta "set-point"). PIC mäter batteriets spänning genom andra (jag kommer att kalla denna spänning eller Vsupply). Optimal induktor i tid beror på matningsspänningen. PIC firmware läser ADC värdet och beräknar den optimala tiden för transistor och induktor (period/duty cycle värdena av PWM). Det är möjligt att ange exakta värden i din bild, men om strömmen ändras värdena inte längre optimalt. Medan du kör från batterier, kommer att spänningen minska när batterierna ansvarsfrihet, vilket kräver en längre i tid. Min lösning var att låta PIC beräkna allt detta och ange sina egna värden.
Båda avdelare var utformade så att spänningar är bra under 2,5 volt referens. Matningsspänningen divideras med en 100K och 22K resistor, ger 0,81 på 4,5 volt (nya batterier) till 0,54 vid 3 volt (döda batterier). Utgång/hög spänning är uppdelad genom 100K och 10K motstånd (22K för USB utgång). Vi bort trimmern motståndet används i nixie SMPS. Detta gör den första justeringen lite ojämn, men eliminerar en stor del. På 12 volt output är feedback ca 1 volt.
FET/Switch
FETsna är den standard "switchen" i SMPSs. fETsna switch mest effektivt vid spänningar högre än den som tillhandahålls av 3 AA-batterier. En Darlington transistor användes istället eftersom det är en nuvarande kopplad enhet. TIP121 har en vinst på 1000 minimum à ¢  €Â "något liknande transistor kan troligen användas. En enkel diod (1N4148) och motstånd (1K) skydda PIC PWM stift från någon ströva spänning kommer från transistor basen.
Induktor spole
Jag är ganska förtjust i C & D power induktorer på råttfångare. De är små och smuts billig. För den USB-versionen av laddaren var en 220uH induktor används (22R224C). Den firewire versionen använder en 680 uH induktor (22R684C). Dessa värden har valts ut genom experiment. Teoretiskt sett bör någon värde induktor fungera om den PIC firmware är korrekt konfigurerad. I själva verket dock surrade spolen med värden som är mindre än 680uH i firewire-versionen. Detta är förmodligen relaterad till användningen av en transistor, i stället för en FET, som växeln. Jag skulle uppskatta någon sakkunnig rådgivning på detta område.
Likriktaren diod
En billig super/ultra snabb 100 volt 1 amp likriktare från råttfångare användes (se lista över). Andra låg spänning likriktare kan användas. Kontrollera din diod har en låg framspänning och snabb återhämtning (30ns verkar fungera bra). Den högra Schottky bör fungerar mycket bra, men se upp för värme, ringsignaler och EMI. Joe på sändlistan switchmode föreslog: (webbplats: http://groups.yahoo.com/group/switchmode/)
"Jag tror att eftersom Schottkys är snabbare och har hög junction kapacitans som du sa, du kan få lite mer ringmärkning och EMI. Men det skulle vara mer effektivt. Hmm, undrar jag om du använt en 1N5820, 20v fördelningen skulle kunna ersätta din Zener diod om du vill ha låg ström för din Ipod."
Input/Output kondensatorer och skydd
En 100uf/25v elektrolytisk input kondensator lagrar energi för induktor. En 47uf/63v elektrolytisk och 0.1uf / 50V metal film kondensator slät utspänningen.
En 1 Watts 5.1 volt zener placeras mellan inspänning och marken. I normal använda 3 AAs bör aldrig ge 5.1 volt. Om användaren lyckas över makten i styrelsen, klämma zener leverans till 5,1 volt. Detta kommer att skydda bilden från skador à ¢  €Â"tills zener bränner ut. En resistor kan ersätta bygeln kabeln för att göra en sann zener spänningsregulator, men skulle vara mindre effektiva (se PCB)).
För att skydda iPod, lades en 24 volt 1 watt zener diod mellan produktionen och marken. Vid normal användning inte denna diod bör göra någonting. Om något går fruktansvärt fel (utspänning stiger till 24) bör denna diod klämma leverans på 24 volt (långt under firewire max 30 volt). Induktor används utgångar max ~0.8 watt vid 20 volt, så en 1 watt zener bör försvinna någon överspänning utan att bränna.