DC/DC-Wandler als USB-Ladegerät nutzen

Die bekannten USB-Standards erlauben einen maximalen Ladestrom von 500 mA für USB 1.0 und 2.0 sowie 900 mA für USB 3.0 bei einem Schnellladestrom-Höchstwert von 1,5 A. Das Anlegen fester Spannungen an die Anschlüsse D+ und D- oder eines Widerstands zwischen diesen beiden Datenanschlüssen bestimmt die sicher gelieferte Leistung einer Ladeeinrichtung. Auf diesem Weg erfährt ein mobiles Gerät, dass es mit einem Dedicated Charging Port (DCP) verbunden ist. Allerdings nutzen die verschiedenen Hersteller auch unterschiedliche Spezifikationen, weshalb es keine Universallösung gibt.

Um diesen Vorgang zu erleichtern wurde mit dem Standard USB 3.1 eine Batterieladespezifikation eingeführt. Das mobile Gerät kann so mit dem Ladegerät kommunizieren und variable Limits für die Ausgangsspannung, Stromstärke und Leistung hinsichtlich der Ladefähigkeit verschiedener mobiler Geräte bestimmen sowie die verwendete Anschlussvariante, also Typ A, Typ B, Mikro-B oder Typ C, definieren.

Dank abwärtskompatibler USB-Standards lassen sich zudem mobile Geräte mit einem USB-C-Anschluss auch über ein älteres Ladegerät aufladen. Einziger Nachteil: Dieser Ladevorgang kann mehr Zeit als mit einem spezialisierten USB 3.1 Ladegerät beanspruchen

• Für eine kostengünstige DCP-Lösung – mobile Geräte akzeptieren oftmals einen USB-Stecker mit kurzgeschlossenen D- und D+ Pins als DCP – lässt sich beispielsweise ein Abwärtswandler der Baureihe R-78E von RECOM nutzen. Diese Lösung eignet sich ideal für Spannungsversorgungen mit 12 oder 24 VDC sowie für 12V-Blei-Säure-Batterien.

• Beim Einsatz einer 24V-Blei-Säure-Batterie passt der Pin-kompatible R-78C5.0-1.0 von RECOM, dessen Eingangsspannungsbereich bis 42 VDC reicht. Zum Schutz vor einer Verpolung ist bei batteriebetriebenen USB-Ladegeräten die Diode in Reihenschaltung Voraussetzung.

• Für mobile Geräte, die ein Laden verweigern, wenn die Pins D+ und D- nicht an die entsprechenden Spannungen/Widerstände angeschlossen sind, wird ein zusätzlicher Laderegler-IC erforderlich. Dieser erkennt dann automatisch das angeschlossene Gerät und stellt die korrekte Identifikation ein, um ein Laden zu ermöglichen.

• Um einen dauerhaften Ladestrom von bis zu 1,5 A im Sinne der Schnellladefähigkeit für mobile Geräte verschiedener Hersteller bereitzustellen, lässt sich beispielsweise der Laderegler TI TSP2514 in Verbindung mit dem Abwärtswandler RPMB5.0-2.0 von RECOM für die SMD-Montage einsetzen. Diese Möglichkeit eignet sich für die 12V- oder 24V-Batteriestromversorgung.

• Wenn ein höherer Eingangsspannungsbereich nötig ist, wie z. B. bei der Verwendung einer 48V-Lithium-Ionen-Batterie, fällt eine höhere Ladespannung an. In diesem Fall ist ein Wandler erforderlich, der mit Eingangsspannungen von bis zu 60 VDC klarkommt, wie der RPMH5.0-1.5 von RECOM. Dieser verfügt über einen Widerstandsteiler zwischen Eingang und Enable-Pin zum Schutz vor Unterspannung und schaltet sich selbst aus, wenn die Eingangsspannung unter 20 V fällt. So schützt er die Batterie vor einer Tiefenentladung und möglichen Schäden.

• Ist ein isolierter Ladeanschluss erforderlich, etwa um Kurzschlüsse zu vermeiden, wenn die Ausgangs-Pins mit der Versorgung verbunden werden sollten, kann der DC/DC-Wandler RS6-4805S von RECOM zum Einsatz kommen. Er befindet sich in einem SIP8-Miniaturgehäuse und liefert bis zu 1200mA. Zudem verfügt er über eine eingebaute Unterspannungs-Sperre, die Batterieschäden durch Tiefentladung verhindern kann, und eine Isolation von 1,6 kV DC/1 Minute, die 100V-Spannungsspitzen standhält und über einen ±1kV-Transientenschutz mittels TVS-Diode verfügt. Eine noch höhere Leistung liefert die Baureihe RS12 mit bis zu 2,4A.

Bei Schukat electronic bieten wir eine Vielzahl an verschiedenen Typen von DC/DC-Wandlern von RECOM an.

Zudem steht unser technisches Vertriebsteam rund um das Thema Stromversorgung mit Rat und Tat zur Seite