PowerDock PD-200W — універсальна USB-C PD зарядна станція на IR2153 своїми руками

Створення універсальної зарядної станції PowerDock PD-200W, яка забезпечує одночасну роботу трьох USB-C Power Delivery портів та двох USB-A портів загальною потужністю 200 Ват мене спонукали невдалі покупки китайських підробних зарядок.

Схема універсальної зарядної USB станції

Основа проєкту — IR2153

Для побудови джерела живлення було обрано популярну мікросхему IR2153, яка дозволяє реалізувати напівмостовий імпульсний перетворювач із мінімальною кількістю компонентів.

Трансформатор

За основу взято трансформатор EI-33 від комп'ютерного блока живлення ATX. Первинна обмотка була залишена заводською, а вторинна перемотана під необхідну вихідну напругу.

Сердечник тип: EI-33
Походження: ATX блок живлення
Центральний стрижень: 12,8 × 9,75 мм
Зазор між половинками фериту: відсутній
Первинна обмотка залишена заводська. Складається з двох половин: 19 витків + 19 витків (дріт: 0,6 мм).
Порядок намотування: 19 витків первинної -> Ізоляція -> 7 витків вторинної -> 7 витків вторинної -> 4 витки допоміжної -> Ізоляція ->19 витків первинної

Вторинна обмотка ~ 24 В: 7 + 7 витків (дріт: 3 × 0,8 мм).
Допоміжна обмотка вентилятора ~ 12 В: 4 витки (дріт 1 × 0,4 мм).

Трансформатор струму

Використовується для захисту від перевантаження.

Сердечник - феритове кільце від енергозберігаючої лампи. Зовнішній діаметр - 10мм, внутрішній діаметр - 6мм, висота 4-5мм. Намотування 50 + 50 витків (дріт: 0,3–0,5 мм). Через вікно трансформатора проходить один провід від середньої точки напівмоста до силового трансформатора. Налаштований струм спрацювання змінним резистором R9 приблизно 10 А.

Вихідний дросель L1

Сердечник - феритове кільце від комп'ютерного блока живлення. Зовнішній діаметр - 27мм, внутрішній діаметр - 14мм, висота 11мм. Намотування 20 витків (дріт: 2 × 0,85 мм). Індуктивність: 20–40 мкГн.

Налаштування снабера

Під час налаштування були випробувані кілька варіантів RC-ланцюга (конденсатор 1нФ - 330 пФ 1 кВ + резистор 100-240 Ом 2 Вт). Найкращі результати показав варіант: конденсатор 470 пФ 1 кВ + резистор 240 Ом 2 Вт. Результат: споживання на холостому ходу 1,5–2 Вт, мінімальний нагрів резистора, стабільна робота блока живлення.

Результати

Напруга блока живлення під навантаженням 22 Вольта
Холостий хід 1,5–2 Вт
USB-C 3 × PD 65W + USB-A 2 × USB
Сумарна потужність до 200 Вт