LM2576 레귤레이터 이용 쿼드충전기

이런저런 이유로 휴대폰 4개를 동시에 충전해야하게 생겨서 충전기 4개를 사용하자니 공간이 없고 

전포트가 4개 달린것을 사자니 파산할것 같아서 직접 만들어보았습니다.

 

그래서 이번에는 LM2576-5 라는 PWM 스위칭 레귤레이터 소자를 이용하여 쿼드충전기를 만들어보았습니다.

LM2575 와 LM2576 의 차이점이라면 똑같은 스위칭 주파수(52KHz)에 핀 배치 등인데, 뽑아낼 수 있는 전류만 다릅니다.

 

2575는 1A 이고 2576은 3A 입니다. 

usb 2.0 기준으로 개당 500mA 가 최고출력이니 4개를 동시에 충전하려면 2A 가 필요합니다.

 

2576을 사용하면 2a 먹고도 1a 가 남네요.

 

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모바일 기기 4대를 동시에 충전하고 있을때 먹는 전류인데, 

12VDC 에서 680mA 를 먹는다면 5VDC 로 충전되므로 대략 1600mA 정도 먹고 있습니다.

 

1600mA 를 4로 나눴을때 개당 400mA 정도 먹고 있습니다.

 

 

쿼드 충전기 제작을 위해 사용한 회로는 아래와 같습니다.

 

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[ Circuit by. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2576.pdf ]

 

부품들은 있던 부품들을 사용하였고, 데이터시트에 기재되어있는 부품명이나 값과 호환되는 부품들을 사용했습니다.

위 회로는 오로지 입력전압을 5VDC 정전압으로 강압시키는 역할만 하고 5VDC 를 풀업 저항으로 풀업시켜서 모바일 기기에 공급해야 충전됩니다.

 

옛날 모바일 기기는 데이터 단자에 풀업저항을 사용하지 않아도 잘 충전됬었는데,

요새 모바일 기기는 내부적으로 충전 컨트롤이 추가되서 데이터 단자에 풀업저항으로 풀업시켜서 충전해야합니다.

 

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[ circuit by. http://www.adafruit.com/blog/2010/02/08/using-the-iphone-3gs-with-a-mintyboost/ ]

 

풀업 저항을 사용할 때 전압분배법칙에 의하여 데이터 단자에 걸리는 전압으로 충전전류를 컨트롤할 수 있습니다.

기기마다 다르므로 확인 후 적절히 풀업 회로를 구성하세요.

 

 

 

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먼저 2576 발열때문에 방열판을 달아주고 짧은 다리를 점퍼선으로 연장시켰습니다.

그 다음으로 50 x 50mm 짜리 기판에다 방열판, 스위치, usb 포트, 전원확인 led 등을 박았습니다.

 

 

 

 

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LM2576 보호용 배리스터와 평활용 커패시터들을 박아주었습니다.

 

출력측에 평활용 커패시터를 박아줘야하는 이유는 LM25xx 씨리즈 레귤레이터는 스위칭 방식으로 출력이 건전지처럼 평탄하지 못합니다.

 

실제 LM25xx 레귤레이터의 2번핀 단자를 오실로스코프로 찍어보면 구형파가 나오는데

인덕터와 커패시터의 LC 적분으로 출력된 전압을 피드백 받으면서 일정하게 5VDC 로 조정합니다.

 

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위 사진이 쿼드 충전기에 실장된 LM2576-5.0 레귤레이터 2번 단자를 찍어본 파형입니다.

좌측이 구형파이고, 우측에 감쇠사인파는 인덕터의 역기전력입니다.

 

 

 

 

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입력 전압에 따른 듀디사이클의 변화입니다.

 

 

 

평활 커패시터는 부착했고 이제 인덕터를 부착해주었습니다. 

입력과 출력으로 각각 단자대가 부착되어있는데, 출력단자대는 어디 실험에 정전압 5V 가 필요할때 뽑아다 쓰기위한 목적입니다.

 

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입력측과 출력측 각각 10uF, 1000uF 커패시터를 부착했습니다.

 

 

 

다음으로 지옥의 풀업저항

 

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으아아아아아아아아아아아아ㅏㅏㅏ아아아ㅏㅏ

 

 

 

 

 

 

 

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아오 그냥 3D 땜질로 커버했습니다. 1/8W 짜리 저항들을 사용했습니다.

이것저것 막 수정질하느라 기판 상태가 영 좋지 못하네요.

 

 

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[ circuit by. http://www.adafruit.com/blog/2010/02/08/using-the-iphone-3gs-with-a-mintyboost/ ]

 

풀업 저항은 위에서 잠깐 언급했었는데, 어쨌거나 회로는 위 사진과 같습니다.

참고하세요.

 

** 내용추가 **

http://kor.pe.kr 주인장 ㅡ 토마스님께서 말씀하시기를..
바어스 전압을 가하는 목적이므로 풀업용 저항은 한세트만 만들고, 여기에 USB 케이블들 연결하면 된다고 하시네요 🙁
 
아아, 노가다 ;ㅅ; 
 
고자라니 카페베내.jpg
 
아무튼 제보해주신 토마스와 친구들님께 감사드립니다.
 
 

 

 

 

 

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어느정도 제작이 마무리될 무렵, 애플 기기 3대 연결해서 잘 충전되는지 테스트해보았습니다.

풀업저항 때문에 좀 애먹었는데 잘 해결되서 다행이네요.

 

기판을 수십번 수정질해서 더러운게, 처음부터 브레드보드에 임시로 테스트해볼껄 그랬네요 🙂

 

 

 

 

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하여튼 대략 이렇게 완성했습니다.

입력 전압 7V ~ 40V, 출력 전압 5V 3A 입니다. USB 포트말고 전원을 다이렉트로 뽑을 수 있는 별도의 단자도 있습니다.

 

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리폴 배터리 2개 직렬해서 아이팟을 충전중인 모습입니다.

 

 

 

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그리고 충전중인 모바일 기기 4대, 아주 훌륭합니다.

참고로.. 기기들 언어가 영문인건 제 개인취향 입니다.

 

 

 

 

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지난번에 태양전지 실험에서도 이용된 쿼드 충전기

앞으로 충전 관련 실험할때 자주 이용될것 같습니다.

 

 

 

 

 


 

함께보면 좋은 글

 

LM2576 데이터시트(기본 회로, 최소/최대 입력전압, 스위칭 주파수 등등..)

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2576.pdf

 

태양전지로 휴대폰을 충전해보자; 아이팟, 아이폰 Charging

https://blog.tunalabs.io/electronics_lab/133809

 

폐어댑터를 이용한 휴대폰 충전기

https://blog.tunalabs.io/electronics_lab/134671

 

LM2575 사용, 다용도 휴대용 충전기 만들기

https://blog.tunalabs.io/electronics_lab/67255

 

 

 

긴글 읽어주셔서 감사합니다. 즐거운 DIY 되세요. ㅋㅋ

 

 

 

 

19 thoughts

  1. 음… 회로를 만드는 과정에서 많은 변화가 잇어서 저는 이해를 할수 읎네요….
    어느 부분에 평활용 캐피시터를 똿하고 점검? led를 또 어디에 똿 했는지 모르것네요

    1. 제가 설명을 짬뽕으로 해서 그런것일지도요…
      25xx 원리를 이해하시면 쉬워요. 본문에 설명되어 있듯이 25xx 출력 전압이 출렁출렁해서 평활 커패시터로 평활시켜주는것입니다.

      LED 는 전원 확인용으로 달아주었습니다. 전원이 잘 들어오나 안 들어오나…

  2. 보니깐 4개충전중인때 충전전류가 1600mA라서 개당 400mA라고하셧는데 500이 안넘어도 충전되나요??
    전류를 높일려면 풀업저항을 낮추면될려나?ㄷ

  3. 혹시 제작 단가를 알려주실수 있나요? 그리고 포트마다 다른 출력값을 뽑아낼수도 있는건가요??

    1. 본 포스트에서 제작한 버전은 4포트 모드 동일출력인 5VDC 가 출력됩니다. 다른 출력하게 개조 가능합니다.

  4. 리튬전지 2개를 직렬연결하셨다면 7.4V 정도 되는게 맞나요?? lm2576-5 input V 이 7v 부터 지만, 데이타시트에는 8v~쓰는게 좋다고 나와서요… 그리고 리튬전지가 사용하다보면 7v 이하로 떨어질텐데,, 이때 lm 2576 은 어떻게 작동하나요 ..ㅜㅜ 제가 지금 이부분 때문에 고민중이라서요; ㅜㅜ

    1. 조금 아슬아슬 해서 권장사항은 아닙니다. 최소 3개이상 직렬하시는게 좋습니다.
      배터리 전압이 너무 낮다면 MC34073 스텝업 컨버터도 고려해보세요.

      1. 배터리로 5v라즈베리파이와, 8V LED를 동시에 구동해야 해서요,, LED 전압은 드라이버를 달아서 조절 되는데,, 효율적으로 5V를 어떻게 만들지 고민 중입니다.ㅜㅜ 도와주세요.

        1. LED 전압 조절이 가능하고, 5V 로 라즈베리파이를 구동시키려면
          차라리 3.7V 리튬 폴리머이나 12V 납축전지 등으로 각각 8V, 5V 로 강압시키는게 좋을것 같군요.

          LM2576-5 효율이 75% 정도인데, LM2596-5 를 사용하시면 효율을 92% 정도로 끌어올릴 수 있습니다.
          그런데 가격이 천장을 뚫을것 같군요. 효율을 고려하신다면 LM2596-5 를 권장드립니다.

          정리하자면 12V 에 근접하는 리튬 폴리머 전지팩이나 납 축전지를 사용하고
          LED 드라이버와 LM2596-5 레귤레이터에 각각 전원을 공급하시어 사용하시면 됩니다.

          1. 예, 그래서 지금 가격까지 생각해서 리튬이온 3개를 직렬연결하는 것으로 가닥을 잡았습니다. 그런데, 이때의 PCM(보호회로)가 필요하다고 하는데요;; 저는 단순히 그냥 연결하면 될 줄 알았는데 말이죠…. PCM은 어떻게 설계해야 하나요;;ㅜㅜ 이거 너무 귀찮게 해드리는 것 같네요;; ㅈㅅ

            1. 리튬이온폴리머 배터리중에서 PCM 내장품 있습니다.
              PCM 내장 제품을 구입하시면 배터리에 PCM 이 부착되서 출고되는데, 밸랜싱 잘 맞추셔서 충전하셔야 합니다.

              관리가 번거로우시면 납축전지도 괜찮습니다.

              1. 노트2 배터리 20개 사용해서 보조배터리 만들어 볼려고 합니다 참치님이 만드신 모듈에 적용 가능할까요?

  5. 궁금한게 있는데 ,12V에서 680mah 전류가흐르는데 5V에서는 왜 1600mah가 흐르는 거죠

  6. 제작 해보고자 하는데 제작하실때 사용하시 3개 커페시터 각각 몇 페럿인지랑 인버터 옆에 검은 네모는 뭔지 알수 있을까요?

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