USB輔助電源工作原理

你是否有USB(通用串行總線)供電的新的周邊設備(如掃描儀等)。且它們需要用比PC或USB集線器可能輸出的更多電力?這里介紹一個小工具，可以解決你的問題。它可以饋送額外的電力到USB傳輸線。并由電腦自動控制——讓新的周邊設備由電腦打開或關閉直流供電。

PC機或自供電的USB集線器的每個USB插座，可以提供電壓為5V、最大500mA的直流電。USB電源可用于直接驅(qū)動多種USB周邊設備(這是USB的優(yōu)點之一。許多較新的外圍設備都設計為這種供電方式)。一些低成本的USB集線器設計為從PC．即通過其“上游”USB連接線獲取其所需的電能(在多數(shù)情況下．集線器內(nèi)部電路只需要幾十毫安的工作電流)。

然而，當試圖通過這樣一個集線器連接更多的總線供電的USB外設到您的PC時．事情將變得更復雜：因為集線器向每個“下游”輸出接口只能供應最多100mA的電流(這是因為他們的所有電能最終都來自PC本身)。如果你有一個正在工作的、已經(jīng)連接了3個USB接口供電的外設，然后又買一個由USB供電的掃描儀或標簽打印機，其需要吸取比1OOmA更多的電流，這就是一個問題了。幸運的是，這里介紹的USB輔助電源(它設計為串聯(lián)在與新外設連接的USB傳輸線上．同時它也連到一個9V的AC或DC供電電源上)，可以很容易解決：當USB輔助電源偵測到來自PC或集線器的5V直流電源時，它的開關電源從接口通過一個內(nèi)建的5V穩(wěn)壓器，為你新的周邊設備提供自己的5V電壓和高達500mA的電流。

USB輔助電源全部元件裝在一塊很小的印制電路板上，并置于一個合適的小塑料盒中。

一、USB輔助電源工作原理

在電路圖(圖1)中，電源從插座CON3接入。經(jīng)過二極管D1～D4(二極管將交流整流或自動校正直流電的極性)。在1000μF電容器C1兩端的直流電壓為14V(交流輸入時)或8V(直流輸入時)。

CON1為USB“B型”插座(標準USB口有A型和B型兩種。其中每一型均有插頭和插座，例如A型插頭，B型插座等)，用作輔助電源的輸入端口。經(jīng)標準的USB電纜連接到PC或集線器的USB輸出端口。電源輔助器的數(shù)據(jù)線，從CON1直接連接到CON2的相應端。CON2是一個USB“A型”插座．是輔助電源的輸出端口。通過另一個標準的USB連接電纜從這個端口連接到你的新的USB設備。因此，輔助電源在完全透明的條件下溝通USB數(shù)據(jù)。即USB數(shù)據(jù)可以在PC與周邊設備之間的任何方向上直接通過輔助電源，反之亦然。

當PC的電源關閉時。電流無法從接口流向外設，因為串聯(lián)在其中的P溝道MOS功率管Q2通常是關閉的。當個人電腦打開時，+5V出現(xiàn)在CON1的第一腳，通過一個22kΩ的基極電阻使晶體管Q1導通，然后使Q2導通(Q2這時呈現(xiàn)一個非常小的電阻，約0.1Ω)。

流入的直流電通過1000uF的電容器到REG1(7805)的+5V三端穩(wěn)壓器。它提供+5V電壓至CON2的第一腳和你的周邊設備。LED1用來顯示電源開關狀態(tài)(LED1通過8200Ω串聯(lián)電阻從REG1的輸入端接入)；因此當Q2打開輔助電源時它才發(fā)光。10μF和100nF電容器確保三端穩(wěn)壓塊REG1穩(wěn)定運行。而二極管D5是為了當電源關閉時，防止反向電壓對REG1的損害。雖然REG1有少量的發(fā)熱．但它能滿足任何最大不超過500mA的USB周邊設備的供電。

二、USB輔助電源機械結構

所有USB輔助電源的元件，全部安裝在一塊小型印制電路板上，其尺寸為76mmx46mm，見圖2。圖3為PCB銅箔面，已在每個角落合適的位置開孔，使它適合放入現(xiàn)成的小塑料盒(83mmx54mm~31mm)內(nèi)。盒子內(nèi)有4個較矮的9mm長的自攻螺釘座，使用四個M3x6mm的自攻螺絲固定印制電路板，另外有四個較高的自攻螺釘座，另用四個M3x6mm沉頭自攻螺絲固定盒蓋。

在盒子狹窄兩端的方向開出矩形孔，以適合兩個USB連接器(CON1和CON2)。在CON2矩形孔邊上用直徑3mm的鉆頭鉆出圓孔，讓電源指示發(fā)光二極管LED1伸出。同樣，用直徑9mm的鉆頭在其中一個較長邊上鉆出孔，位置適合電源輸入連接器CON3。各開孔位置見圖4。接下來，安裝三個連接器。兩個USB連接器的引腳布局是不同的，所以一定要確保正確安裝。

最后安裝TO-92晶體管Q1、LED1和兩個TO-220器件Q2及REG1 (請確認沒有搞錯．否則可能導致一方或雙方受到損害)。這兩款器件都采用臥裝，用M3x6mm的機螺絲和螺母固定在印制板上，也有少量的散熱作用。為了確保LED1與連接器CON2的位置和極性正確，距離印制板的尺寸要由具體的盒子結構而定。

三、USB輔助電源裝配調(diào)整

本USB輔助電源沒有需要調(diào)整的部件，安裝完成后只要簡單地測試一下。要做的是連接一個輸出直流9 V或AC插頭到CON3．并連接CON1到你的PC或USB集線器輸出USB連接端口，確認指示LED1不亮。如果LED1隨著開啟和關閉個人電腦點亮或熄滅，就證實了USB輔助電源的工作是正常的。這時可用螺釘裝上盒蓋，還可以貼上合適的標簽。