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5 Volt Stromversorgung für PC-Peripherie

Bernhard Bornschein - Berlin

 

Um mehrere Peripherie-Geräte an einer USB-Schnittstelle des PC's gleichzeitig zu betreiben, benötigt man einen USB-Hub. Standard sind 4-fach Hub's, an denen man 4 USB-Geräte an einem USB-Port des PC's betreiben kann. Jede dieser USB V 2.0 Schnittstellen muss 5 V und 0,5 A bereitstellen können – so die Spezifikation. Deshalb liegt dem USB-HUB ein Steckernetzteil bei, welches max. 2 A liefern kann. Aktuellen Versionen liegt ein 'getaktetes' Netzteil bei, andere haben einen Transformator und sind dadurch etwas größer. Ich bevorzuge Transformatoren, weil sie zum einen eine wirkliche Trennung vom Stromnetz realisieren und zum anderen kein zusätzliches Störspektrum (EMV) erzeugen. Der Vorteil von Schaltnetzteilen ist der bessere Wirkungsgrad – sie erzeugen weniger Verlustleistung in Form von Wärme.

Nun hatte ich drei Geräte im Visier, die mit 5 Volt betrieben werden und somit auch drei Stecker-Netzteile benötigen. Das sind der USB-Hub, der Handheld-Compi (PDA / Navi) und eine mobile 40 GB Harddisk. Es ist eine 5 V Stabilisierung erforder-lich, die zumindest kurzzeitig mehr als 3 A liefern kann, weil der Anlaufstrom der kleinen Festplatte größer als 2 A ist. Deshalb wird eine mobile USB-Disk auch über zwei USB-Stecker angeschaltet, weil ein Port nicht genug Strom liefern kann. Läuft die Harddisk, benötigt sie nur 0,35 A - beim Dateizugriff steigt der Strom auf ca. 0,75 A an. Der PDA benötigt 0,5 A wenn nur der Akku geladen wird. Ist er gleichzeitig aktiv, sind es schon 0,63 A. Die dabei entstehende Verlustleistung kann das kleine Gehäuse meiner ersten Version gerade noch verkraften. Wären beide Geräte (Festplatte und PDA) längere Zeit in Betrieb, müsste ein Kühlkörper montiert werden. Bei 12 V Eingangs-Spannung und 5 V Ausgangsspannung müssen bei einem Laststrom von 2 A immerhin 14 Watt von der Stabilisierungsschaltung in Wärme umgesetzt und abgeführt werden.

 


 

Dieses kleine Gerät wurde wie bei meinen Prototypen üblich auf einer Laborplatine aufgebaut und das bleibt auch so. Das Ätzen von Leiterplatten macht nur Sinn, wenn man mehrere Gerät aufbauen will. Ausserdem lassen sich Schaltungsänderungen bei dieser Lötinsel-Technik leichter realisieren. Der Ausgangsspannungspegel wurde etwas über 5 V gelegt (5,45 V). Das bedeutet, das die an den USB-Hub angeschlossenen Verbraucher ihre Energie in jedem Fall aus der Solar-Batterie entnehm-en und nicht aus dem PC-Netzteil. An jedem der drei Ausgangskabel musste ein anderer Stecker angebracht werden, weil jeder Hersteller so seine Vorlieben hat. Drei Stecker-Normen werden somit mit einem Gerät abgedeckt. Der Akku der GPS-Maus wird auch über diese 5 V Versorgung geladen - es passt der Stecker vom PDA. Moderne Mobil-Telefone werden, wenn sie an einen USB-Port angeschlossen sind, ebenfalls aufgeladen. Sehr vielseitig das kleine Teil.

Ein weiteres Stecker-Netzteil 12 V - 2 A , welches meine größere USB-Harddisk versorgen sollte, konnte in der Verpackung bleiben, weil das Laufwerk direkt an einen Solar-Lastverteiler angeschlossen wurde. Von dem mitgelieferten Schaltnetzteil wird nur das (abgeschnittene) Kabel mit Hohlstecker benutzt. Somit läuft diese USB-Disk von Anfang an mit Solarstrom. Übrig geblieben sind vier Stecker-Netzteile, die jetzt in der Kammer rum liegen.

Die USB-Solar-Versorgung läuft jetzt schon über ein Jahr und wird immer eingeschaltet, bevor der PC gestartet wird.





Zurück   Edit : 26.05.07  Bernhard Bornschein