Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]

p.kaczmarek2 09 Jun 2021 13:05 1197 5
  • Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Witajcie moi drodzy.
    Zapraszam na krótki test i teardown (wraz ze szkicem schematu) kolejnego klona słynnego 'power cube', czyli rozdzielacza w kształcie kostki, oferującego dodatkowo dwa zwykłe porty USB i jeden typu C. Ponadto produkt stąd wyróżnia się tym, że posiada włącznik umożliwiający natychmiastowe wyłączenie całości (i portów USB, i gniazd).

    Zakup Sopend Power Cube
    Produkt znalazłem w sieci pod hasłem Sopend Power Strips Plug Socket Extension EU With Multi Outlet 4 Smart Ports Powercube 16A 3640W With Switch and Type C - Blue E02C. Oto zrzut ekranu z oferty:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Było tam kilka rodzajów tych rozdzielaczy:
    - wersja 2x USB ale bez wyłącznika
    - wersja 2x USB i wyłącznik (on odcina wszystkie gniazda, ale sam produkt dalej jest w standby)
    - wersja 2x USB + wyłącznik + jedno USB typu C
    Opis wedle sprzedawcy:
    Quote:

    Sopend Powercube Socket, Provide All Your Power Needs:

    Often you arrive at your office, at home, in a meeting, or somewhere else and find it difficult to reach for a nearby available power outlet to charge your notebook or cell phone. The PowerCube will eliminate this problem as it allows you to mount multiple power sockets where it is the most convenient. The number of outlets can be expanded according to your needs, creating a tailored power source within reach!


    E02C With 2USB Socket(with 1 Type C port and touch switch):
    With 4 outlets
    Unique design
    You can connect multiple sockets together for increased functionality
    Brand: Sopend
    product Item: power cube/socket
    Model number: E02C
    Material: Fire-proof PC
    input: 100-250v. 50/60HZ
    Switch/light: touch switch/Indicator light
    USB Total output: 5V 3.1A 15.5W(max)
    single USB output: 5V 3.1A 15.5W(max)
    Type C output: 5V 3.1A 15.5W(max)
    Rated Power: 3680W at 250V
    size: 76x76x79mm
    weight: 0.26kg


    Grafiki promocyjne z oferty sprzedaży:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat] Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat] Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat] Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]

    Przesyłka, pierwsze wrażenie
    Produkt był kupiony 23 maja, paczkę przyniósł Inpost 6 czerwca:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Opakowanie:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat] Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat] Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat] Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Zawartość:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Dość nietypowa forma instrukcji:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Sam produkt:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat] Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Wraz z moim, już dość starym, przedłużaczem:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Działanie przycisku - dioda standby określa, czy kostka jest włączona. Przycisk wyłącza wszystko, zarówno porty USB jak i zwykłe gniazda. Słychać pracę przekaźnika.
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]


    Wydajność prądowa
    Wydajność prądowa jest na styk z tym co oferuje producent. 4.9V utrzymuje się do około 3.15A, potem nagle spada do 3.5V:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat] Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]

    Wnętrze
    W celu dostania się do środka, trzeba najpierw zdjąć pokrywę na zaczepach:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Następnie odkręcić cztery długie śruby, końcówka typu torx:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Po odkręceniu kolejnych śrubek uwalniamy PCB ze środka:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Do PCB idą 3 przewody. Zasilacz z płytki jest ciągle włączony, natomiast przekaźnik na płytce odcina przewód fazowy od gniazd. Porty USB są też odcinane, ale poprzez tranzystor na płytce.
    Analizę PCB zostawmy na później, teraz reszta kostki:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat] Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Charakterystyczny 'kapturek' wygląda mi na jakiś rodzaj bezpiecznika, może to bezpiecznik termiczny? Ale jeśli tak to też jest plus, zawsze dodatkowe zabezpieczenie.
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat] Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat] Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]


    Przyglądamy się PCB
    Tuż za podłączeniem fazy jest rezystor bezpiecznikowy, nieco dalej dławik służący redukcji zakłóceń:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Dalej jest warystor, ochrona przeciwko przepięciom:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    07D471K produkcji Bourns:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Dalej od spodu mamy mostek prostowniczy ABS10 i układ zasilacza flyback oparty o HC2706B:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Tuż za mostkiem prostowniczym jest też nie jeden, lecz dwa kondensatory elektrolityczne (jeden 15uF 400V, drugi 10uF 400V), połączone dławikami, formujące filtr, przypomina mi to filtr typu PI, choć tu nawet równolegle do jednego z dławików jest rezystor (wyjaśni się jak naszkicuję schemat):
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Znalazłem w sieci stronę producenta HC2706B, Shenzhen Heng Cheng Wei Technology, ale coś się nie zgadza chyba:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Kondensator Y łączący stronę wtórną i pierwotną (ochrona przed zakłóceniami):
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Potrzeba montowania kondensatorów Y bierze się w dużym uproszczeniu stąd, że transformator impulsowy, mimo iż zapewnia separację galwaniczną, to i tak posiada pewne pojemności pasożytnicze pomiędzy uzwojeniami, te pojemności tworzą tak jakby kondensator i przyczyniają się do powstawania oscylacji, a jak wiemy kondensatory przepuszczają AC, więc by te zakłócenia nie poszły dalej, to sami montujemy dodatkowo właśnie kondensator Y który je zwiera, przyjmuje na siebie, tłumi.
    Ten kondensator to JNC JN102M. I to jest rzeczywiście kondensator Y, czyli nie ma tragedii, nie wpięli tutaj w ramach oszczędności zwykłego kondensatora.
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Strona wtórna:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Tu nie ma zwykłej diody prostowniczej czy tam Schottky (używanych ze względu na mniejszy spadek napięcia, mniejsze straty), tutaj mamy HC7703C. Jest to tzw. prostownik synchroniczny:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Link do noty nie działa, ale w skrócie to jest odpowiednio sterowany MOSFET który pełni rolę diody, ale oferuje znacznie mniejsze straty niż dioda prostownicza bo zamiast spadku napięcia ma rezystancję w stanie otwarcia Rds(on). W tym przypadku ten MOSFET jest razem z układem sterującym w jednej obudowie, wymaga tylko paru zewnętrznych elementów do pracy.
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Dalej jest układ który obsługuje przycisk i steruje osobno przekaźnikiem (podłącza do sieci gniazda) i tranzystorem MOSFET (podłącza do zasilacza 5V gniazda USB):
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    6000A, 824040, informacji brak.
    Ten tranzystor obok, który steruje przekaźnikiem ma kod 2TY, to chyba S8550:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Sam przekaźnik, FH17-1A2STLE, 16A 250VAC:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Sekcja portów USB, widać że są miejsca na różne kombinacje rezystorów (gdyż są różne standardy ładowarek - jedne wymagają tylko połączenia D+ z D-, inne podpięcia D+ i D- osobno rezystorami do masy/zasilania, itp). Tutaj wybrany został najprostszy standard - D+ i D- są zwarte. Jest to potrzebne, gdyż bez tego ładowane urządzenie nie weźmie z ładowarki więcej niż 0.5A. Samo zwarcie D+ - D- jest dla urządzenia (np. telefonu) informacją, że można pobrać więcej prądu.
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Ten tranzystor który włącza zasilanie portów to chyba AO3400.
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Tu widzimy, że na płytce z USB typu C jest coś jeszcze (widać też w tle kondensator na 50V który zasila układ zasilacza flyback):
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Płytka z USB C:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    5888C, 3800, informacji brak. Podejrzewam, że ten układ bierze udział w negocjacji prądu pobieranego przez USB typu C. Czyli ta sama rola co wcześniej zwarte D+ - D- w starszym standardzie.

    Szkic schematu
    Poniżej przedstawiam szkic schematu modułu elektroniki z tej 'kości'. Schemat powinien być w miarę zgodny z rzeczywistością, nazwy elementów też są takie jak na płytce (oni stosują te standardy, że kondensator elektrolityczny 1 to EC1, a zwykły to C1, itp...). Największy problem miałem z okolicą prostownika synchronicznego, ale to się zaraz też wyjaśni.
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Część układu była już omówiona w poprzednim akapicie.
    Mamy tutaj typowy zasilacz flyback bez transoptora, sprzężenie zwrotne brane jest z uzwojenia pomocnicznego.
    R8, C1, D3, R4 tworzą gasik (snubber) szpil z uzwojenia pierwotnego.
    R2 oraz R-IDK (nazwany tak przeze mnie gdyż nie był podpisany na płytce) ładują CE3 po podłączeniu zasilacza do sieci, by ten mógł wystartować. CE3 zasila kontroler zasilacza. Gdy zasilacz już wystartuje, to CE3 jest ładowany poprzez D2 z uzwojenia pomocniczego.
    FB to pin feedback, poprzez dzielnik rezystorowy na R5B i R5 bada napięcie potrzebne do sprzężenia zwrotnego.
    R6 i R7 na pinie CS (Current Sense) to tzw. boczniki, to rezystory o bardzo małej rezystancji, na nich wykonuje się pomiar prądu. Pin CS pewnie jest wewnętrznie podłączony do pinu Drain.
    Pin Drain to po prostu dren tranzystora kluczującego prąd przez uzwojenie pierwotne (bo w tym układzie przetwornicy jest tranzystor wbudowany).
    Co do sekcji oznaczonej żółtą ramką nie jestem pewien (tam chyba jest jeszcze jeden rezystor) ale to sposób podłączenia prostownika synchronicznego. W następnym akapicie przedstawię przykłady pełnych schematów zasilaczy z takim prostownikiem.
    No i zostaje tajemniczy układ z 6 nóżkami - on osobno steruje przekaźnikiem REL FH17-1A2STLE poprzez tranzystor Q2 8550 (przekaźnik oczywiście ma wpiętą też diodę by nie siał szpil przy przełączaniu, ta dioda to tzw. "freewheeling diode", ochrania tranzystor i resztę układu). Obok przycisk, tranzystor MOSFET, jak podejrzewam AO3400, też przez niego sterowany, włącza lub wyłącza porty USB wraz z diodą.
    Po stronie wtórnej jest dość duża pojemność jak na takie zasilacze - są aż dwa kondensatory elektrolityczne CE4 i CE5, po 680uF, niestety tylko na 6.3V, dość mało.
    CY1 to tzw. Y capacitor, filtr przeciwko zakłóceniom EMI.

    Bardzo podobny schemat zasilacza
    Szukając informacji o tym zasilaczu znalazłem stronę WinSemi z CyberPark,Chegongmiao,Fu Tian Dis,Shenzhen,P.R.China. Przedstawiony jest tam schemat bardzo podobnego zasilacza, wraz z notami katalogowymi elementów.
    http://www.winsemi.com/en/app.html
    Polecam się z nim zapoznać. Widać tu dwa sposoby podłączenia prostownika synchronicznego (i w przeciwieństwie do mojego szkicu, tu raczej nie ma ryzyka błędów):
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    W sumie jedyna większą różnicą pomiędzy zasilaczem ze schematu z WS2797 powyżej a tym z tego tematu jest to, że zasilacz powyżej ładuje kondensator C3 (zasilanie dla WS2797) na początku przez samego WS2797(gdyż potem jak wystartuje to doładowuje go z uzwojenia 2 4 przez D4), a w tym zasilaczu z tematu ten kondensator na starcie ładowany jest bezpośrednio z +325V przez rezystory. W przypadku schematu z WS2597N natomiast te dwa rezystory są obecne (R12 i R13, one ładują C3), tak jak w zasilaczu z tego tematu.

    Noty katalogowe elementów:
    RolaNazwaObudowaOpisDatasheet
    Synchronous rectifierWS2212HSOP815mΩ 45V synchronous rectifier WS2212..pdf Download (552.96 kB)
    PSR flyback power switchWS2597NSOP73A 650V PSR flyback converter WS2597..pdf Download (602.66 kB)
    PSR flyback power switchWS2797SOP73A 650V PSR flyback converterbrak linku
    Synchronous rectifier controllerWS2268SOP815mΩ 80V synchronous rectifier WS2268_dat..eet.pdf Download (221.72 kB)


    Czy power cube znajdzie swoje miejsce w domu?
    Spotkałem się już z opiniami, że kształt tego gadżetu jest całkiem bezsensowny i powstał tylko po to, by całość się lepiej sprzedawała. Cóż, może trochę prawdy w tym jest, ale u mnie w domu i tak ten rozdzielacz swoje miejsce znalazł:
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    Oczywiście niefortunnie zasłania jedno z gniazd, ale i tak nie jest źle. Chociaż przyznam, że i tak droższe sprzęty ładuję tylko z ładowarek ich producenta.

    Podsumowanie
    Nie jest tak źle, ale i tak nie potrafię się pozbyć dziwnego wrażenia, że to wszystko jest dużym przerostem formy nad treścią. Czy rzeczywiście tam potrzebny jest ten przekaźnik, ten MOSFET, to wszystko? Czy nie można by wyłączać całej kości zwykłym przyciskiem?
    Chociaż bezpiecznik jest, jakieś filtry przeciwzakłóceniowe są, flyback nie wygląda aż tak źle (niektórzy nie dają nawet snubbera), odstęp pomiędzy stroną wtórną i pierwotną jest (i to w miejscu najbardziej zagrożonym w ogóle PCB jest przecięte), chociaż by ocenić ten zasilacz w pełni trzeba by jeszcze zrobić mu sekcję transformatorka.
    No i po stronie wtórnej jest prostownik synchroniczny - to też plus, mniejsze straty, mniejsze grzanie. Coraz częściej się je stosuje na miejsce diody Schottky.

    PS: Wciąż nie wiem czemu ten power cube jest oparty o przekaźnik, a nie o zwykły włącznik, ale skoro już tak jest o pewnie to wykorzystam i wkrótce opiszę na forum miniprojekt, czyli modyfikację tego cube tak by dało się nim sterować przez ESP8266, gdyż zasadniczo wszystko co trzeba pod to mamy. Postaram się też wydzielić osobno sterowanie portami USB i osobno przekaźnikiem. A może nawet pokuszę się o wsadzenie do obudowy czegoś jeszcze, to się zobaczy. Wszystko zależy od tego, czy uda się sensownie i bezpiecznie upchnąć tam tego ESP.

    Cool! Ranking DIY
    Czy Twoje urządzenia IoT są bezpieczne? [Webinar 22.06.2021, g.9.00]. Zarejestruj się za darmo
    About Author
    p.kaczmarek2
    Level 25  
    Offline 
  • LegrandLegrand
  • #2
    Olkus
    Level 21  
    Po stronie wtórnej kondensatory na 6,3V... Szacun dla chińczyka zza odwagę.

    Pozdrawiam,
    A.
  • LegrandLegrand
  • #3
    398216 Usunięty
    Level 43  
    p.kaczmarek2 wrote:
    Charakterystyczny 'kapturek' wygląda mi na jakiś rodzaj bezpiecznika, może to bezpiecznik termiczny?

    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat] Pudło. To nic innego jak "patent" na szybkie łączenie (i jednocześnie izolowanie miejsca łączenia) przewodów. Wewnątrz jest tulejka do której się wsuwa przewody do połączenia i całość (łącznie z plastikową osłoną) zagniata.
  • #4
    p.kaczmarek2
    Level 25  
    398216 Usunięty wrote:
    To nic innego jak "patent" na szybkie łączenie (i jednocześnie izolowanie miejsca łączenia) przewodów.

    A jednak. Dziękuję za korektę.

    Zasugerowałem się też tym napisem na obudowie i tym, że tam chyba nie było potrzeby łączenia przewodów (skoro i tak lutują je tuż obok):
    Klon Power Cube - rozdzielacz w kształcie kostki z zasilaczem USB [Schemat]
    W takim razie napis na obudowie przewiduje obecność bezpiecznika, ale pewnie ze względu na cięcie kosztów go nie ma.
  • #5
    acctr
    Level 19  
    p.kaczmarek2 wrote:
    posiada pewne pojemności pasożytnicze pomiędzy uzwojeniami, te pojemności tworzą tak jakby kondensator, a jak wiemy kondensatory przepuszczają AC, więc by te zakłócenia nie poszły dalej, to sami montujemy dodatkowo właśnie kondensator Y który je zwiera, przyjmuje na siebie, tłumi

    A to nie jest tak, że pojemności pasożytnicze transformatora przyczyniają się do powstawania oscylacji na wysokiej częstotliwości, a zadaniem kondensatora Y jest ich tłumienie?
  • #6
    p.kaczmarek2
    Level 25  
    acctr wrote:
    p.kaczmarek2 wrote:
    posiada pewne pojemności pasożytnicze pomiędzy uzwojeniami, te pojemności tworzą tak jakby kondensator, a jak wiemy kondensatory przepuszczają AC, więc by te zakłócenia nie poszły dalej, to sami montujemy dodatkowo właśnie kondensator Y który je zwiera, przyjmuje na siebie, tłumi

    A to nie jest tak, że pojemności pasożytnicze transformatora przyczyniają się do powstawania oscylacji na wysokiej częstotliwości, a zadaniem kondensatora Y jest ich tłumienie?

    To właśnie miałem na myśli. Jak jest tu jakiś lepszy teoretyk to może doprecyzować, ale to wszystko wynika z pojemności pasożytniczych między uzwojeniami transformatora. Ten kondensator tłumi powstające oscylacje dużej częstotliwości. W idealnym świecie ich nie ma, ale jak wiemy idealny element istnieje tylko na papierze.

    EDIT: a chyba wiem teraz dokładnie na co zwróciłeś uwagę, dam korektę