Как подключить розетку с юсб портом

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Розетка 220 В со встроенным USB зарядным устройством

Электрическая розетка со встроенными двумя портами USB, работающими как стандартное зарядное устройство – тестирование, схема и разборка прибора.

Как вы уже догадались, это обычная электрическая розетка на 220 вольт, которая дополнительно имеет встроенный источник питания 5 В / 2 А, позволяющий питать устройства через два USB-разъема, например им можете заряжать мобильный телефон, планшет или повербанк.

По-сути это бытовая электрическая розетка. Имеет сетевое напряжение, естественно опасное для жизни. Только электрики должны устанавливать её.

В продаже есть несколько различных типов подобных розеток. Есть версия на 1 А, 1,5 A и 2 A. Тут выбрана самая мощная версия 5V 2A.

Передняя часть имеет стандартные размеры, но, конечно, задняя немного больше за счёт платы импульсного преобразователя. Вот сравнение её со старой, которая стояла в стене до замены:

Около 30 мм глубины. Это неплохо, в большинство банок подойдет.

Белую фронтальную часть держит 4 пластиковых крючка-защёлки.

Вид после снятия крышки спереди:

Плата с импульсным источником питания может быть просто извлечена изнутри, хотя нужно быть осторожным с проводами, лучше аккуратно отодвинуть их отверткой:

Плата преобразователя 220/5 во всей красе. Некоторые элементы в SMD виде, некоторые в THT (сквозная сборка):

LED индикатор между портами USB горит постоянно при наличии сетевого напряжения. Весь блок питания собран по типичной топологии обратноходового преобразования напряжения.

Вот расстояние между первичной и вторичной сторонами (изоляция от сети), однако в конечном итоге трудно оценить развязку, поскольку она также зависит от качества трансформатора.

Контакты D+ и D- от разъемов USB находятся вместе. Контакты 5 В от USB портов также подключены и к заземлению. Есть специальный конденсатор, который находится между первичной и вторичной сторонами.

На фотографии нижней части платы видно, что трансформатор имеет одну обмотку на вторичной стороне и две обмотки на первичной. По-видимому тут регулирование напряжения полностью на первичной стороне, с использованием обмотки обратной связи, это не похоже на многие другие преобразователи, использующие оптрон.

На контроллере импульсного преобразователя можно прочитать: HX3612A и P31O557.

На плате нет транзисторов, и эта микросхема подключена непосредственно к обмоткам трансформатора, поэтому можно легко сделать вывод, что это преобразователь со встроенным транзистором MOSFET.

Чип питается от 12 В – было измерено напряжение на выводах электролитического конденсатора емкостью 4,7 мкФ при 50 В, что видно на фото.

Под конденсатором с первичной стороны находится выпрямительный мост, установленный на поверхности платы, он имеет обозначение MB10F. Его даташит легко найти в Интернете:

Перед диодным мостом резистор FR1, точнее своеобразный предохранитель (плавкий резистор). Это резистор, который после превышения номинальной мощности быстро перегорает и разрывает цепь, защищая схему от повреждений.

Однако тут не видно никакого фильтра подавления помех, поэтому этот преобразователь может теоретически распространять помехи по сети.

Чуть дальше можно распознать три элемента (резистор R2 – обозначение 204, конденсатор C2 – обозначение 102 1 кВ, диод D1 – обозначение A7), которые образуют цепь гашения всплесков импульсов напряжения на первичной обмотке трансформатора.

Наконец, диоды D3 и D4 (маркировка SS54), которые находятся на вторичной стороне трансформатора и выпрямляют ток перед подачей его на конденсатор 470 мкФ и на разъемы USB. Диодов два, соединены параллельно. Это позволяет разделить общий ток пополам, слегка ослабляя нагрузку на каждый из диодов. А кусок фольги текстолита создает примитивный радиатор.

Диоды D3 и D4 являются диодами Шоттки, информация о них легко доступна в Сети:

Схема инвертора розетки 220 / 5 В

Далее схема соединений радиоэлементов с платы. На ней отсутствуют два резистора, но она уже дает некоторое представление о том, что там собрано:

Розетка 220 В с usb – схема преобразователя

БП работает так: фазный провод подключается к диодному мосту MB10F через резистор-предохранитель, который ограничивает зарядный ток конденсатора E1 и в то же время защищает от чрезмерного потребления тока, вызванного неправильной работой инвертора.

Затем конденсатор E1 6,8 мкФ 400 В фильтрует входное напряжение. Основная система инвертора получает питание сначала от резистора R1 (305 – 3 МОм), он заряжает конденсатор E2 4,7 мкФ 50 В, подключенный, вероятно, к контакту VCC контроллера (согласно измерениям он составляет 12 В). Инвертор запускается и пропускает ток через первичную обмотку. Таким образом, энергия сохраняется в его сердечнике, которая передается на вторичную обмотку и обмотку обратной связи после открытия внутреннего транзистора в схеме контроллера в конце цикла нарастания тока. Это приводит к появлению тока на других обмотках. Обмотка обратной связи берет на себя роль источника питания схемы контроллера, а также используется для управления выходным напряжением (возможно, на резисторном делителе, не включенном в эскиз схемы). Резистор R5 на 1 Ом.

Элементы R2, C3, D1 представляют собой демпфер, роль которого состоит в уменьшении импульсов напряжения, которые наводятся на первичной обмотке во время переключения.

На вторичной стороне все понятно. Два диода Шоттки выпрямляют напряжение, которое поступает на электролитический конденсатор E3 (470 мкФ, 6,3 В), затем резистор 1 кОм R6 постоянно нагружает выход инвертора плюс светодиод режима ожидания.

Измерения и тесты розетки

Для проведения измерений временно подключим розетку к трехжильному сетевому кабелю с вилкой. Разумеется, подключено всё в соответствии с общепринятыми стандартами (правильное подключение L – фазного проводника, защитного PE-провода – заземления и N – нулевого провода).

Для начала, используя мультиметр, который был под рукой, измерим потребление тока от сети 220 В импульсным источником питания без нагрузки:

0,326 мА – это неплохо. Затем проверим выходное напряжение преобразователя без нагрузки:

Вышло 5,21 В, то есть в пределах стандарта USB. Но значение напряжения холостого хода мало что говорит, поэтому попробуем нагрузить инвертор и посмотрим, что произойдет.

Вначале проверим как это будет происходить со старым телефоном – подключим его через измеритель напряжения и тока (USB Doctor).

• Ток зарядки: 0,67 А
• Напряжение: 5,13 В
• Мощность, потребляемая от сети: 4,6 Вт

Теперь проверим как БП будет вести себя под нагрузкой в 1 ампер.

Если мы знаем, что напряжение составляет 5 В, и хотим чтобы ток протекал 1 А, то можем рассчитать по закону Ома, что потребуется резистор на 5 Ом. Вот подходящий с аналогичным значением на 4,7 Ом:

Для этого взял разъем micro-USB и подготовил соответствующую нагрузку:

Вот результат тестов с резистором 4,7 Ом в качестве нагрузки.

• Нагрузочный ток: 0,97 А
• Напряжение: 5,17 В
• Мощность потребляемая от сети: 6,5 Вт.

Попробуем загрузить блок питания еще больше. Подготовим вторую нагрузку из двух параллельно подключенных резисторов:

И используем простой USB-концентратор для одновременного подключения обеих нагрузок:

• Нагрузочный ток: 1,62 А
• Напряжение: 5,03 В
• Мощность: 10,5 Вт.

Результаты теста оказались довольно хорошими. Даже при 1,62 А выходное напряжение не опускается ниже 5 В.

Превышение тока USB 2 А

А теперь проверим, что произойдет если превысить номинальный уровень 2 А этого преобразователя. Вот тут уже выходное напряжение выходит далеко за пределы стандарта USB. Но по паспорту инвертор имеет ток до 2 А, поэтому он так приблизительно и должен работать при перегрузке.

• Нагрузочный ток: 2,20 А
• Напряжение: 3,12 В
• Мощность, потребляемая от сети: 9,6 Вт

Проведём 12-ти часовой тест под нагрузкой 1,5 A. Розетка была нагружена таким образом, чтобы в течение 12 часов потреблялось приблизительно 1,5 А тока. Все при комнатной температуре. Постепенно все больше и больше блок питания нагревался до 55 C. Но барьер 60 C не был превышен. Все время выходное напряжение и ток оставались более-менее одинаковыми.
Ничего не плавилось, не дымило, тест прошел довольно хорошо.

Подведем итоги

Основные тесты с сетевой розеткой USB оказались лучше, чем ожидалось – похоже продукт действительно соответствует стандарту USB. Напряжения нормальные и не падают значительно даже при нагрузке 1,5 А. Это определенно лучше, чем можно требовать от дешевого безымянного девайса.

Ещё один момент: с некоторыми зарядными устройствами сенсорные экраны в смартфонах глючат, другими словами, они живут своей жизнью. Эксплуатация устройства становится практически невозможной. Например некоторые настольные розетки 220 В с USB (смотрите фото ниже) дают неплохой ток, но имеют похожую проблему.

Преобразователь всё-же имеет несколько недостатков:

1. нет фильтра подавления помех на стороне сети,
2. нет стабилизации выходного напряжения преобразователя – только косвенно, от вспомогательного напряжения,
3. нет защиты от перенапряжения,
4. нет выходного фильтра, даже простого LC.
5. резистор предохранителя было-бы неплохо поставить TR5, что конечно не идеально для безопасности, но в любом случае лучше чем простой.

Кстати, ошибкой является отсутствие конденсатора между первичной и вторичной сторонами. Этот конденсатор должен рассеивать радиочастотные помехи, проходящие через трансформатор от первичной до вторичной стороны. Кроме того, он не вводит «покалывание» утечки, поскольку относится к массе стороны сети, которая связана с постоянным потенциалом коллективного конденсатора.

Когда преобразователь имеет только L и N провода на входе, используется схема делителя RC, которая формирует искусственную массу (нейтральную точку), а вторичная масса заземления подключается через конденсатор CY.

В тестируемом здесь блоке питания не видно такого решения. Конденсатор Y связывает массу первичной цепи, которая вполне может иметь потенциал линии L.

Конечно, чтобы полностью оценить устройство, было бы полезно сделать больше тестов, посмотреть на обмотки трансформатора и оценить его изоляцию, проверить как блок питания справляется с большими отклонениями сетевого напряжения, измерить пульсацию напряжения и насколько схема излучает помехи в сеть. В любом случае установка USB-разъемов в стенах в розетках очень удобное решение.

Источник

Онлайн помощник домашнего мастера

Розетка с USB: инструкция по подключению и настройке. Обзор лучших производителей юсб розеток для дома

USB разъём используется повсеместно: в смартфонах, планшетах, ноутбуках и т.д. Он отличается своей компактностью и практичностью, поэтому его используют не только в качестве проводника передачи данных, но и проводника для зарядки техники. Каждый гаджет требует отдельного места в розетке и, чтобы не занимать источник питания 220 В, придумали готовые розетки с usb разъемами. Существует большое количество способов их размещения. Фото розетки с USB разными расположениями можно найти в сети.

Краткое содержимое статьи:

Из чего состоит?

Розетки с usb зарядкой состоят из 5 вольтного преобразователя и вставочного гнезда. Чаще всего такие розетки делают совмещёнными со стандартными рамками, предназначенными под бытовые приборы. Компактность заключается в том, что такое устройство может быть вмонтировано в любом месте дома или на месте стандартной розетки.

Разновидности розеток с USB

Главным критерием по классификации usb розеток является расположение их конструкции: внутренняя или внешняя.

USB розетки с внутренней конструкцией

Одним из критериев при установке данной конструкции является штробление стены без значительного ущерба для интерьера помещения. Такие розетки стоит устанавливать на месте старой. Вот следующие подвиды usb розеток с внутренней конструкцией, для установки которых потребуется выполнение монтажных работ.

Обычные USB розетки

Устанавливаются на месте старой или делается новые подводы для её монтажа. Как правило изготовляется двойная розетка с usb с разной выходной силой тока для одновременного подключения двух устройств.

Совмещённые розетки

Это обычные стандартные розетки с добавлением usb разъёма. Установленные ранее розетки закрытого типа можно заменить на совмещённые. Существуют не только одинарные, но и с двумя и более электрическими входами. Также изготовляется целый блок, совмещающие стандартные, usb и стационарные гнёзда.

USB розетки с выключателем

На «холостом» режиме неиспользуемый вход расходует ничтожное количество киловатт. Однако, когда в доме живут маленькие дети, способные засунуть в гнездо различные предметы, то для продления срока службы устройства стоит приобрести розетку с usb выключателем.

Маленький вольтаж в 5 В однозначно не создаёт никакой угрозы здоровью, а вот устройство может прийти в негодное состояние.

USB розетки с внешней конструкцией

По сути такие розетки являются простыми переходниками. Большим плюсом является то, что их не нужно никуда монтировать, ничего не нужно разбирать и ломать. Достаточно вставить переходник в обычную розетку и начать пользоваться. Если же нужно их перенести, то просто выдернул и ушёл в другую комнату. Очень удобный и компактный вариант.

Подобной задумкой обладают удлинители с встроенными usb штекерами.

USB розетки вне стен

Ну раз уж придумали обычные usb розетки, то почему не додуматься, чтобы монтировать их в шкафы, стол, комод? Выпускаются вариации для встраивания в мебель и в прикуриватель автомобиля, что очень удобно для дальних поездок. Также есть уже готовая мебель с встроенными usb розетками.

Как выбрать и не прогадать?

Конечно же, читатель задастся вопросом о том, как выбрать usb розетку.

Вот критерии для руководства при выборе устройства:

• Определитесь с количеством портов.
• Определитесь с нужной силой потребляемого тока. К примеру, смартфонам и планшетам нужна разная сила тока.
• Выберите тип розетки. Что вам нужно: переходник, совмещённая розетка или что-то другое?
• Требуются ли вам дополнительные функции в устройстве. Например, держатель для телефона и т.п.

Как поставить USB розетку?

Перед выполнением установочных работ ОБЯЗАТЕЛЬНО обесточьте помещение! Безопасность превыше всего! Данная инструкция нужна для монтажа розетки с внутренней конструкцией.

Вот следующая пошаговая инструкция к монтажу устройства:

• Розетку следует устанавливать либо на месте штатной розетки, либо недалеко от неё. Иначе придётся тянуть провода до распределительной коробки и ломать стену на их пути.
• Сделайте отверстие под размер устанавливаемого подрозетника.
• Соедините её с фазовым и нулевым проводом с помощью винтовых затяжных клеммов. К клемме L подключите фазу, а к клемме N нуль. Всё как в обычной. Если же вы не знаете какой провод является фазовым, то воспользуйтесь отвёрткой-индикатором.
• Вмонтируйте розетку и укрепите её в стене каким-нибудь раствором!
• При наличии в системе клеммы РЕ нужно соединить её с проводом защитного заземления! Обязательно!
• Затем наложите на месте зазором шпаклёвку и включите электросеть.

Попроще будет с установкой накладной usb розетки. Для неё потребуется провести внешний кабель-канал в месте предполагаемого монтажа. После правильного соединения клеммов с проводами кабеля розетка устанавливается на обычные дюпеля в стену.

Топ производители

По данным за 2019-2020 год в числе лучших производителей электротехнического оборудования стоят следующие компании:

1. IEK. Представляет целую группу компаний, занимающуюся продажей электроустройств и осветительного оборудования.
2. Werkel. Широкий ассортимент различных переходников, розеток и устройств для накладного монтажа представлен этой шведской компанией, завоевавшей доверие потребителей.
3. EKF. Является одним из крупнейших мировых производителей в области электротехники.
4. KRAULER. Фишкой компании являются сетевые фильтры, которые защитят технику от скачков напряжения.
5. Lazurit. Мебельная компания, производящая свою продукцию с встроенными usb розетками.
6. Аметист.
7. ЭРА. Компания базируется на производстве светильников и различных переходников и розеток.
8. Jung. Производимая продукция – розетки и выключатели, – как обещает производитель, выделяется своим привлекательным дизайном. Сама компания специализируется на производстве различных защитных систем и системах для интеллектуального пространства.

Где не стоит покупать USB розетки?

Очень много при покупке таких розеток поступают от покупателей Леруа Мерлен. Покупатели жалуются, что розетки свистят, сложны в установке. Главным же недостатком этих розеток является то, что они не заряжают устройство, а разряжают. Конечно, гаджет показывает, что зарядка идёт, но на самом деле заряд ещё больше падает.

Стоит взглянуть на микросхему, чтобы определить её низкое качество. Оптрон на ней отсутствует, поэтому обратная связь проходит через допобмотку. Решение достаточно экономное, но качество изделия заметно падает.

• 

Самое худшее что может быть – это режим отсутствия нагрузки, когда микросхема не в состоянии определить количество, которое снижается на выпрямительном диоде, когда же генерация отключается, то несколько секунд просто ступор.

Из-за нестабильности напряжения гаджет отказывается заряжаться. Причём это происходит через определённые промежутки времени. Во время скачков система заряжаемого телефона вроде бы видит ток, но из-за скачков воспринимает зарядку как угрозу и перестаёт его принимать. После чего некоторое время виснет и заново проделывает всю процедуру. В конечном итоге на распознавание и определение безопасности уходит больше энергии.

Фильтр помех также отсутствует. Просто испортите технику.

Источник