05/09/17

Acoplamento capacitivo CSMB22u

Baseado no CSMB2u2 (projecto publicado no post de 21 de Julho de 2015), o CSMB22u é um acoplamento capacitivo cuja finalidade é permitir a passagem da componente AC de um sinal enquanto bloqueia a respectiva componente DC. Tal como o CSMB2u2, este acoplamento capacitivo tem dois conectores SMB, um deles macho e o outro fêmea. A principal e única diferença entre o projecto corrente e o anterior é a capacidade: 22µF para o CSMB22u e 2,2µF para o CSMB2u2. Com esta capacidade dez vezes maior, é possível filtrar sinais com frequência a partir de 100KHz sem distorção mensurável.

Acoplamento capacitivo CSMB22u.

O circuito é extremamente básico. Os conectores (J1 e J2) estão interligados por um condensador de 22µF, que fica assim em série, na linha de transmissão. Os conectores partilham a mesma massa, possibilitando deste modo o retorno do sinal.

Lista de componentes:
C1 – Condensador cerâmico multi-camada 22µF 10V (1210);
J1 – Conector SMB Amphenol Connex 142142;
J2 – Conector SMB Amphenol Connex 142146.


O layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. A placa em si não requer processos de fabrico especiais, pois está dentro das especificações de qualquer serviço de fabrico. A soldadura dos componentes não requer equipamento especial, bastando para tal fim um ferro de soldar com regulação de temperatura.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://www.box.com/s/24hq...47go
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): http://www.box.com/s/g2tb...tft8
Layout da placa (pdf): http://www.box.com/s/dfj8...h4mp
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): http://www.box.com/s/hnou...g3jx
Ficheiros Gerber: http://www.box.com/s/nfnn...ueyg
Notas do projecto: http://www.box.com/s/i381...d3pu
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/9h0h...jn2t
Projecto no OSH Park: http://www.oshpark.com/shared_projects/FnEQvKkP

17/08/17

Gerador de funções GF1

Apresento hoje um projecto ao qual dediquei bastante tempo: trata-se de um gerador de funções alimentado e controlado por USB. O GF1 é capaz de de gerar sinais sinusoidais e triangulares com frequência até 1MHz, sem degradação significativa. A frequência do sinal gerado pode ser ajustada em passos de 2,98Hz até ao valor máximo de 25MHz, sendo a amplitude ajustável de 0 a 5Vpp. Secundariamente, por ter também uma saída digital, o GF1 pode ser utilizado como gerador de relógio.

Parâmetros de funcionamento:
– V d. mín. = 3,66V
– V d. nom. = 5V
– V d. máx. = 5,45V
– Z L mín. = 50Ω


Características eléctricas:
– I d. (Z L = 50Ω@0V) = 115,3mA
– I d. (Z L > 100KΩ) = 76,35mA
– P (Z L = 50Ω@0V) = 576,7mW
– P (Z L > 100KΩ) = 381,8mW


Características da saída analógica:
– Frequência máxima: 1MHz
– Incremento em frequência: 2,98Hz
– Amplitude máxima (Z L = 50Ω@0V): 2,26Vpp
– Amplitude máxima (Z L > 100KΩ): 4,78Vpp
– Incremento em amplitude (Z L = 50Ω@0V): 9,81mVpp
– Incremento em amplitude (Z L > 100KΩ): 19,6mVpp
– Impedância de saída (Z S): 49,9Ω


Características da saída digital:
– Frequência máxima: 25MHz
– Incremento em frequência: 2,98Hz
– Razão cíclica: 0,5
– Amplitude (Z L = 50Ω@0V): 2,13Vpp
– Amplitude (Z L = 50Ω@1,65V): 2,32Vpp
– Amplitude (Z L > 100KΩ): 3,30Vpp
– Impedância de saída (Z S): 27,5Ω


Outras características:
– Taxa de amostragem: 50MSa/s
– Resolução do conversor A/D: 10bit
– Resolução do controlo de amplitude: 8bit


Gerador de funções GF1.

Função sinusoidal com frequência a 1KHz e amplitude a 3Vpp.

Função triangular com frequência a 1MHz e amplitude a 4Vpp.

O elemento central do circuito é o AD5932 da Analog Devices, em IC10. Controlado por SPI, é este integrado que gera tanto o sinal analógico como o sinal digital, definindo a frequência de ambos e a forma de onda do primeiro. A amplitude do sinal analógico é controlada por um AD5160BRJZ5 (IC11), um potenciómetro digital de 5KΩ, também controlado por SPI. O amplificador de sinal em IC12, estando configurado como seguidor de tensão, serve para isolar o potenciómetro anterior do estágio final, por seu turno constituído por um outro amplificador operacional (IC13) configurado como subtractor para remover a componente DC e amplificar o sinal gerado. Por outro lado, o sinal digital passa pelo buffer de relógio em IC14, mais especificamente um CDCLVC1102 da Texas Instruments.

O funcionamento do gerador de funções é inteiramente controlado através do CP2130 da Silicon Labs (IC4), um interface USB que permite comunicar com dispositivos SPI, em modo "mestre". Isto simplifica bastante o circuito, não havendo necessidade de empregar um micro-controlador para agir como intermediário para os vários dispositivos SPI "escravos". Para além de controlar os integrados já acima referidos (IC10 e IC11), o CP2130 também controla todas as alimentações, desabilitando os reguladores quando entra em modo de suspensão. Este requisito é necessário para cumprir com as especificações da norma USB no que diz respeito ao consumo de corrente no dito modo.

Foram implementadas algumas medidas de protecção, sobretudo contra descargas electrostáticas, na alimentação e nas saídas. O integrado IC1, um dispositivo PolyZen, oferece protecção contra sobre-tensões, corrente excessiva e surtos na alimentação. Por sua vez, as saídas estão protegidas contra descargas electrostáticas pelos circuitos de protecção TVS em IC15 e IC16.

Lista de componentes:
C1/2/4-6/21/23/25/27-30/32/34/37 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (0805);
C3/9/12/16/36 – Condensador cerâmico multi-camada 1µF 10V (0805);
C7 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA475M006 (NOJA475M006RWJ ou equiv.);
C8 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA475M010 (NOJA475M010RWJ ou equiv.);
C10/13/19/26 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C11/14/15/17/18/20/35 – Condensador cerâmico multi-camada 2,2µF 10V (0805);
C22/24/31/33 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA106M006 (NOJA106M006RWJ ou equiv.);
D1 – LED WP1503CB/YD;
D2 – LED WP1503CB/ID;
IC1 – Circuito de protecção PolyZen ZEN056V075A48LS;
IC2/3 – Circuito de protecção TVS SP4021-01FTG;
IC4 – Conversor USB-SPI CP2130 (CP2130-F01-GM);
IC5 – Regulador de tensão TPS79933 (TPS79933DDC);
IC6 – Regulador de tensão TPS79925 (TPS79925DDC);
IC7 – Conversor charge-pump LM2776 (LM2776DBV);
IC8 – Regulador de tensão TPS72325 (TPS72325DBV);
IC9 – Oscilador de cristal CTS 636L3C050M00000;
IC10 – Gerador de funções AD5932 (AD5932YRUZ);
IC11 – Potenciómetro digital AD5160BRJZ5 (AD5160BRJZ5-RL7 ou equiv.);
IC12 – Amplificador operational OPA365 (OPA365AID);
IC13 – Amplificador operational OPA830 (OPA830ID);
IC14 – Buffer de relógio CDCLVC1102 (CDCLVC1102PW);
IC15 – Circuito de protecção TVS SP4020-01FTG-C;
IC16 – Circuito de protecção TVS SP4020-01FTG;
J1 – Receptáculo de alimentação 5,5mm x 2,1mm;
J2/3 – Conector BNC Amphenol RF 112659;
L1 – Conta de ferrite BLM21PG331SN1;
R1 – Resistor de filme espesso 1MΩ±5% 1/8W (0805);
R2 – Resistor de filme espesso 4,7KΩ±5% 1/8W (0805);
R3 – Resistor de filme espesso 47KΩ±5% 1/8W (0805);
R4/5 – Resistor de filme espesso 82Ω±5% 1/8W (0805);
R6 – Resistor de filme espesso 340Ω±1% 1/8W (0805);
R7 – Resistor de filme espesso 49,9Ω±1% 1/8W (0805);
R8 – Resistor de filme espesso 0Ω 1/8W (0805);
R9/11 – Resistor de filme espesso 1KΩ±1% 1/8W (0805);
R10/12 – Resistor de filme espesso 8,66KΩ±1% 1/8W (0805);
R13 – Resistor de filme espesso 49,9Ω±1% 1/4W (1206);
R14/15 – Resistor de filme espesso 10Ω±5% 1/8W (0805).


O layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. A placa em si deve ser encomendada através do OSH Park, uma vez que o respectivo layout foi desenhado tendo em consideração os requisitos deste serviço. Todavia, pode utilizar outro serviço de fabrico, desde que o mesmo suporte layouts de quatro camadas com furação mínima de 0,5mm. Convém mencionar que, no caso corrente, os materiais e stack-up não têm necessariamente de ser idênticos aos especificados pelo OSH Park.

A soldadura e montagem da placa requer equipamento especializado. A salientar, todos os componentes SMD devem ser soldados por refusão com ar quente, soldando primeiro os componentes da face superior, e só depois os da fase inferior. Por precaução, deve ser aplicada apenas a quantidade necessária de calor, especialmente aquando a soldadura dos componentes na face inferior, por forma a evitar que o calor se propague em demasia para a outra face. Os restantes componentes, dado que são through-hole, podem ser soldados com um ferro vulgar.

A caixa recomendada para o projecto é a Hammond 1457C801. É uma caixa em alumínio anodizado com tampas lacadas, revestidas a pó preto. Em alternativa, pode utilizar uma caixa do modelo 1457C801BK, do mesmo fabricante e com as mesmas dimensões. A furação das tampas deve ser feita seguindo o guia de furação.

Para finalizar, este projecto usufrui de diversos drivers para Windows e software para Linux (Debian). Se dispõe de Windows, deverá configurar antes de mais o interface CP2130 através da aplicação "CP21xx Customization Utility" da Silicon Labs (presente no pacote CP2130_SDK para Windows XP e Vista), utilizando para tal o ficheiro de configuração localizado na pasta "Firmware". Em Linux, deverá utilizar o programa de configuração fornecido no pacote "gf1-r0-conf-lin.tar.gz", o qual está na pasta "Software". Ambas as pastas, assim como outras pastas e ficheiros relevantes, encontram-se dentro da pasta do projecto. Para saber mais detalhes acerca da configuração e utilização do gerador de funções, consulte as notas do projecto.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://www.box.com/s/n0vf...5nt6
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): http://www.box.com/s/u79v...zt6m
Layout da placa (pdf): http://www.box.com/s/igyp...9b52
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): http://www.box.com/s/7mz7...isjg
Ficheiros Gerber: http://www.box.com/s/acdw...0qpk
Guia de furação: http://www.box.com/s/o3a4...oukp
Firmware (com instruções): http://www.box.com/s/wpq4...hhii
Drivers (Windows): http://www.box.com/s/kpfz...0idn
Software (Linux): http://www.box.com/s/7he5...6cpe
Notas do projecto: http://www.box.com/s/axur...lsgm
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/iewt...2jkk
Projecto no OSH Park: http://www.oshpark.com/shared_projects/JhxIKeqQ
CP2130_SDK: http://www.silabs.com/.../CP2130_SDK_Windows_XP_Vista.exe

16/06/17

Módulo carregador USB "vCharge"

O vCharge é um módulo USB que permite carregar dois dispositivos em simultâneo. Cada um dos seus portos DCP (acrónimo de Dedicated Charging Port) pode entregar até 2,03A, não havendo compromissos mesmo quando os dois portos estão a funcionar em pleno. À semelhança da última revisão do módulo uCharge (post de 28 de Fevereiro), o presente módulo possibilita o carregamento rápido de diversos dispositivos móveis, estando em conformidade com as especificações BC 1.2 e YD/T 1591-2009. Com estas características a seu favor, o vCharge é um módulo bastante capaz, competindo até com algumas soluções comerciais.

Parâmetros de funcionamento:
– V d. mín. = 8,3V
– V d. máx. = 16,6V
– I L máx. = 2,03A


Características eléctricas:
– I d. (V d. = 9V, I L = 0A) = 30,16mA
– I d. (V d. = 16V, I L = 0A) = 16,76mA
– P (V d. = 9V, I L = 0A) = 271,4mW
– P (V d. = 16V, I L = 0A) = 268,2mW


Módulo carregador USB "vCharge".

Módulo vCharge a carregar uma bateria portátil.

O elemento central do circuito é o TPS56528 (IC1), um conversor DC-DC da Texas Instruments que é capaz de fornecer 5A de corrente. É este conversor que alimenta os integrados TPS2544 presentes em cada porto e os dispositivos a jusante. Por sua vez, os referidos integrados (IC2 e IC3) estão configurados para operar exclusivamente no modo DCP, negociando com os respectivos dispositivos a jusante de modo a habilitar a carga rápida, mas também limitando a corrente quando necessário. Convêm salientar que os portos funcionam de forma independente, pois cada um tem o seu integrado TPS2544, pelo que uma condição de sobre-corrente num dos portos não irá afectar o outro.

Como em outros projectos, foram implementadas medidas de protecção contra sobre-tensões, polaridade inversa, corrente excessiva e picos de tensão. A protecção contra sobre-tensões é exercida pelo tirístor em Q1, em conjunção com D3, C1 e R1. De modo a complementar esta protecção, o díodo TVS em D1 absorve surtos muito breves, os quais não causariam o disparo de Q1. Por sua vez, a protecção contra inversões de polaridade é feita pelo díodo Schottky em D2, uma vez que este permite a passagem de corrente num só sentido. Por último, o fusível F1 actua em caso de corrente excessiva e também como complemento das protecções anteriores, salvaguardando a fonte de alimentação a montante do circuito.

Lista de componentes:
C1 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C2/3 – Condensador de electrólito sólido RNS1E101MDN1;
C4/5 – Condensador cerâmico multi-camada 10µF 25V (1210);
C6 – Condensador cerâmico multi-camada 470nF 10V (0805);
C7 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 25V (0805);
C8/9 – Condensador cerâmico multi-camada 22µF 10V (1210);
C10/12 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (0805);
C11/13 – Condensador electrolítico de nióbio NOJD107M010 (NOJD107M010RWJ ou equiv.);
D1 – Díodo TVS SMCJ18A;
D2 – Díodo rectificador Schottky FSV1045V;
D3 – Díodo Zener BZX84-B16;
D4 – LED Kingbright APT2012EC (ou KPT-2012EC);
D5/6 – LED Kingbright APT2012SGC (ou KPT-2012SGC);
F1 – Fusível PPTC 2920L330/24;
IC1 – Conversor DC-DC TPS56528 (TPS56528DDA);
IC2/3 – Controlador CDP/DCP TPS2544 (TPS2544RTE);
J1 – Receptáculo de alimentação 5,5mm x 2,1mm;
J2/3 – Conector USB Molex 67643-3911;
L1 – Indutor de potência XAL7030-332ME (XAL7030-332MEB ou XAL7030-332MEC);
Q1 – Tirístor SCR MCR8DSM (MCR8DSMT4G);
R1 – Resistor de filme espesso 150Ω±5% 1/8W (0805);
R2 – Resistor de filme espesso 73,2KΩ±1% 1/8W (0805);
R3 – Resistor de filme espesso 10KΩ±1% 1/8W (0805);
R4/6/8 – Resistor de filme espesso 180Ω±5% 1/8W (0805);
R5/7 – Resistor de filme espesso 22,6KΩ±1% 1/8W (0805).


Como é habitual, o layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. Mais uma vez, recomendo que a encomenda da placa seja feita através do OSH Park, uma vez que este layout foi desenhado de acordo com as especificações deste serviço. Contudo, pode utilizar outro serviço de fabrico à sua escolha, desde que o mesmo suporte layouts de quatro camadas com furação a partir de 0,5mm. O stackup e materiais não têm de ser idênticos, pois a impedância dos pares diferenciais dos portos USB não é crítica nesta aplicação.

A montagem da placa requer algum equipamento especializado. A soldadura dos componentes SMD deve ser feita por refusão com ar quente, sendo a pasta de solda aplicada com um stencil. Em primeiro lugar soldam-se os componentes da face superior e só depois os da face inferior, tendo o particular cuidado de aplicar calor no tempo mais curto possível aquando a soldadura destes últimos. Soldados todos os componentes SMD, soldam-se então os componentes through-hole. Por fim, deverá colar os pés de borracha na parte inferior da placa. Recomendo os pés SJ5076 fornecidos pela 3M.

Para a maior parte das utilizações, a dissipação térmica que a placa oferece em relação ao conversor DC-DC nela integrado é aceitável e suficiente. Contudo, a dissipação pode ser ligeiramente melhorada colando um dissipador adequado no topo do integrado. Nesse sentido, recomendo a aplicação de dissipadores 3-020203U ou 4-020203U, ambos da Cool Innovations. Para mais detalhes, consulte as notas do projecto.

Dissipador opcional para o TPS56528 (IC1). Trata-se de um dissipador Cool Innovations, modelo 3-020203U.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://www.box.com/s/euty...qe9a
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): http://www.box.com/s/p388...z3q9
Layout da placa (pdf): http://www.box.com/s/83w9...7hcg
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): http://www.box.com/s/pdh7...7cuu
Ficheiros Gerber: http://www.box.com/s/7f3p...m9p6
Notas do projecto: http://www.box.com/s/u2p9...lmzv
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/7maf...otg8
Projecto no OSH Park: http://www.oshpark.com/shared_projects/o5UXnmOH

14/05/17

Em desenvolvimento: Gerador de funções GF1

Este é um projecto que me tem ocupado longo dos últimos tempos, razão pela qual ultimamente não tenho tido disponibilidade para actualizar o blogue. Trata-se de um gerador de funções baseado no AD5932 da Analog Devices, controlado por USB e capaz de gerar sinais com diferentes amplitudes e formas de onda. Porém, não pretendo detalhar acerca do seu funcionamento, visto que isso será assunto para o post onde farei a apresentação do projecto.

Placa do gerador de funções GF1.

Posso dizer que o hardware em si está praticamente terminado. Falta desenvolver uma grande parte do software necessário para controlar o gerador de funções, tanto em Linux como em Windows, assim como a documentação associada. Espero pois lançar o projecto ainda este ano, daqui a poucos meses.

24/04/17

Circuito regulador de tensão CRT3350A

O CRT3350A é um circuito regulador de tensão destinado à alimentação de circuitos em placas de ensaio. Foi concebido com base no CRT3350, apresentado no post de 17 de Março de 2015, porém com a principal diferença de utilizar conversores DC-DC integrados em vez de reguladores modulares. Tal necessidade deu-se porque os reguladores empregues no projecto anterior não garantiam a corrente nominal esperada. Tal como o seu predecessor, o CRT3350A é capaz de entregar 3,3V e 5V em simultâneo, com uma capacidade nominal de 980mA para cada uma dessas tensões. É, contudo, bastante mais fiável e um pouco mais eficiente.

Parâmetros de funcionamento:
– V d. mín. = 5,93V
– V d. máx. = 17V
– I L máx. (3,3V) = 980mA
– I L máx. (5,0V) = 980mA


Características eléctricas:
– I d. (V d. = 7V, I L = 0A) = 25,33mA
– I d. (V d. = 16V, I L = 0A) = 11,03mA
– P (V d. = 7V, I L = 0A) = 177,3mW
– P (V d. = 16V, I L = 0A) = 176,5mW


Circuito regulador de tensão CRT3350A.

O CRT3350A em teste com a carga máxima.

O circuito não é muito distinto do que já fora apresentado, apesar dos componentes serem outros. A regulação é feita por dois conversores DC-DC, ambos da Texas Instruments: um TPS62152 para fornecer a tensão de 3,3V, e um TPS62153 para fornecer a tensão de 5V. Tratando-se de conversores da mesma série, os respectivos circuitos envolventes têm a mesma topologia e são compostos por componentes idênticos. De modo a filtrar o ruído à entrada do circuito, causado pela comutação dos conversores DC-DC, empregou-se um condensador de electrólito sólido em C1. Este tipo de condensadores tem uma ESR muito baixa, sendo tipicamente empregues em aplicações como esta, onde os picos de corrente podem ser substanciais.

Muitas das medidas de protecção aplicadas não são novas. O díodo D1 protege todo o circuito contra inversões de polaridade, ao passo que D4 e D5 absorvem possíveis picos de tensão causados por cargas indutivas. O circuito também incorpora protecção contra corrente excessiva, feita pelo PPTC em F1, que é do tipo 2920L185. Embora os conversores DC-DC incluam protecção contra curto-circuitos e corrente excessiva, esta medida suplementar protege a fonte de alimentação a montante em caso de falha.

Lista de componentes:
C1 – Condensador de electrólito sólido RNS1E101MDN1;
C2/5 – Condensador cerâmico multi-camada 10µF 25V (1210);
C3/6 – Condensador cerâmico multi-camada 3,3nF 25V (0805);
C4/7 – Condensador cerâmico multi-camada 22µF 10V (1210);
D1 – Díodo rectificador Schottky FSV540;
D2/3 – LED Kingbright APT2012EC (ou KPT-2012EC);
D4/5 – Díodo de comutação rápida MMSD4148;
F1 – Fusível PPTC 2920L185;
IC1 – Conversor DC-DC TPS62152 (TPS62152RTG);
IC1 – Conversor DC-DC TPS62153 (TPS62153RTG);
J1 – Receptáculo de alimentação 5,5mm x 2,1mm;
J2-5 – Conector header macho de 2 pinos;
JP1/2 – Conector header macho de 3 pinos (com shunt);
L1/2 – Indutor de potência XFL3012-222ME (XFL3012-222MEB ou XFL3012-222MEC);
R1 – Resistor de filme espesso 82Ω±5% 1/8W (0805);
R2 – Resistor de filme espesso 180Ω±5% 1/8W (0805).


O layout da placa está disponível nos formatos .brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. Relativamente à montagem, os componentes SMD devem ser soldados por refusão com ar quente. Os restantes componentes, sendo through-hole, podem ser soldados com um simples ferro de soldar. Por último, deverá fixar os espaçadores na parte de baixo da placa, utilizando chaves de bocas ou de lunetas para tal fim (leia as notas do projecto para obter as especificações dos espaçadores e restante quinquilharia).

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://www.box.com/s/zgr3...8frc
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): http://www.box.com/s/bqw5...br3d
Layout da placa (pdf): http://www.box.com/s/xdbc...x9ns
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): http://www.box.com/s/bjjo...e5fc
Ficheiros Gerber: http://www.box.com/s/xwhw...vgeg
Notas do projecto: http://www.box.com/s/mn04...mnij
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/jh87...btoy
Projecto no OSH Park: http://www.oshpark.com/shared_projects/4yARbgYv

28/02/17

Módulo carregador USB "uCharge" (Rev. A)

Sendo uma revisão maior, esta nova versão do módulo uCharge traz modificações muito importantes face às iterações anteriores do projecto (veja os posts de 27 de Novembro e 19 de Dezembro do ano passado). A destacar, e em contraste com as versões anteriores, esta nova versão permite o carregamento rápido de uma variedade de dispositivos móveis. Para tal suporta diversos protocolos, em conformidade com as especificações BC 1.2 e YD/T 1591-2009, e pode emular tanto um porto DCP (acrónimo de Dedicated Charging Port) como um porto CDP (de Charging Downstream Port). Em suma, a nova revisão do uCharge não é somente um carregador USB passivo, dado que negoceia com o dispositivo a jusante por forma a que o mesmo possa carregar rapidamente.

Parâmetros de funcionamento:
– V d. mín. = 6,06V
– V d. máx. = 16,73V
– I L máx. = 2,05A


Características eléctricas:
– I d. (V d. = 7V, I L = 0A) = 15,72mA
– I d. (V d. = 16V, I L = 0A) = 6,74mA
– P (V d. = 7V, I L = 0A) = 110,0mW
– P (V d. = 16V, I L = 0A) = 107,9mW


Módulo carregador USB "uCharge", revisão A.

Das alterações feitas ao circuito, destaca-se a introdução do integrado TPS2544 (IC2), o qual tem um papel fulcral. Este integrado negoceia com o dispositivo a jusante de modo a possibilitar que este carregue em modo "fast charge". Para esse fim, suporta diversos protocolos em concordância com as especificações referidas anteriormente, se bem que adicionalmente pode emular carregadores Apple de 5W e 10W. Ademais, a mudança entre os modos DCP e CDP faz-se automaticamente, mediante a detecção da tensão Vbus do anfitrião.

Por outro lado, em vez do TPS62143 usado nas revisões anteriores, o conversor DC-DC agora empregue em IC1 é o TPS62133. Este último é capaz de fornecer até 3A, sendo significativamente mais potente que o anterior. Tal necessidade surge para que o circuito possa fornecer até 2,05A ao dispositivo a carregar, e isto sem quaisquer problemas. É de sublinhar que o conversor DC-DC está sempre activo, nunca ficando desabilitado, mesmo quando a tensão proveniente do anfitrião não é detectada. Isto porque o TPS2544 tem de estar sempre alimentado para poder operar nos diversos modos.

Por fim, o PPTC em F1 passa a ser do tipo 2920L200/24. Esta substituição permite fornecer a corrente exigida ao DC-DC, em virtude da corrente entregue por este poder ser maior. De resto, o circuito não introduz alterações, sendo que todas as medidas de protecção implementadas na versão original se mantêm.

Lista de componentes:
C1 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C2 – Condensador de electrólito sólido RNS1E101MDN1;
C3 – Condensador cerâmico multi-camada 10µF 25V (1210);
C4 – Condensador cerâmico multi-camada 3,3nF 25V (0805);
C5 – Condensador cerâmico multi-camada 22µF 10V (1210);
C6 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (1210);
C7 – Condensador electrolítico de nióbio NOJD107M010 (NOJD107M010RWJ ou equiv.);
D1 – Díodo TVS SMBJ18A;
D2 – Díodo rectificador Schottky FSV540;
D3 – Díodo Zener BZX84-B16;
D4 – LED Kingbright APT2012EC (ou KPT-2012EC);
F1 – Fusível PPTC 2920L200/24;
IC1 – Conversor DC-DC TPS62133 (TPS62133RTG);
IC2 – Controlador CDP/DCP TPS2544 (TPS2544RTE);
J1 – Receptáculo de alimentação 5,5mm x 2,1mm;
J2 – Conector USB Molex 67068-8001;
J3 – Conector USB Molex 67643-2911;
L1 – Indutor de potência XFL4020-152MEB;
Q1 – Tirístor SCR MCR703AT4G;
R1 – Resistor de filme espesso 150Ω±5% 1/8W (0805);
R2 – Resistor de filme espesso 180Ω±5% 1/8W (0805);
R3/4 – Resistor de filme espesso 47KΩ±5% 1/8W (0805);
R5 – Resistor de filme espesso 22,6KΩ±1% 1/8W (0805).


Integrado TPS2544 em pormenor.

Como é usual, o layout da placa está disponível nos formatos .brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. Novamente recomendo a encomenda da placa por via do OSHPark, visto que o layout foi concebido tendo em conta as especificações deste serviço. Caso deseje utilizar outro serviço de fabrico, verifique se o dito suporta layouts de quatro camadas, furação a partir de 0,5mm e se o stackup e materiais são idênticos.

Quanto à montagem, novamente esta requer algum equipamento especializado. A soldadura dos componentes SMD deve ser feita por refusão com ar quente, soldando primeiro os componentes da face superior e só depois os da face inferior. Aquando a soldadura dos componentes na face inferior da placa, deverá aplicar o calor estritamente necessário no espaço de tempo mais curto possível, com vista a impedir a difusão excessiva de calor para a outra face. Os restantes componentes, sendo through-hole, podem ser soldados com um ferro de soldar.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://www.box.com/s/l8v3...kfxy
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): http://www.box.com/s/kivj...dnef
Layout da placa (pdf): http://www.box.com/s/7npk...9ns8
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): http://www.box.com/s/swoo...snwc
Ficheiros Gerber: http://www.box.com/s/ljf8...33fz
Notas do projecto: http://www.box.com/s/bpy3...a3d7
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/v5va...lyos
Projecto no OSH Park: http://www.oshpark.com/shared_projects/5lKpNJhR

19/12/16

Módulo carregador USB "uCharge" (Rev. 1)

Esta revisão do módulo uCharge traz algumas melhorias face à versão original, cujo projecto foi apresentado no post de 27 de Novembro. Nomeadamente, deu-se mais ênfase à eficiência, embora sem diferenças significativas em termos práticos. O layout da placa também foi alterado de modo a possibilitar uma melhor dissipação térmica em torno dos componentes críticos. De resto, esta nova versão do módulo é muito semelhante à anterior.

Parâmetros de funcionamento:
– V d. mín. = 6,01V
– V d. máx. = 16,73V
– I L máx. = 1,75A


Características eléctricas:
– I d. (V d. = 7V, I L = 0A) = 15,47mA
– I d. (V d. = 16V, I L = 0A) = 6,64mA
– P (V d. = 7V, I L = 0A) = 108,3mW
– P (V d. = 16V, I L = 0A) = 106,3mW


Módulo carregador USB "uCharge", revisão 1.

Foram feitas poucas modificações a nível do circuito. A salientar, o díodo em D2 é agora um rectificador Schottky do tipo FSV540. Este tipo de díodo apresenta uma queda de tensão muito inferior em comparação com um díodo rectificador vulgar, o que se traduz numa maior eficiência energética. O fusível F1 passa a ser um PPTC do tipo 2920L185, que permite até 1,85A de corrente. Fez-se esta correcção para que o módulo possa debitar a corrente nominal quando alimentado pela tensão mínima prevista.

Lista de componentes:
C1 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C2 – Condensador de electrólito sólido RNS1E101MDN1;
C3 – Condensador cerâmico multi-camada 10µF 25V (1210);
C4 – Condensador cerâmico multi-camada 3,3nF 25V (0805);
C5 – Condensador cerâmico multi-camada 22µF 10V (1210);
C6 – Condensador electrolítico de nióbio NOJD107M010 (NOJD107M010RWJ ou equiv.);
D1 – Díodo TVS SMBJ18A;
D2 – Díodo rectificador Schottky FSV540;
D3 – Díodo Zener BZX84-B16;
D4/5 – Díodo Schottky BAT54;
D6 – LED Kingbright APT2012EC (ou KPT-2012EC);
F1 – Fusível PPTC 2920L185;
IC1 – Conversor DC-DC TPS62143 (TPS62143RTG);
IC2 – Circuito de protecção PolyZen ZEN056V175A12YM;
J1 – Receptáculo de alimentação 5,5mm x 2,1mm;
J2 – Conector USB Molex 67068-8001;
J3 – Conector USB Molex 67643-2911;
JP1 – Conector header macho de 3 pinos (com shunt);
L1 – Indutor de potência XFL4020-222MEB;
Q1 – Tirístor SCR MCR703AT4G;
R1 – Resistor de filme espesso 150Ω±5% 1/8W (0805);
R2/3 – Resistor de filme espesso 47KΩ±5% 1/8W (0805);
R4 – Resistor de filme espesso 180Ω±5% 1/8W (0805).


Como é habitual, o layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. A respectiva encomenda deve ser feita através do OSH Park, dado que o layout foi desenhado tendo em conta as especificações deste serviço. Caso prefira outro serviço de fabrico, verifique se o mesmo suporta layouts de quatro camadas, furação a partir de 0,5mm e se o stackup e materiais são os mesmos. Relativamente à montagem, aplicam-se as recomendações que foram dadas para o projecto original.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://www.box.com/s/58rz...i6vh
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): http://www.box.com/s/ik85...w8wr
Layout da placa (pdf): http://www.box.com/s/mk7h...p6he
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): http://www.box.com/s/waym...rdc8
Ficheiros Gerber: http://www.box.com/s/l9fq...ice1
Notas do projecto: http://www.box.com/s/ljte...jzbh
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/erok...2sxm
Projecto no OSH Park: http://www.oshpark.com/shared_projects/14wvI0Bu

09/12/16

Placa de desenvolvimento "Prop II" (Rev. A)

Esta é uma revisão maior ao projecto "Prop II", apresentado no post de 11 de Setembro. A placa revista incorpora um regulador de tensão de tipo diferente, capaz de fornecer mais corrente. Fora isso, não foram introduzidas alterações significativas. Contudo, o regulador mais potente altera as características da placa, abrindo novas possibilidades e fazendo desta uma revisão importante.

Pormenor do regulador de tensão na nova placa.

O circuito é quase idêntico ao da versão original. Porém e como já foi referido, o regulador em IC2 é de um tipo diferente, tratando-se de um TPS73233 da Texas Instruments. Tal regulador é capaz de fornecer até 250mA de corrente, uma clara melhoria relativamente ao TPS70933 originalmente usado, cujo valor nominal é apenas 150mA. Desta forma, é possível disponibilizar mais corrente aos circuitos externos alimentados pela placa e, por conseguinte, desenvolver projectos mais exigentes sem necessidade de reforçar a alimentação. Todavia, havendo essa necessidade, o TPS73233 pode igualmente trabalhar em paralelo com outras fontes de tensão.

Lista de componentes:
C1/2/4 – Condensador cerâmico multi-camada 1µF 10V (0805);
C3 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C5-10/13 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (0805);
C11/12 – Condensador cerâmico multi-camada 47pF 10V (0805);
D1 – Díodo Schottky FYV0704S;
D2 – Díodo Zener BZX84-B3V3;
D3 – LED Kingbright APT2012EC (ou KPT-2012EC);
F1 – Fusível PPTC 1210L020;
IC1 – Circuito de protecção PolyZen ZEN056V075A48LS;
IC2 – Regulador de tensão TPS73233 (TPS73233DBV);
IC3 – Conversor USB-UART FT230X (FT230XQ);
IC4 – Micro-controlador P8X32A (P8X32A-Q44);
IC5 – Memória EEPROM M24512 (M24512-DFMC6TP);
J1 – Conector USB Hirose ZX62D-B-5PA8;
J2-7 – Conector header macho de 5 pinos;
Q1 – Transístor MOSFET BSS138;
Q2 – Tirístor SCR S4X8BS;
R1 – Resistor de filme espesso 47KΩ±5% 1/8W (0805);
R2 – Resistor de filme espesso 150Ω±5% 1/8W (0805);
R3 – Resistor de filme espesso 82Ω±5% 1/8W (0805);
R4/5 – Resistor de filme espesso 27Ω±5% 1/8W (0805);
R6/7 – Resistor de filme espesso 4,7KΩ±5% 1/8W (0805);
S1 – Interruptor pulsador C&K PTS525SMG15J (PTS525SMG15JSMTR2LFS);
X1 – Cristal Abracon ABMM-6.000MHz-B2-T.


Novamente, o layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.6.0) e Gerber. Recomendo que a encomenda da placa seja feita via OSH Park, visto que o layout foi desenhado tendo em vista as especificações deste serviço. Caso deseje utilizar um serviço de fabrico alternativo, verifique se o mesmo suporta layouts de 4 camadas com furação mínima de 0.5mm. Relativamente à soldadura dos componentes, aplicam-se os mesmos cuidados que foram sugeridos para o projecto original.

Montada a placa, é sempre necessário configurar o respectivo interface FT230X para que esta funcione correctamente. Mais uma vez apelo à utilização da aplicação FT_Prog para esse fim. O ficheiro de configuração encontra-se dentro da pasta "Firmware", localizada na pasta do projecto. Deverá ler as instruções antes de proceder à configuração.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://www.box.com/s/hf1o...ytrx
Diagrama do circuito (Eagle 7.6.0 sch): http://www.box.com/s/opvf...ayqd
Layout da placa (pdf): http://www.box.com/s/2qig...ml56
Layout da placa (Eagle 7.6.0 brd): http://www.box.com/s/krm7...1sb4
Ficheiros Gerber: http://www.box.com/s/fkn2...4b0r
Firmware (com instruções): http://www.box.com/s/tf9o...g7kc
Notas do projecto: http://www.box.com/s/yav0...6lom
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/5ljc...x915
Projecto no OSH Park: http://www.oshpark.com/shared_projects/14wvI0Bu
FT_Prog: http://www.ftdichip.com/Support/Utilities.htm#FT_PROG

27/11/16

Módulo carregador USB "uCharge"

Este é um módulo que permite alimentar dispositivos USB, possibilitando ao mesmo tempo a comunicação com um PC. O módulo pode fornecer até 1,75A, o que corresponde a mais do triplo da corrente normalmente fornecida por um porto USB 2.0. Para além do mais, pode funcionar sem estar ligado a um computador, neste caso como um simples carregador USB. Tais características tornam o uCharge muito útil na alimentação de dispositivos que requeiram uma corrente superior a 500mA.

Parâmetros de funcionamento:
– V d. mín. = 6,63V
– V d. máx. = 17,27V
– I L máx. = 1,75A


Características eléctricas:
– I d. (V d. = 7V, I L = 0A) = 16,64mA
– I d. (V d. = 16V, I L = 0A) = 6,85mA
– P (V d. = 7V, I L = 0A) = 116,5mW
– P (V d. = 16V, I L = 0A) = 109,6mW


Módulo carregador USB "uCharge".

O componente central do circuito é o TPS62143 (IC1), um conversor DC-DC da Texas Instruments capaz de fornecer até 2A de corrente. Essencialmente, é este conversor que vai fornecer uma tensão regulada de 5V ao dispositivo a ser alimentado. À saída do mesmo, um filtro constituído por L1 e C5 converte a corrente pulsada em corrente contínua. Neste aspecto, é importante salientar que a ondulação após o filtro nunca é superior a 20mVpp, e isto em regime de carga máxima. O conversor DC-DC pode ficar habilitado apenas enquanto for detectada a tensão Vbus proveniente do porto anfitrião, ou então de modo permanente, conforme a posição do shunt em JP1.

Foram implementadas numerosas medidas de protecção contra sobre-tensões, inversões de polaridade, excesso de corrente e descargas electrostáticas. Um circuito crowbar com SCR, constituído pelo tirístor Q1 e por D3, C1 e R1, protege contra sobre-tensões. Esta protecção é complementada por D1, que é um díodo Zener adequado para transientes, e portanto cuja acção é muito mais rápida. A protecção contra inversões de polaridade é garantida por D2, também em conjunção com D1. O fusível em F1 actua em caso de sobre-corrente na alimentação, servindo de complemento às protecções anteriores.

Lista de componentes:
C1 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C2 – Condensador de electrólito sólido RNS1E101MDN1;
C3 – Condensador cerâmico multi-camada 10µF 25V (1210);
C4 – Condensador cerâmico multi-camada 3,3nF 25V (0805);
C5 – Condensador cerâmico multi-camada 22µF 10V (1210);
C6 – Condensador electrolítico de nióbio NOJD107M010 (NOJD107M010RWJ ou equiv.);
D1 – Díodo TVS SMBJ18A;
D2 – Díodo rectificador S3A;
D3 – Díodo Zener BZX84-B16;
D4/5 – Díodo Schottky BAT54;
D6 – LED Kingbright APT2012EC (ou KPT-2012EC);
F1 – Fusível PPTC 2920L150;
IC1 – Conversor DC-DC TPS62143 (TPS62143RTG);
IC2 – Circuito de protecção PolyZen ZEN056V175A12YM;
J1 – Receptáculo de alimentação 5,5mm x 2,1mm;
J2 – Conector USB Molex 67068-8001;
J3 – Conector USB Molex 67643-2911;
JP1 – Conector header macho de 3 pinos (com shunt);
L1 – Indutor de potência XFL4020-222MEB;
Q1 – Tirístor SCR MCR703AT4G;
R1 – Resistor de filme espesso 150Ω±5% 1/8W (0805);
R2/3 – Resistor de filme espesso 47KΩ±5% 1/8W (0805);
R4 – Resistor de filme espesso 180Ω±5% 1/8W (0805).


O layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.6.0) e Gerber. Como de costume, recomendo que a encomenda da placa seja feita através do OSH Park, dado que o layout foi desenhado em concordância com as especificações deste serviço. Se porventura desejar utilizar outro serviço de fabrico, verifique se o mesmo suporta layouts de quatro camadas, furação a partir de 0,5mm e se o stackup e materiais são idênticos. Convêm reforçar que este último critério é determinante para uma impedância correcta do par diferencial de USB.

Relativamente à montagem, esta requer algum equipamento especializado. A soldadura dos componentes SMD deve ser feita por refusão com ar quente. Por outro lado, os componentes through-hole podem ser soldados empregando um ferro de soldar. Após a soldadura e de modo a finalizar, deverá colar os pés de borracha na parte inferior da placa. Recomendo pés do tipo SJ5076, da 3M.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): http://www.box.com/s/gbmk...rws2
Diagrama do circuito (Eagle 7.6.0 sch): http://www.box.com/s/n5wz...xo9o
Layout da placa (pdf): http://www.box.com/s/ryg0...msxu
Layout da placa (Eagle 7.6.0 brd): http://www.box.com/s/w43g...i2alj
Ficheiros Gerber: http://www.box.com/s/4z7j...kq55
Notas do projecto: http://www.box.com/s/47bt...xqcu
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/02zn...0w2j
Projecto no OSH Park: http://www.oshpark.com/shared_projects/0ATgQXZD

13/11/16

Programa de demonstração para a placa de desenvolvimento "Prop II"

Este programa é muito semelhante ao que já fora apresentado no post de 24 de Julho, porém mais optimizado. Criado com o mesmo propósito, utiliza os oito núcleos de processamento do micro-controlador P8X32A para o cálculo de números primos. Para tal, o utilizador introduz os valores limite, e o programa irá determinar todos os números primos entre esses valores. Por ser intensivo em termos de processamento, este programa atesta bem as capacidades do P8X32A.

Para utilizar o programa, é necessário carregá-lo com o SimpleIDE. Caso não o tenha feito anteriormente, deve transferir primeiro o ficheiro "prop-ii.cfg" para a pasta "propeller-load" da sua instalação. Tal passo permite utilizar o perfil de hardware adequado à placa Prop II. Deverá também transferir o ficheiro do projecto e o respectivo código C para a pasta dos projectos do SimpleIDE. Por último, tendo a placa ligada ao computador, abra o projecto com o nome "Prop_II_primos.side" e escolha a opção "Run with Terminal" (tecla F8).

Programa de demonstração a correr no terminal do SimpleIDE.

Todavia, é importante frisar que o terminal do SimpleIDE é algo lento, o que pode levar a paragens aparentes na execução com a consequente omissão de linhas de resultados. Em alternativa, pode utilizar a opção "Load EEPROM & Run" (tecla F11) para guardar o programa na EEPROM. Depois basta utilizar outra aplicação de comunicação série, como o PuTTY por exemplo, para executar o programa. Desta forma não é necessário recorrer ao terminal do SimpleIDE.

Programa a correr no PuTTY. O SimpleIDE é visível em segundo plano.

Links importantes:
Projecto SimpleIDE: http://www.box.com/s/3sc7...qcu4
Programa em C: http://www.box.com/s/445z...6ai9
Perfil de hardware: http://www.box.com/s/j49y...chhm
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/p1so...18n1