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O vSupply é um módulo de alimentação USB cujo projecto nasceu essencialmente da necessidade de simplificar o projecto "vCharge", no qual se baseia (última revisão no post de 13 de Março de 2018). Esta necessidade surgiu ao alimentar aparelhos sem baterias, como por exemplo, computadores de formato reduzido como o Raspberry Pi. Verificou-se pois, nessas situações, que os portos DCP (de Dedicated Charging Port) do vCharge poderiam interromper a alimentação dos respectivos dispositivos a jusante. Por conseguinte, de modo a cobrir essas aplicações, os portos USB do vSupply não suportam qualquer protocolo de carregamento rápido.

Parâmetros de funcionamento:
– V_{d. mín.} = 7,27 V
– V_{d. máx.} = 16,42 V
– I_{L máx.} = 2 A

Características eléctricas:
– I d. (V_d. = 8 V, I_L = 0 A) = 10,64 mA
– I d. (V_d. = 16 V, I_L = 0 A) = 5,405 mA
– P (V_d. = 8 V, I_L = 0 A) = 85,12 mW
– P (V_d. = 16 V, I_L = 0 A) = 86,48 mW

Tal como no vCharge, o elemento principal do circuito é o TPS56528 (IC1), um regulador DC-DC com a capacidade de entregar até 5 A. É este integrado que fornece energia aos dispositivos a alimentar, o que é feito através dos portos USB. Devo salientar que cada porto tem o seu próprio condensador de filtragem e o seu fusível PPTC, podendo fornecer até 2 A de corrente. No entanto, ao contrário do que se sucede no vCharge, não existem dispositivos de negociação que habilitem o carregamento rápido de dispositivos com bateria.

À semelhança de outros projectos, foram aplicadas as habituais medidas de protecção contra sobre-tensões, polaridade inversa, corrente excessiva e picos de tensão. A protecção contra sobre-tensões é feita pelo tirístor em Q1, em conjunto com D3, C1 e R1. Como complemento à protecção anterior, o díodo TVS em D1 absorve surtos muito breves. Por seu turno, a protecção contra inversões de polaridade é garantida pelo díodo Schottky em D2, uma vez que este permite a passagem de corrente num só sentido. Por fim, o fusível F1 actua em caso de corrente excessiva e também em auxílio das protecções anteriores.

Lista de componentes:
C1 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C2 – Condensador de electrólito sólido RNU1E221MDN1;
C3/4 – Condensador cerâmico multi-camada 10µF 25V (1210);
C5 – Condensador cerâmico multi-camada 470nF 10V (0805);
C6 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 25V (0805);
C7/8 – Condensador cerâmico multi-camada 22µF 10V (1210);
C9/10 – Condensador electrolítico de nióbio NOJD107M010 (NOJD107M010RWJ ou equiv.);
D1 – Díodo TVS SMCJ18A;
D2 – Díodo rectificador Schottky FSV8100V;
D3 – Díodo Zener BZX84-B16;
D4 – LED Kingbright APT2012EC (ou KPT-2012EC);
F1 – Fusível PPTC 2920L330/24;
F2/3 – Fusível PPTC 1812L200TH;
IC1 – Conversor DC-DC TPS56528 (TPS56528DDA);
J1 – Receptáculo de alimentação Switchcraft RAPC722X;
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 – Resistor de filme espesso 180Ω±5% 1/8W (0805).

Como tem sido habitual, o layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. A encomenda da placa pode ser feita através do OSH Park ou, caso prefira, através de outro serviço de fabrico, desde que o mesmo suporte layouts de duas camadas com furação mínima de 0,5mm. Relativamente à montagem da placa, os componentes SMD devem ser soldados por refusão com ar quente, utilizando primeiro um stencil para aplicar a pasta de solda. Os restantes componentes podem ser soldados com um simples ferro de soldar. Os pés de borracha, cujo modelo recomendado é o SJ5076 da 3M, devem ser colocados em último lugar.

Para a maioria das situações, a dissipação térmica que a placa oferece em relação ao conversor DC-DC nela integrado é razoável. Todavia, 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. Consulte as notas do projecto para mais detalhes.