Laden per USB mittels RECOM DC/DC-Wandlern

Leider haben unterschiedliche Hersteller verschiedene Spezifikationen, so dass es keine Universallösung gibt (Abbildung 1).



Um diese Verwirrung zu verringern, hat der Standard USB3.1 eine Batterieladespezifikation eingeführt, damit das portable Gerät mit dem Ladegerät kommunizieren kann, um variable Limits für Ausgangsspannung, Stromstärke und Leistung für die Ladefähigkeiten verschiedener transportabler Geräte und die verwendete Anschlussvariante (Typ A, B, Mikro-B, Typ C) festzulegen.

Aber auch transportable Geräte mit einem USB-C-Anschluss können weiterhin mit einem älteren Ladegerät geladen werden, da die USB-Standards abwärtskompatibel sind. Es könnte allerdings länger dauern als mit einem spezialisierten USB 3.1 Ladegerät.

Für viele transportable Geräte wird ein USB-Stecker mit kurzgeschlossenen Pins D- und D+ als ein DCP akzeptiert. Im folgenden Beispiel wird der Abwärtswandler der preiswerten Baureihe R-78E für eine kostengünstige DCP-Lösung verwendet:


Die in Abbildung 2 gezeigte Lösung funktioniert gut bei Spannungsversorgungen mit 12 oder 24 V DC oder für 12V Blei-Säure-Batterien. Falls eine 24V Blei-Säure-Batterie verwendet wird, ist der R-78C5.0-1.0 (Pin-kompatibel) empfohlen, denn der Eingangsspannungsbereich reicht dann bis 42 V DC. Die Diode in Reihenschaltung ist bei batteriebetriebenen USB-Ladegeräten zum Schutz vor Verpolung erforderlich.

Manche transportablen Geräte verweigern das Laden, sofern die Pins D+ und D- nicht an die entsprechenden Spannungen/Widerstände gemäß Abbildung 1 angeschlossen sind. Für solche Geräte muss ein Laderegler-IC ergänzt werden, der automatisch erkennt, welches Gerät angeschlossen ist, und der die korrekte Identifikation einstellt, um das Laden zu ermöglichen.

Im folgenden Beispiel wird der Laderegler TI TSP2514 in Verbindung mit dem Abwärtswandler RPMB5.0-2.0 für SMD-Montage verwendet, um einen dauerhaften Ladestrom von bis zu 1,5A (Schnellladefähigkeit) für eine Vielzahl transportabler Geräte bereitzustellen:


Das oben gezeigte Beispiel eignet sich für 12V oder 24V Batteriestromversorgung. Falls ein höherer Eingangsspannungsbereich erforderlich ist (beispielsweise zur Verwendung einer 48V Lithium-Ionen-Batterie), dann wird für die höhere Ladespannung ein Wandler benötigt, der mit Eingangsspannungen bis zu 60V DC umgehen kann. Der RPMH5.0-1.5 ist dafür ideal. Mit einem Widerstandsteiler zwischen Eingang und Enable-Pin zum Schutz vor Unterspannung mit den gezeigten Werten schaltet sich der Wandler selbst aus, falls die Eingangsspannung unter 20V fällt und schützt damit die Batterie vor Schäden durch eine Tiefentladung.


Bei einigen Fällen ist ein isolierter Ladeanschluss erforderlich – beispielsweise um Kurzschlüsse zu vermeiden, falls die Ausgangs-Pins versehentlich mit der Versorgung verbunden werden. Eine geeignete Lösung ist der RS6-4805S, der bis zu 1200mA in einem winzigen SIP8-Gehäuse liefern kann. Die Baureihe RS6 hat auch den Vorteil einer eingebauten Unterspannungs-Sperre, welche Batterieschäden durch eine Tiefentladung verhindert, eine Isolation von 1,6kV DC/1 Minute, sie widersteht 100V Spannungsspitzen und hat ±1kV Transientenschutz mittels einer TVS-Diode. Falls mehr Leistung nötig ist, liefert die Baureihe RS12 bis zu 2,4A im gleichen SIP8-Gehäuse.