Wer kennt es nicht - man ist unterwegs und es ist grundsätzlich im unpassendsten Moment der Akku leer. Ob Handy, PDA, Tablet-PC oder MP3-Player; heutige Geräte sind wahre Stromfresser. Zum Glück kann jedoch so ziemlich jedes Gerät mittlerweile per USB aufgeladen werden. Ziel dieses Projektes ist es deshalb gewesen, eine USB Stromversorgung für unterwegs zu schaffen.

Nun stellt sich die Frage wozu selber bauen, ähnliche Geräte gibt es doch bereits auf dem Markt. Ich habe ein wenig verglichen und bin zu dem Entschluss gekommen, dass die Mobilen Akkupacks im günstigen Preissegment meistens nur für ein bis zwei Akkuladungen reichen. Das ist für längere Reisen doch eher untauglich - außerdem neige ich generell dazu das Aufladen zu vergessen.

Bei einem Blick in meine Bastelkiste fiel mir ein Akkupack in die Hände, welches ich vor einiger Zeit aus einem defekten Notebook (Dank geht an Beat S.) ausgeschlachtet hatte. Dieses Akkupack war praktischerweise nicht als Einschub (wie es sonst üblich ist) sondern hinter einer Klappe montiert und mit Kabeln aufs Mainboard gesteckt.

Nach einigen Lade- und Entladevorgängen mit meinem Akkumatik wurde der Zustand für gut befunden - nahezu die volle Kapazität ist nach 5 Jahren (Fabrikationsdatum klebt hinten auf dem Akku) noch erhalten.

Im nächsten Schritt muss eine Lösung gefunden werden, den Akku gefahrlos aufzuladen. Bei allen Lithium Akkus lädt man im CC-CV (Constant Current - Constant Voltage) Verfahren. Dabei wird zuerst mit konstantem Strom bis zu einer Maximalspannung, und später dann mit konstanter Spannung geladen. Wird ein minimaler Ladestrom unterschritten, wird der Ladevorgang beendet.

Zur Erzeugung der 5V Spannung auf den USB Ports kommt ein LM2575T-5.0 zum Einsatz. Der Schaltregler liefert bis zu 1 Ampere, um den Akku zu schonen ist ein Tiefentladeschutz bestehend aus R1, R2, R3, T1 und D2 aufgebaut. Mit der 10V Zenerdiode wird bei unterschreiten der Akkuspannung von ca. 11,5 Volt der Schaltregler abgeschaltet. In diesem Modus verbraucht die Schaltung nur noch rund 200μA.

Die USB Ports sind jeweils mit einer 500mA Polyfuse abgesichert. Diese Sicherungen setzen sich nach einem Kurzschlussfall von alleine zurück. Auch der Eingang für das Ladegerät ist mit einer 1,5A Polyfuse geschützt. Aus diesem kann sofern benötigt auch direkt 14,4V Akkuspannung entnommen werden.

An den Datenleitungen der USB Ports sind Spannungsteiler aus zwei Widerständen angeschlossen. Das hat den Grund, das viele Hersteller ihre USB Ladegeräte anhand der Spannungspegel auf den beiden Datenleitungen identifizieren. Hier hat Adafruit Industries saubere Arbeit geleistet - nach dem Zerlegen und Ausmessen eines Apple® Ladegerätes stellte sich herraus das dieses eine Spannung von 2 Volt auf D+ und D- herausgibt um dem Telefon zu signalisieren das mit 500mA geladen werden darf. Diese Widerstandswerte habe ich übernommen, natürlich ist das Ganze auch kompatibel mit jedem anderen per USB aufladbaren Gerät - beispielsweise meinem 4G Systems OneTab® oder dem Motorola Defy® etc.

Die Rückseite der Platine ist nicht weiter Spannend. Je nach Verfügbarkeit können die Sicherungen in SMD 1206 oder großem 2016 / Schurter OMT Gehäuse verbaut werden.

Als Speicherdrossel für den Schaltregler habe ich eine 77A 330μH Funkentstördrossel von Fastron eingesetzt. Diese ist in der Lage ausreichende Impulsströme zu liefern. Wer die Effizienz noch weiter steigern möchte kann auch einen T106-26 Amidon Ferritkern mit 60 Windungen 0,7mm CU Lackdraht (etwas über 2m Länge) bewickeln. Zur Montage mit einem Klebepad ist ausreichend Platz vorhanden.

Technische Daten

• Akkuleistung: 65Wh / 14,8 Volt
• Ausgangsleistung: max. 5W (2x 5V / 500mA) kurzschlussfest
• Effizienz: 75-85% bei 500mA bis 1A Belastung
• Stromaufnahme: Leerlauf 7mA, Unterspannungsabschaltung: 200μA

Downloads

• Schaltplan (PDF)
• Layout und Fotos (ZIP)

Links zum Thema

• MintyBoost: Small battery-powered USB charger

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