Aggiungere due prese USB

La domanda da cui parto oggi è la seguente: perchè per alimentare un carica batterie da 5W devo consumare 35W? Ovvero, se collego il caricabatterie all’inverter, devo accendere l’inverter, e 30 W se ne vanno solo per tenere acceso quest’ultimo. Poi ci sono i 5W che servono per caricare il telefono usando il classico caricabatterie dell’iPhone. Capite bene che il rendimento di questa operazione è forse del 15%. Quindi dato che servono circa 10Wh per una ricarica, in realtà il consumo è di ben 70Wh. Pertanto, con il mio pacco di batterie gigante, posso forse caricare il telefono solo 15 volte. Se trovassi un modo più efficiente, potrei ricaricarlo ben 120 volte.

In uno scenario da prepper, potrei tenere attivo il telefono per 120 giorni, non solo per 15.

Aggiungere 2 porte USB

Il problema nasce dal fatto che, come ho spiegato in “Scegliere l’inverter“, ho costruito il pacco di batterie con 14 elementi in serie, con il risultato che la tensione varia tra 42V e 58.8V, mentre il caricabatterie del telefono ha bisogno di una tensione costante di 5V.

Quindi non posso semplicemente collegare il positivo al pin 1 e il negativo al pin 4 di un connettore USB, perchè probabilmente provocherei la distruzione del telefono. Non fatelo.

Pin out del classico connettore USB tipo A
By Simon Eugster – Simon / ?! 19:02, 7 January 2008 (UTC) – Own painting/graphic, CC BY-SA 3.0, Link

Ho capito!

Basta prendere un convertitore di tensione con un ingresso che possa arrivare a 60V e una tensione di uscita da 5V e il lavoro è fatto!

NOOOOO!

NOOOOOOOOOO!

NOOOOOOOOOOOOOO!

Se fate in questo modo, il risultato è che il connettore USB potrà fornire al telefono solo 500 mA, ovvero il valore previsto inizialmente dallo standard USB, del 1996. Quindi dal connettore passeranno solo 2.5W, non 10W o addirittura 18W come prevedono alcuni protocolli attuali (vedi Quick Charge su Wikipedia).

Serve un controllore USB

Da quando l’USB è diventato lo standard per la ricarica dei telefoni, sono nati svariati protocolli proprietari con lo scopo di definire tensioni e correnti più elevate per aumentare la potenza erogata dai caricabatterie e caricare i telefoni più in fretta. Diciamo che i principali protocolli sono quelli sviluppati da Apple, da Qualcomm e da vari produttori cinesi come Oppo. Pertanto per aggiungere una presa USB che permetta di caricare il telefono (o un Power Bank) in modo efficace, serve una schedina che oltre al connettore integri anche la circuiteria necessaria per negoziare il livello di tensione e di corrente con il telefono collegato.

Poteva AliExpress deludermi su questo? Ovviamente no, ecco una schedina che addirittura dispone di 2 porte USB indipendenti, in grado di gestire praticamente tutti gli standard attuali. Ecco la scheda che ho comperato. Anzi, visto il costo, ne ho preso 2, quindi se ve ne servisse una, contattatemi.

Le specifiche sono molto interessanti: sono due porte QC3 indipendenti, il che vuol dire che in teoria possono erogare 18W per porta, ovvero 36W! Chi pensa che USB sia solo per piccole utenze, deve aggiornarsi!

Se siete interessati, questo è il link:

https://www.aliexpress.com/item/32903126995.html?spm=a2g0s.12269583.0.0.11b95b561wRXW2

Ma non spaventatevi se non trovate esattamente la mia scheda! Il mercato cinese è molto volubile, i prodotti cambiano velocemente, la logica è difficile da capire.

La tensione in ingresso?

Con la tensione in ingresso non ci siamo! Purtroppo leggendo la descrizione si vede come la tensione in ingresso abbia un range da 6 a 30V. Pertanto bastano 2 celle in serie per fare un ottimo powerbank, ma con 14 il sistema non regge. Naturalmente ho cercata in lungo e in largo schede che avessero un range di ingresso da fino a 60V, ma non le ho trovate.

Quindi serve un altro circuito che partendo da 60V generi diciamo 24V per alimentare la scheda.

Non è facilissimo trovarlo, devo dire che 60V sono tanti, ma alla fine ho trovato questo circuito:

E questo il suo link su AliExpress:

https://www.aliexpress.com/item/32831732100.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.10d64c4ddNY8Sg

Devo dire che le prestazioni nominali sono incredibili. Ben 10A di uscita, che a 24V fanno 240W, e un rendimento del 97%! Fosse così, sarebbe da sogno! (Vedremo poi che a lato pratico il rendimento è moooolto più basso)

Proviamo il tutto

Bene dopo circa 1 mese dall’ordine ho ricevuto il materiale l’ho testato, collegando il convertitore 60-24 e il caricatore USB al pacco di batterie.

Trovate un report del mio test nel video:

La solita differenza tra dichiarazioni e realtà

L’unico problema che ho visto è l’efficienza. Collegando il convertitore step-down al pacco di batterie ho notato un consumo di ben 1W. No dico, vi sembra corretto 1W solo per accendere un piccolo led Blu?

E poi collegando il caricatore USB il consumo è rimasto costante (a meno di picchi intermittenti da 1.6W), come se tutta la dissipazione fosse nella prima scheda.

Per cercare di migliorare l’efficienza, ho provato a collegare 2 regolatori in cascata, ma peggio che andar di notte!

Ho cercato di ripartire la caduta di tensione in due parti: da 60V a 45V sul primo, e da 45V a 30V sul secondo. Con mio stupore 45V sono oltre la tensione massima in uscita il che ha provocato un divertente piccolo fuoco d’artificio, con componenti infuocati che volavano in aria! Peccato non averlo registrato nel video!

E collegando un powerbank da caricare e un diffusore sonoro Bose, anch’esso da caricare, ho raggiunto un picco di 26W, ma circa 20W erano veramente trasferiti alle batterie! Gli altri 6W finivano nella scarsa efficienza del convertitore, con il risultato che la sua temperatura raggiungeva valori inaccettabili.

Conclusioni

Il caricabatterie USB è fantastico! Forse per questo motivo non è più disponibile su AliExpress! Non si surriscalda per niente anche erogando 20W, veramente sorprendente, e con un range di tensione in ingresso notevole.

Il convertitore da 60V a 24V, se lo volete ve lo spedisco! Con un rendimento così basso, non saprei dove usarlo! Questo invece è ancora disponibile. Vai a capire i cinesi.

Nel frattempo ho ordinato un nuovo modello di convertitore, spero più efficiente; appena arriva lo provo e vi faccio sapere.

Autore: Gianbattista

Appassionato di tecnologia, è l'autore di Qt5 Quanto Basta. Per lavoro mi occupo di elaborazione delle immagini per applicazioni industriali.

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