Bau eines 4 fach Ladegeräts mit Strombegrenzung IC Schaltung USB-Ladeausgänge

[Digit-22 N. (digit-22)]

Hallo zusammen,

ich arbeite derzeit an einem Projekt, bei dem ich ein USB-Ladegerät 
bauen möchte. Das Grundprinzip ist relativ einfach: Die Stromversorgung 
erfolgt mit 9V bis 12V bei 2A bis 3A. Diese Spannung wird mithilfe eines 
Schaltreglers auf 5V heruntergeregelt.

Mein eigentliches Problem besteht darin, dass ich vier USB-Geräte 
gleichzeitig anschließen möchte. An jedem Anschluss soll die Spannung 
konstant bei 5V liegen, aber der Ausgangsstrom pro Port auf maximal 
500mA begrenzt werden. Da die Stromaufnahme der Geräte je nach 
Ladezustand variieren kann, ist vermutlich eine dynamische 
Strombegrenzung notwendig.

Ich weiß, es gibt USB-Ladegeräte mit mehreren Ausgängen, jedoch muss 
eine eigene Platine entwickelt werden, da das Ganze in einem speziell 
angefertigten Gehäuse integriert werden soll.

Ich suche nach einer Lösung (z.B. ICs, Regler, Schaltungen), um diese 
Strombegrenzung zuverlässig umzusetzen. Bisher habe ich bereits mit 
einem LM317 experimentiert: Die Strombegrenzung funktioniert zwar 
grundsätzlich, aber der Regler wird dabei extrem heiß und die Spannung 
bricht ein.

Hat jemand von euch eine Idee oder einen Vorschlag für eine geeignete 
Schaltung oder einen passenden IC, um diese Anforderungen zu erfüllen? 
Gerne auch Transistor-basierte Lösungen oder spezielle Lade-ICs.

Vielen Dank im Voraus für eure Unterstützung!

LG Digit-22

[Michael B. (laberkopp)]

Digit-22 N. schrieb:
> ist vermutlich eine dynamische Strombegrenzung notwendig.

Gibt es fertig
https://www.monolithicpower.com/en/mp62055.html

[(prx) A. K. (prx)]

Ein normgerechtes USB-Device wird über eine einfache 5V Stromversorgung 
ohne Berücksichtigung von ausgehandelten USB-Lademodi möglicherweise nur 
150mA oder 500mA ziehen.

[Rainer W. (rawi)]

Digit-22 N. schrieb:
> Bisher habe ich bereits mit einem LM317 experimentiert: Die
> Strombegrenzung funktioniert zwar grundsätzlich, aber der Regler
> wird dabei extrem heiß und die Spannung bricht ein.

Bei einem Linearregler erzeugt die Strombegrenzung zwangsweise eine 
höhere Verlustleistung .

Leistung = max.Strom * (Eingangsspannung - Ausgangsspannung)

In der Begrenzung muss die Spannung einbrechen. Du kannst nicht sowohl 
Strom als auch Spannung frei aussuchen. Die hängen über die Last 
zusammen.

[Björn W. (bwieck)]

Nimmst 4 Stück hiervon: https://www.amazon.de/gp/product/B07XXSQ327

[Roland E. (roland0815)]

(prx) A. K. schrieb:
> Ein normgerechtes USB-Device wird über eine einfache 5V Stromversorgung
> ohne Berücksichtigung von ausgehandelten USB-Lademodi möglicherweise nur
> 150mA oder 500mA ziehen.

USB-C PD.

[Digit-22 N. (digit-22)]

Vielen Dank an alle! Das ging ja wirklich schnell.

Der MP62055 ist äußerst interessant und vor allem lieferbar. Genau das, 
wonach ich gesucht habe. Ich werde das Datenblatt jetzt genauer 
studieren.

Da soll noch einer sagen, KI könne Foren ersetzen. Ich habe tagelang, 
wenn nicht sogar wochenlang, versucht, das Problem mit der KI zu lösen. 
Alle Ansätze waren erfolglos. Nichts geht über menschliche Erfahrung und 
die Freude daran, Wissen zu teilen.


LG Digit-22

[H. H. (hhinz)]

Du weißt, dass DCP über USB bis zu 1,5A Ladestrom erlaubt?

[Jens M. (schuchkleisser)]

Warum wird das Ding mit 25W versorgt (9V 3A ode 12V 2A) und kann gerade 
mal 4x 2,5W abgeben? Da ginge deutlich mehr...

Warum Ports die auf 5V und 500mA begrenzt sind? Viele Geräte laden damit 
nicht, oder zeigen gar eine Meldung an das die Ladung langsam erfolgt 
weil das Netzteil nicht leistungsfähig genug ist.

Warum der Irrglaube, das eine Strombegrenzung funktioniert, ohne das die 
Spannung einbricht? Und woher die Idee, das dieser Vorgang ohne Fehler 
an den Geräten funktioniert?

Warum nicht einfach "Ich bin ein Lader und kann 1,5A" und den Rest macht 
eine Polyfuse? Dazu muss man nur einen ausreichend potenten 
Spannungswandler haben und die Datenleitungen kurzschließen.

Und solche Spannungswandler gibt's fertig: 
https://www.ebay.de/itm/284102572455
Der doppelte spuckt an zwei Ports zusammen 5V 3A aus...

Und wenn sichergestellt ist das da nur Popelgeräte angesteckt werden die 
kaum LAdestrom ziehen kann man mit deinem Wunschnetzteil speisen, sollte 
aber jemand auf den Trichter kommen ein Smartphone zu laden: auch kein 
Problem.
Geht sogar 2mal gleichzeitig, vielleicht sogar 3x.

[H. H. (hhinz)]

Jens M. schrieb:
> Polyfuse?

Keine gute Idee, die werden zunehmend hochohmiger.

[Digit-22 N. (digit-22)]

Jens M. schrieb:
> ....

Vielleicht hätte ich noch erwähnen sollen, dass die Geräte, die 
angeschlossen werden, nicht mehr als 500 mA zur Verfügung haben dürfen. 
Der Akku in den Geräten darf nicht mit zu viel Strom geladen werden. Da 
die maximale Ladestrombegrenzung nicht in den Geräten selbst erfolgt, 
muss die Ladestation den Strom entsprechend begrenzen. Pro Anschluss 
sind maximal 500 mA erlaubt.

Bisher wurden diese Geräte mit einzelnen USB-Netzteilen mit einer 
Maximalleistung von 500 mA geladen. Eine Veränderung an den Geräten 
selbst ist leider nicht möglich.

Es werden keine anderen Geräte wie Smartphones... an dieser Station 
angeschlossen.


LG Digit-22

[Michael B. (laberkopp)]

Digit-22 N. schrieb:
> Da die maximale Ladestrombegrenzung nicht in den Geräten selbst erfolgt,
> muss die Ladestation den Strom entsprechend begrenzen. Pro Anschluss
> sind maximal 500 mA erlaubt

Das wäre kein USB Gerät.

Die begrenzen schon selbst.

Manche Handys, die USB nur als Stecker verwenden, ziehen aber so viel 
Strom bis die Spannung auf 4.6V fällt. Da hilft eine Strombegrenzung.

[Hadmut F. (hadmut)]

Sowas ist 5 euro. Wenn du 24V reinlässt auch mit schnelladen.

Hab das an einem $10 24V netzgerät. Tochter klaut das immer weil ihr 
iphone mit dem super schnell voll ist. Rote led = schnelladen mit mehr 
als 5V.