¿Cómo creo un cable USB con un condensador en línea?

Tratar de sostener la línea regulada de 5 V con un capacitor es la forma incorrecta de abordar este problema. La alimentación USB se hundirá un poco y se necesitará un condensador muy grande para que no se hunda demasiado.

Haz las matematicas. Los dispositivos USB pueden consumir hasta 500 mA. Supongamos que no desea que la tensión de alimentación disminuya más de 500 mV y que desea poder soportar al menos un evento de arranque de 2 segundos.

  (500 mA)(2 s)/(500 mV) = 2 F

Tenga en cuenta que el voltaje de alimentación siempre se hundirá y que la especificación de 500 mV fue arbitraria, ya que no sabemos qué tan cerca del límite inferior de voltaje de alimentación USB válido ya se encuentra.

Una mejor respuesta es mantener el voltaje de entrada. Coloque un diodo Schottky en serie con los 12 V, luego un capacitor a tierra antes de la entrada de la fuente de alimentación USB. Estas pequeñas fuentes de alimentación USB son conmutadores y funcionarán con un voltaje de entrada más bajo. No sabe qué tan bajo, pero eso es algo que puede medir mientras carga la salida con la corriente que necesita su dispositivo.

Usando los mismos parámetros que arriba, desea superar una interrupción de 2 s en la entrada de 12 V mientras extrae 500 mA del USB. Eso resulta en 5 J de salida de energía sin entrada correspondiente. Digamos que la fuente de alimentación tiene una eficiencia del 85 %, por lo que debe alimentarla con 5,9 J. Por ejemplo, supongamos que la fuente de alimentación aún produce 5 V de salida con 8 V de entrada. Haciendo los cálculos, se obtienen 150 mF.

Eso también es un gran condensador. De cualquier manera, el capacitor tiene que almacenar suficiente energía para hacer funcionar la carga durante el tiempo que la energía de 12 V está apagada. Sin embargo, la ventaja es que el voltaje de alimentación del USB nunca cae en absoluto. Se garantiza que el dispositivo seguirá funcionando.

Esto también indica por qué las baterías generalmente se usan para dispositivos que se conectan a la energía del automóvil pero necesitan seguir funcionando durante el arranque. Es demasiada energía para que la almacene un condensador razonable. Tenga en cuenta que los ejemplos anteriores usaron solo 2 segundos para el tiempo de apagado de 12 V. Probablemente sea lo suficientemente bueno para la mayoría de los casos, pero a veces llevará más tiempo y su dispositivo se apagará.

La respuesta de Tom te dice cómo hacer lo que pediste, pero no estoy seguro de si eso es lo que necesitas. Según sus comentarios, esto es para mantener la potencia mientras enciende el motor de un automóvil. Es posible que un condensador no funcione para lo que desea según la situación exacta. No ha dicho cuánta energía necesita el dispositivo o cuánto tiempo necesita que siga funcionando.
Si son solo unos pocos ms en un dispositivo de baja potencia, es probable que un condensador sea suficiente. Si es más largo o un dispositivo de mayor potencia, es posible que no lo sea.

Personalmente, diría que vaya con la solución trampa. Consigue la batería USB más pequeña que encuentres, las de baja capacidad son baratas, incluso las he visto regaladas en promociones. Cargue el paquete de baterías del automóvil y conecte su dispositivo al paquete de baterías.

Es una completa exageración, mantendrá su dispositivo USB funcionando durante minutos o incluso horas en lugar de unos pocos segundos y es más grande. Pero es mucho menos complicado y evita tener que empezar a cortar cables.

La forma más ordenada de hacerlo sería soldar un condensador en cualquier circuito al que esté conectando el cable USB. La razón para sugerir esto es que no tiene que modificar el cable y no está limitado a usar el cable específico que ha modificado. Además, hay menos riesgo de cortocircuitar algo en el cable y dañar su puerto USB.

Si desea insertar un condensador en el cable, lo haría de la siguiente manera:

1. Retire con cuidado una pequeña sección del aislamiento exterior con un cuchillo. Enrolle suavemente el cable contra la cuchilla para hacer un corte de aproximadamente la mitad de la circunferencia del cable. Repita una segunda vez con una separación de unos 2 cm. Luego corte a lo largo del cable para unir los dos cortes quitando una sección del aislamiento. Asegúrese de no cortar ningún cable interno.

   El propósito de no cortar todo alrededor del cable (retirar solo el aislamiento de un lado) es que el aislamiento restante ayuda a mantener la estructura del cable proporcionando soporte mecánico y alivio de tensión.

   1b. Si tiene un cable blindado, también deberá quitar el blindaje de la misma sección con un cuchillo o tijeras de alambre.

2. Con los cables internos ahora expuestos, identifique los pines de alimentación y tierra, generalmente rojo y negro. Si no hay cables rojo y negro, deseche el cable y compre uno de una fuente confiable.

   Corte estos cables y pele alrededor de 1 mm de los extremos cortados, o preferiblemente corte el aislamiento en una longitud corta (alrededor de 2 mm ) sin cortar el cobre del interior. Cuando haga los cortes o retire el aislamiento, no haga ambos cables en el mismo lugar, escálelos con una separación de aproximadamente 1 cm. Esto ayuda a garantizar que el cobre expuesto de cada cable no se cortocircuite contra el otro.

3. Estañe con soldadura los extremos cortados o la región de cobre expuesta del cable. Esto facilita la soldadura a los cables. Si corta los cables, en este punto también vuelva a soldar los dos extremos.

4. Suelde su condensador entre las dos uniones de soldadura. Es en este punto que me agradecerá que no haya cortado los cables, ya que será más fácil soldar el capacitor si no está tratando al mismo tiempo de evitar que los dos extremos cortados se desuelden y se deshagan.

5. Finalmente, ordene con un poco de tubo termorretráctil si es posible; debería ser lo suficientemente fácil en un cable USB Mini o Micro, ya que puede empujar el tubo sobre el conector para colocarlo en el cable, luego encoger sobre el punto donde está conectado el condensador. Podrías hacer esto con cinta aislante, pero el termorretráctil será mucho más limpio.

   Además, debido a que las uniones se alternaron en el paso (2), no es necesario aplicar termorretráctil en los cables individuales porque no se pueden cortocircuitar entre sí debido a la separación del cobre expuesto. Solo se requiere una cubierta externa para proteger todo.

Asegúrese de verificar que no haya cortocircuitos entre la alimentación y la tierra. Puede hacer esto con un DMM en modo de continuidad, probando el conector USB A: los dos pines exteriores del conector son de alimentación y tierra.

Si ya tiene un convertidor de 12 V a 5 V, le sugiero que lo abra y agregue un condensador directamente dentro. Seguramente el convertidor tendrá uno o más condensadores de salida en paralelo desde la línea de 5V a GND, cerca de la salida. Intente agregar algún otro capacitor en paralelo allí para aumentar la capacitancia de salida general.

Agregue capacitores hasta que evite el interruptor corto cuando el automóvil arranca, pero no agregue demasiada capacitancia, de lo contrario, corre el riesgo de explotar el convertidor al arrancar, debido a la alta corriente de salida necesaria para cargar los capacitores. Aumentarlo con pequeños pasos (~30%).

Teniendo en cuenta que necesita colocar el circuito dentro de su automóvil, en su lugar usaría una batería de ácido de plomo sellada de 12V. LiPo será peligroso si se calienta demasiado.

V1 es el voltaje de su enchufe ciggy y viene con un fusible 1A incorporado. No querrá agregar un gran capacitor ya que la alta corriente de sobretensión quemará el fusible.

R1 10 ohmios (5W quizás) se está utilizando para cargar su Bat1, no necesita un cargador adicional porque su alternador puede hacerlo. D1 y D2 son diodos schottky con un voltaje directo de 0,2 V; tratando de reducir la pérdida de potencia.

Cuando se corta el suministro de V1, Bat1 se suministrará a su DC-DC para garantizar que sus 5V todavía estén allí.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}