Regulador de tensión: ¿cómo compensar la caída de tensión en el cable?

Question

Los dispositivos USB reducen su consumo de corriente al disminuir la tensión. Esto se debe a que la capacidad máxima de corriente de un cargador USB tonto es desconocida para el dispositivo y el cargador señala que ha alcanzado el límite de corriente bajando el voltaje.

Como efecto secundario, el consumo de corriente del dispositivo (y, por tanto, la velocidad de carga) también disminuye al aumentar la longitud del cable. Este es el problema que me gustaría resolver.

Dado que el cable USB tiene 4 hilos, sería fácil modificarlo, de modo que pueda detectar la tensión en el extremo del cable, justo unos pocos mm antes del conector.

Buscando una solución encontré LDOs (ejemplo: LP3856) que tienen un pin de sentido adicional.

P1: ¿Solucionaría mi problema un LDO de este tipo?

Supongo que sólo compensaría el 50% de la caída de tensión, ya que la mitad de la caída se produce en el cable GND. (Q2)

P3: La mayoría de los reguladores lineales ajustables tienen una entrada V_adj. ¿Podría "abusar" de esa entrada como pin de sensado simplemente conectando un extremo del divisor de tensión a mi cable de sensado?

P4: Muchos convertidores boost/buck también tienen algún circuito externo para la retroalimentación. ¿Funcionaría el truco de Q3 también en este caso?

P5: ¿Alguna otra sugerencia para resolver mi problema?

Answer 1

P5: ¿Alguna otra sugerencia para resolver mi problema?

Sí: inserta un concentrador USB alimentado cada 5 metros. Puedes conectar en cadena hasta 5 hubs. El hub raíz dentro de tu ordenador cuenta como uno.

Pero si necesitas controlar los dispositivos USB desde tan lejos, utiliza un ordenador barato en red como relé o uno de esos servidores USB, que sería mucho más fiable.

Answer 2

La modificación de cualquier cable no suele depender del número de núcleos que ya tiene: la modificación tendría que aumentar los núcleos de 4 a posiblemente 5 o 6 (con el riesgo de alterar los datos equilibrados de dos de los 4 núcleos existentes).

Suponiendo que puedas modificar adecuadamente el cable, necesitarás lo que se conoce como retroalimentación "sensitiva". Estoy seguro de que hay chips que pueden ayudar con esto y trabajar con la conexión de 0V también.

En el caso de los reguladores ajustables, suele haber una clavija de realimentación que puede utilizarse para aplicaciones de tipo "sensorial" pero, probablemente en todos los chips comunes, esto no funcionaría eficazmente porque el sistema de realimentación puede acabar oscilando, por lo que se necesita un regulador ajustable que pueda hacer frente a ello (más difícil de encontrar) o se inyecta, en la clavija de realimentación, una señal "babosa" que no altere el tiempo de respuesta, normalmente muy rápido, del chip a las cargas transitorias.

Esto se puede hacer con un op-amp que monitoriza los puntos finales del cable y, a su vez, de forma fraccionada y cuidadosa, sube o baja el pin de retroalimentación sin alterar el normalmente frágil sistema de control que existe dentro del chip.

Se puede hacer, pero tal vez sea un poco difícil.

Answer 3

Lo que más haría es poner un concentrador alimentado lo más cerca posible de la carga.

O si es sólo para un cargador, y usted quiere una carrera de bajo voltaje por alguna razón, ejecute un cable de 12V (Utilice algún cable de altavoz o algo razonablemente grueso como eso), poner un enchufe de cigarrillo del coche en el extremo, y poner un cargador de coche en eso.

Si lo haces bien, el truco de la compensación del sentido del voltaje cancelará las caídas en la línea de 5V, pero a menos que también sientas la caída de voltaje en la línea de tierra, tienes razón en que sólo puedes compensar la mitad de la caída.

Es posible que también tengas problemas con el ruido que entra en tu línea de retroalimentación.