Búsqueda de fuentes de alimentación USB que no exploten

Jan 08, 2024

Las fuentes de alimentación USB son súper baratas y omnipresentes. Son los Tribble de mi hogar. Pero no todos son iguales y algunos de ellos pueden incluso ser peligrosos. Tuve que buscar fuentes de alimentación USB para un producto, y no fue fácil. Pero lo bueno es que pude desarmarlos todos y ver sus diseños.

Para ser legítimo, es bueno (pero no es un requisito legal) que una fuente de alimentación tenga la aprobación de UL. Algunos minoristas, oficinas y administradores de edificios lo exigen, y es posible que algunas compañías de seguros no paguen las reclamaciones si resulta que el daño fue causado por un dispositivo no aprobado por UL. Sin embargo, la aprobación de UL no es un proceso fácil, requiere mucho tiempo y es costoso. La buena noticia es que si está desarrollando un producto de CC de bajo voltaje, puede emparejarlo con una fuente de alimentación aprobada por UL y está listo para comenzar sin necesidad de realizar más pruebas.

Si va a obtener la aprobación de la FCC y se realizan pruebas de emisiones no intencionales (que es más probable que UL, ya que es un requisito legal para productos que cumplen con ciertas calificaciones), la prueba debe realizarse en toda la solución, por lo que la fuente de alimentación debe incluirse en las pruebas también.

La compra de productos electrónicos baratos en grandes cantidades generalmente termina en China, y específicamente en Alibaba. Primero, comenzamos con una solución de cuán bajo puede llegar. Esto ni siquiera era un adaptador de corriente; era un power "adapteP" y todo el lote estaba mal impreso. El control de calidad no podía ser una alta prioridad. Después de abrirlo, no era terrible y tenía todas las piezas necesarias. Fue sorprendente la cantidad de orificios pasantes, lo que indica que el ensamblaje fue realizado principalmente por personas. Eso sucede cuando las fábricas son más baratas, contratan mano de obra barata, no invierten en tecnología y no se preocupan tanto por la calidad.

Hay ciertas cosas que debe buscar en una fuente de alimentación para determinar el nivel de riesgo:

Entonces, ¿este primer adaptador? La distancia de aislamiento estaba bien porque eran dos tableros separados, pero no había fusible ni cinta protectora entre los componentes. Todos los conectores estaban seguros, pero la etiqueta no prometía nada. En cuanto al rendimiento, la salida a 5,34 V bajo la carga de mi producto significaba que estaba un poco fuera de las especificaciones USB (límite de 5,25 V), pero no era peligroso. En el visor estaba sonando con un pico de 5,5 V a 4 kHz.

Por supuesto, obtener este suministro para un segundo lote resultó complicado, y queríamos que el enchufe USB saliera por el costado en lugar del frente para que tuviera un perfil más delgado contra la pared. Además, necesitábamos la aprobación de UL para un cliente. Nuestro segundo intento fue sorprendentemente exitoso. Este adaptador tenía certificación UL, con un número para buscar. Tenga en cuenta que solo tener un número no es suficiente; muchas empresas simplemente pondrán el número de otra persona en su producto y asumirán que nadie se molestará en comprobarlo. Entonces, cuando lo busque y encuentre un fabricante diferente, un gabinete diferente y se parezca más a un refrigerador que a una fuente de alimentación USB, no se sorprenda demasiado. Pero no, ¡este en particular fue genial! La etiqueta tenía el nombre de la empresa, el número de modelo y las especificaciones, y certificaciones que podían verificarse. ¡Vamos a abrirlo!

¡Dulce dulce carne de silicona dentro de una carcasa de ABS! Componentes envueltos en cinta protectora, dos PCB para aislamiento e incluso una pieza especial de plástico moldeado por inyección para agregar protección adicional. Los componentes están etiquetados, y ¿qué es esto, un IC para controlar la oscilación en lugar de un devanado de retroalimentación en el transformador? ¡Elegante! Está bastante claro que esta fuente de alimentación es buena y confiaría en esta.

Comparando este con los otros, hubo tantos pequeños detalles notables que son importantes y claramente pensados. Tomemos, por ejemplo, la conexión entre las puntas y la PCB. En el tablero anterior, se hizo con alambres soldados a mano. Sólido, pero lento y propenso a fallas o problemas de calidad. Este adaptador tiene contactos metálicos que encajan en la caja muy sólidamente para que las puntas no se suelten. La conexión a la placa de circuito impreso se realiza a través de la elasticidad del metal, pero tenga en cuenta que la placa de circuito impreso tiene almohadillas diseñadas específicamente para maximizar el área de superficie de esa conexión. En el próximo PCB no verá tal esfuerzo.

Algunos componentes estaban cubiertos con un tubo retráctil, cinta o adhesivo gris no conductor. El ensamblaje estaba apretado sin espacio para que los componentes se aflojaran o se tocaran accidentalmente. Y la salida fue perfecta. 4,9 voltios sin apenas ondulación.

Pero esto es China, y los problemas de abastecimiento de componentes son una cosa, así que supongo que no debería haberme sorprendido cuando estos suministros ya no estaban disponibles. En retrospectiva, tal vez se trataba de excedentes sin vender, o posiblemente rechazos de control de calidad. Eso explicaría por qué eran solo un poco más caros que los demás. Y así pasamos a otro proveedor; uno que pudiera imprimir nuestro logotipo en la parte superior.

A primera vista, estas fuentes de alimentación parecían idénticas. Pero una inspección minuciosa revela ligeras diferencias en el estilo alrededor del USB y las crestas elevadas en la parte inferior. La etiqueta era completamente diferente y desapareció el número junto al logotipo de UL. Tampoco figuraba el nombre de la empresa en el suministro, y la empresa a la que le compramos resultó ser un revendedor y no el OEM. Además, ¿por qué la salida era de 4,7-5 V, y por qué mi alcance decía 5,5 V (pero sorprendentemente estable)?

Dentro había una bestia completamente diferente. Usando una sola PCB, la distancia de fluencia fue de aproximadamente un milímetro. Puede ver la línea blanca serpenteando a través de la parte inferior de la PCB que muestra los lados alto y bajo. El puerto USB no estaba soldado a la PCB excepto por los cuatro pines de señal/alimentación (vea el lado inferior izquierdo y los pines de conexión USB colgantes), y había un capacitor con cables descubiertos muy largos y el lado positivo peligrosamente cerca de la carcasa USB. Casi no había cinta protectora, ni tubo retráctil en los cables, ni protección en caso de cortocircuito.

Al final, no confiaría en los dos suministros que no son de UL con nada que valga más que unos cuantos dólares, y ciertamente no en mi teléfono celular. Tendría grandes reservas sobre revenderlos a clientes que no saben la diferencia. El aprobado por UL fue excelente, pero los otros dos solo son buenos para alimentar dispositivos de bajo consumo de corriente que no son sensibles al voltaje. Además, encontrar un proveedor confiable en China es DIFÍCIL.

Echa un vistazo a un análisis mucho más completo de este y de casi todos los cubos de fuente de alimentación USB de [Ken Shirriff]. Es sorprendente lo poco que ha cambiado en cuatro años con estos suministros, y su análisis se centra en cómo funcionan los circuitos detrás de estos suministros, identificando cada componente y su propósito.

También cubrimos un desmontaje de Sparkfun de algunas fuentes de alimentación con conclusiones similares, y una falla de la semana en la que un adaptador de alimentación USB defectuoso fue la causa probable de un incendio.