Recherche de blocs d'alimentation USB qui n'explosent pas

Jan 08, 2024

Les alimentations USB sont super bon marché et omniprésentes. Ils sont le Tribble de ma maison. Mais ils ne sont pas tous créés égaux, et certains d'entre eux peuvent même être dangereux. J'ai dû trouver des alimentations USB pour un produit, et ce n'était pas facile. Mais l'avantage est que je dois tous les déchirer et vérifier leurs conceptions.

Pour être légitime, il est agréable (mais pas légalement requis) qu'une alimentation électrique ait l'approbation UL. Certains détaillants, bureaux et gestionnaires d'immeubles l'exigent, et certaines compagnies d'assurance peuvent ne pas payer les réclamations s'il s'avère que les dommages ont été causés par un appareil non homologué UL. L'approbation UL n'est pas un processus facile, cependant, et cela prend du temps et coûte cher. La bonne nouvelle est que si vous développez un produit CC basse tension, vous pouvez le coupler avec une alimentation électrique approuvée UL et vous êtes prêt à partir sans aucun test supplémentaire nécessaire.

Si vous optez pour l'approbation FCC et que vous effectuez des tests d'émissions involontaires (ce qui est plus probable que UL car il s'agit d'une exigence légale pour les produits qui répondent à certaines qualifications), les tests doivent être effectués sur l'ensemble de la solution, de sorte que l'alimentation doit être inclus dans les tests, aussi.

L'approvisionnement en produits électroniques bon marché en grandes quantités aboutit généralement en Chine, et plus particulièrement à Alibaba. Tout d'abord, nous avons commencé avec une solution à bas prix. Ce n'était même pas un adaptateur secteur ; c'était un "adapteP" de puissance, et tout le lot était mal imprimé. Le contrôle de la qualité ne pouvait pas être une priorité élevée. Après l'avoir découpé, ce n'était pas terrible et il y avait toutes les pièces nécessaires. Il était surprenant de constater à quel point il était traversant, ce qui indique que l'assemblage a été effectué principalement par des personnes. Cela se produit lorsque les usines sont moins chères, embauchent une main-d'œuvre bon marché, n'investissent pas dans la technologie et ne se soucient pas autant de la qualité.

Il y a certaines choses que vous devez rechercher dans une alimentation électrique pour déterminer le niveau de risque :

Alors ce premier adaptateur ? La distance d'isolement était bonne car il s'agissait de deux cartes séparées, mais il n'y avait pas de fusible ni de ruban de protection entre les composants. Les connecteurs étaient tous sécurisés, mais l'étiquette ne faisait aucune promesse. En ce qui concerne les performances, la sortie à 5,34 V sous la charge de mon produit signifiait qu'elle était un peu en dehors des spécifications USB (limite de 5,25 V), mais pas dangereuse. Sur l'oscilloscope, il sonnait avec un pic à 5,5 V à 4 kHz.

Bien sûr, l'approvisionnement de cet approvisionnement pour un deuxième lot s'est avéré délicat, et nous voulions que la prise USB sorte par le côté au lieu de l'avant afin qu'elle ait un profil plus fin contre un mur. De plus, nous avions besoin de l'approbation UL pour un client. Notre deuxième tentative a été étonnamment réussie. Cet adaptateur avait la certification UL, avec un numéro à rechercher. Notez qu'il ne suffit pas d'avoir un numéro ; de nombreuses entreprises mettront simplement le numéro de quelqu'un d'autre sur leur produit et supposeront que personne ne prendra la peine de vérifier. Ainsi, lorsque vous le recherchez et que vous trouvez un fabricant différent, un boîtier différent et qu'il ressemble plus à un réfrigérateur qu'à une alimentation USB, ne soyez pas trop surpris. Mais non, celui-ci était génial ! L'étiquette portait le nom de l'entreprise, le numéro de modèle et les spécifications, ainsi que des certifications qui pouvaient être vérifiées. Déchirons-le !

Viande sucrée en silicone à l'intérieur d'une coque en ABS ! Composants enveloppés dans du ruban adhésif de protection, deux circuits imprimés pour l'isolation et même une pièce spéciale en plastique moulé par injection pour ajouter une protection supplémentaire. Les composants sont étiquetés, et qu'est-ce que c'est, un circuit intégré pour contrôler l'oscillation au lieu d'un enroulement de rétroaction sur le transformateur ? Fantaisie! Il est assez clair que cette alimentation est bonne, et je ferais confiance à celle-ci.

En comparant celui-ci aux autres, il y avait tellement de petits détails notables qui sont importants et clairement pensés. Prenez, par exemple, la connexion entre les broches et le PCB. Sur la carte précédente, elle était réalisée avec des fils soudés à la main. Solide, mais chronophage et sujet aux échecs ou aux problèmes de qualité. Cet adaptateur a des contacts métalliques qui s'enclenchent très solidement dans le boîtier afin que les broches ne puissent pas se détacher. La connexion au PCB se fait via l'élasticité du métal, mais notez que le PCB a des plots spécialement conçus pour maximiser la surface de cette connexion. Sur le prochain PCB, vous ne verrez aucun effort de ce type.

Certains composants étaient recouverts de gaine thermorétractable, de ruban adhésif ou d'adhésif gris non conducteur. L'assemblage était serré et il n'y avait pas de place pour que les composants se détachent ou se touchent accidentellement. Et le rendu était parfait. 4,9 volts avec à peine une ondulation.

Mais c'est la Chine, et les problèmes d'approvisionnement en composants sont une chose, donc je suppose que je n'aurais pas dû être surpris lorsque ces fournitures n'étaient plus disponibles. Rétrospectivement, il s'agissait peut-être de surstocks invendus, ou peut-être de rejets QC. Cela expliquerait pourquoi ils n'étaient que légèrement plus chers que les autres. Et donc nous sommes passés à un autre fournisseur; un qui pourrait tampographier notre logo sur le dessus.

À première vue, ces alimentations semblaient identiques. Mais une inspection minutieuse révèle de légères différences dans le style autour de l'USB et les arêtes surélevées sur le dessous. L'étiquette était complètement différente et le numéro à côté du logo UL avait disparu. Il n'y avait pas non plus de nom de société sur la fourniture, et la société auprès de laquelle nous avons acheté s'est avérée être un revendeur et non l'OEM. De plus, pourquoi la sortie était-elle de 4,7 à 5 V, et pourquoi mon oscilloscope indiquait-il 5,5 V (mais étonnamment stable) ?

À l'intérieur se trouvait une bête complètement différente. En utilisant un seul PCB, la distance de fluage était d'environ un millimètre. Vous pouvez voir la ligne blanche serpentant à travers le bas du PCB qui montre les côtés haut et bas. Le port USB n'était pas soudé au PCB, sauf par les quatre broches de signal / alimentation (voir le côté inférieur en bas à gauche et les broches de connexion USB suspendues), et il y avait un condensateur avec de très longs fils non couverts et le côté positif dangereusement proche de la coque USB. Il n'y avait presque pas de ruban de protection, pas de gaine thermorétractable sur les fils et aucune protection en cas de court-circuit.

En fin de compte, je ne ferais pas confiance aux deux fournitures non UL pour quelque chose qui vaut plus que quelques dollars, et certainement pas mon téléphone portable. J'aurais de très grosses réserves à les revendre à des clients qui ne connaissent pas la différence. Celui approuvé par UL était excellent, mais les deux autres ne sont bons que pour alimenter des appareils à faible consommation de courant qui ne sont pas sensibles à la tension. De plus, trouver un fournisseur fiable en Chine est DIFFICILE.

Découvrez une analyse beaucoup plus approfondie de cela et à peu près tous les cubes d'alimentation USB par [Ken Shirriff]. Il est surprenant de constater à quel point ces fournitures ont peu changé en quatre ans, et son analyse porte sur le fonctionnement des circuits derrière ces fournitures, en identifiant chaque composant et son objectif.

Nous avons également couvert un démontage Sparkfun de certaines alimentations avec des conclusions similaires, et un échec de la semaine dans lequel un adaptateur secteur USB défectueux était la cause probable d'un incendie.