Antes de comenzar advertiré que me he basado en experimentación, así que todo lo aquí mostrado debe usarse con mucho cuidado y bajo su propio riesgo. He realizado experimentación prácticamente a ciegas.

El cargador de Macbook provee escalones de voltajes

Lo primero es que el procedimiento de carga de la Macbook Pro (no se si aplica a otros modelos) es bastante mañoso (tricky). Según el cargador que viene en Mac existen 4 voltajes que pueden ser provistos: 5V, 9V, 12V y 20V. Como es obvio comencé probando con el voltaje menor y no cargó absolutamente nada.

También sucede lo mismo si se prueba con los otros voltajes. El TRUCO estuvo en ir subiendo voltajes escalonadamente: primero 5V, luego 9V, luego 12V y por último 20V. Con el último voltaje se alcanza una potencia de casi 60W, lo que es muy similar a la potencia que viene marcada en la fuente.

Para explicar mejor utilicé una fuente de poder configurable, de la marca SIGLENT, y fui subiendo el voltaje a los valores deseados. Les comparto un video que hice con los detalles.

Construcción de un cargador compatible para Macbook Pro

Me encuentro en esta tarea ahora. La de construir un cargador compatible de diseño abierto, veamos qué tal me va. Espero publicar más información en próximos días.

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Un truco que he realizado antes en un caso extremo (estaba acampando y no tenía un toma-corriente cerca) es el de conectar 4 pilas AA en serie (se pueden sacar de cualquier linterna o aparato electrónico) y conectar esto directamente al celular a través de un cable micro-USB. Tenía unas pilas de repuesto para una linterna y las usé. Claro, también tuve que decapar el cable con una navaja (quedó inservible luego), pero resolví mi inconveniente. Sin embargo, 4 pilas AA no dan exactamente los 5 voltios que el celular necesita para cargarse, sino aproximadamente 6 voltios (cada una provee 1.5 voltios teóricos) o puede que hasta un poco más. En resumen, hágalo bajo su propio riesgo

Una pequeña mejora a lo anterior es la de colocar una pequeña resistencia de menos de un Ohmio entre las pilas y el celular para disminuir levemente el voltaje y proteger el celular en el peor de los casos (aunque prácticamente todos los celulares tienen un regulador de voltaje incorporado, pero nunca está de más). Obviamente si estoy de camping en el bosque no tendré resistores en la billetera o una tienda de electrónicos a la vista, así que habrá que improvisar. Una cosa que a lo mejor tengamos a la mano y que podemos utilizar es un lápiz. Entre uno o dos centímetros de mina de lápiz nos pueden dar entre 0.25 y 2 ohmios dependiendo de la dureza de la mina. Yo he utilizado un centímetro de mina de  lápiz 4H para el experimento. Publicaré un video en próximos días.

Cómo conectar el cargador al puerto USB

Necesitaremos al menos un cable viejo para poder reutilizar el cargador. Recordemos que un cable USB puede tener varios cables, pero para cargar el teléfono sólo necesitaremos hacer uso de solamente 2 de ellos, usualmente de color rojo y negro. Rojo para el cable positivo y negro para el negativo.

Cargador para celular con regulador de voltaje

Un circuito menos primitivo que el anterior lo podemos conseguir añadiendo UN SOLO componente a nuestro circuito de pilas en serie. Esto tiene sus pros y contras. La construcción de este circuito ya no puede improvisarse in-situ, sino que tendremos que llevar en nuestra mochila un pequeño circuito prefabricado. En todo caso, la fabricación es extremadamente sencilla.

La idea aquí es usar un pequeño componente regulador de voltaje. El más común es el LM7805 (o símplemente 7805) que se puede conseguir en prácticamente cualquier tienda de electrónica por unos centavos. También es preferible aquí usar de 5 a 6 pilas en lugar de 4, pues este componente necesita de cierto voltaje mínimo de diferencia entre la entrada y la salida. También podríamos usar una batería de 9 voltios aquí. Les comparto un pequeño diagrama que hice.

Cargador para celular de las grandes ligas

Vamos complicándonos un poco más… Otra solución más sofisticada pero mucho más precisa y eficiente que la anterior es la de utilizar un circuito convertidor step-down (también llamado reductor DC-DC o convertidor Buck), que es un circuito barato y que podemos encontrar en tiendas de electrónica. El que he comprado se puede adquirir en línea en varios sitios como Amazon, Ebay, OLX o Mercadolibre. Nos dará exactamente 5 voltios. En otro artículo que escribí hace algún tiempo en este mismo blog explico cómo hacer uno, por si alguien se quiere aventurar. Los hay de voltajes fijos como el que he usado yo, pero también hay otros en los cuales hay que ajustar el voltaje de salida girando la clavija de un potenciómetro de precisión. También hay de varias capacidades. El de este artículo nos proveerá de hasta 1 amperio, pues está basado en el chip AMS1117.

Para ilustrar mejor cómo conectar todo preferí hacer un video. El circuito elegido puede funcionar incluso con una batería de auto, por lo que nos puede servir para añadirle un puerto USB a nuestro vehículo, en caso de que no lo tenga. También podríamos conectar una batería recargable y utilizar un panel solar para cargarla. La regla por lo general en cuanto a pilas de carbón o alcalinas es que mientras más grandes, más carga. Por ejemplo, las pilas AA tienen más carga que las AAA, ya que son de mayor tamaño.

Ahora sí les dejo con el video. En él verán el circuito utilizado, el cual podemos poner en una cajita para que se vea más simpático y meterlo en nuestra mochila.  Nos salvará en caso de emergencias.

[embedyt] https://www.youtube.com/watch?v=xTNuD6QffWE[/embedyt]

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Lo primero que hice fue desarmarlo y revisar el circuito. Honestamente inicialmente lo que quería era repararlo, pero luego me di cuenta de que no tenía solución así que me decidí por aprovecharlo con fines didácticos

En todo caso, una vez desarmado me di cuenta que usaba un circuito integrado MC34063, el cual es el corazón del cargador. En realidad el MC34063 es el corazón de muchísimos productos que hoy en día necesitan un convertidor DC-DC, es decir, un convertidor de voltaje continuo. EL MC34063 es un componente electrónico sumamente versátil que ha ganado gran aceptación en el mundo de la electrónica. Su versatilidad está acompañada de un precio muy conveniente lo cual es una combinación interesante. Se trata de un regulador conmutado (switching regulator) que a diferencia de los reguladores lineales (como el LM7805) no disipa mucho calor.

En mi caso, mi teléfono necesita un cargador a 5VDC, es decir, el mismo voltaje que nos proporciona un puerto USB. Debido a esto, el circuito de mi cargador averiado estaba diseñado para proporcionar dicho voltaje a una corriente de 500mA. Con pocos cambios podemos adaptar el circuito que expondré más adelante para proporcionar voltajes diferentes.

El chip usado es básicamente el corazón de una fuente conmutada (o switching regulator). Es decir, se trata de un oscilador que trocea (o divide en porciones) el voltaje de entrada, de acuerdo al valor de voltaje de salida requerido.

Ahora sí lo bueno. Luego de revisar la placa de circuito impreso de mi cargador noté que era una copia muy cercana al diseño sugerido de fábrica, con la adición de un diodo de seguridad en la entrada de voltaje.

No explicaré todos los componentes pues sus valores de referencia se pueden encontrar en el datasheet del fabricante del integrado. Que por cierto se los comparto aquí. Solo voy a explicar la parte que me parece medular y es cómo seleccionar los valores de los resistores R1 y R2 para modificar este diagrama y obtener el voltaje que queramos.

El circuito nos muestra la configuración del MC34063 como un regulador reductor de voltaje (step-down regulator) y en esta configuración el voltaje de salida está dado por la siguiente fórmula.

Vout = 1.25 * (1 + R2/R1)

En nuestro caso R2=3.6k y R1=1.2K por lo que Vout nos da exactamente 5 Voltios!

Sencillo verdad?

Para transformar nuestro circuito en un cargador USB basta conectarle un terminal USB a la salida soldando los cables con el pinout correcto. Aquí les dejo una imagen de referencia, no necesitamos soldar ningún pin de datos (D+ o D-), sólo VCC y GND, sólo los pines 1 y 4.

Otra modificación interesante es si necesitamos una fuente de voltaje diferente a 5 Voltios. Basta con modificar los resistores R1 y R2 para obtener un voltaje diferente. Por ejemplo, imaginemos que necesitamos energizar un pequeño GPS que funciona con cuatro pilas AA de 1.5 Voltios cada una, es decir a 6 Voltios.

Jugando un poco con los valores de resistores disponibles en el mercado y utilizando la fórmula antes vista, podemos ver que es posible usar R4=3.9k y R3=1k par obtener un voltaje de 6.1 Voltios, lo cual es muy cercano al valor deseado. Hubiésemos obtenido un valor exacto de 6V usando un R4=3.8k, pero ese no es un valor de resistor común en el mercado.

Para averiguar los valores estándar de resistores podemos guiarnos por la siguiente tablita.

Espero que les haya gustado.

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