【原创】有eSATA接口的本本的绝配－USB带不动移动硬盘者的福音－带电池的硬盘盒

曾几何时，经常带移动硬盘出差，到目的地后，直接插上USB线就可以工作，比背着本本方便多了。 但是，这也让我困惑不断，USB线有时候忘记带了，就得用客户的，可是那线也太山寨了，根本带不动移动硬盘，或者，我带了USB线，可是客户的电脑的USB供电实在不够，最严重的是，有一次我把“Y”线都用上了，硬盘还是不能工作。再后来，我只好连5V 2A的电源也带上了。 忽一日，朋友看我的移动硬盘够大（500G，刚出来时就买了），丫就说，有一大堆AV，送我看了。然后就抱上硬盘插上USB线往里面塞了。 嘿嘿，400多G，可真够受的，USB折腾了近5个小时才搞定。后来拿着硬盘盒看看，嘿嘿，那上面不是有个eSATA接口嘛。 迅速到电子城整了条eSATA线，硬盘盒一边插上eSATA，一边插上电源线，连到HTPC主机后面的eSATA接口，这家伙果然够快，看着win7显示60多MB每秒，心里爽快多了。 然而，经常使用才发现，这样用太不方便了，用eSATA的时候，非得再找个电源插座给硬盘盒供电不可，可是有时候还真找不着。后来买了条USB线3.5电源线，却发现一个USB根本带不动硬盘，崩溃。 这时候，心里想着，这家伙要是里面带个电池该多好啊。 在网上查了下，有一个品牌有这样的一个产品，然后就买了个回来研究了下，人家做的成本真够低，不到400mAh的电池，不支持eSATA接口，无电池保护电路，无充电保护电路，全部电路是由一个4路比较器来控制的。它的工作原理是：USB连上硬盘整机就工作，电池用来补充USB不够的那部分电源，当硬盘处于空闲状态时，USB给电池充电。这个设计思路非常好，而且成本低，但是用料实在不可靠，我把我的硬盘拆下来装进去，插在台机（ThinkCentre）上，根本连不上，其实我那条USB线是有点儿长，1.2m，不过那也是品牌线，“USB 2.0 Hi-Speed”标签都有。后来仔细分析了一下它的电路，它判断USB供电不足的条件是4.7V，4.7V以下就由电池经过升压后补充电力给USB，但是电池实在太小，而且升压电路太差，根本不能满足硬盘工作时的电流。另外，电池没有单独的保护电路，非常不保险，虽然它也用了锂聚合物电池，不担心爆炸，可是这种电池一旦放到0V就会报废。其实，这个产品让我不能用主要问题在于，还是得用好线，垃圾USB线根本不能用，手头的几条伸缩USB线更就别想了。 看着不能用，还干生气，想着想着，干脆自己做个得了。自己画了个板子，搞些元件焊起来，再找个单片机做个控制，最初的产品就形成了。 那时候，没有外壳，反正自己用，也不觉得难看。 再后来就是做产品了。当时想想，既然有这个创意了，做出来大家都用用，反正个人觉得非常方便。 当时的思路是，肯定不能用电池来给补充USB电源，这不能解决根本问题，那就只能让电池去驱动硬盘了，USB再给电池充电。这样处理有问题在于，USB充的电不够硬盘消耗的，还差一、两百个mA的电流，就由电池来提供了。不过，当硬盘在空闲状态时，消耗的电力比较小，这时候电池还能获得USB充过来的200mA左右的电流。 要让电池完全驱动硬盘，可以在使用eSATA不再需要电源线，这又需要个容量比较大的电池。后来第一片电路板出来后，根据剩下来的空间计算，电池差不多能做到4000mAh，这样硬盘差不多可以连续工作5小时以上。可惜当时没有电池厂有这么合适的，后来千辛万苦找到了现在的这个电池，2800mAh，eSATA下也能连续3.5小时以上了，呵呵，够满足了。 经过几次改板，最终确定了现在这个版本，所有控制电路完全独立，各司其职。 信号转换芯片：几经选择，最后确定了INIC-1611这个芯片，当时是在网上很多地方看到这个的口碑不错，虽然比起Oxford（牛津）、NEC还有差距，但是性价比很好。而且程序已经固化在芯片中，不用担心掉程序问题。 电池保护电路：过放、过充、过流、短路保护。设计时用东芝2017 MOS做开关管，这个内阻小，实测仅20mR，在2A电流时压降仅40mV，比起市场上使用最多的8205芯片的50mR的内阻，即省电又能少发点儿热。 电池充电电路：最大1.2A、带温度保护、1%电压精度、完善的CC－CV控制系统。在充电电路前面还有TVS保护，防止充电器插拔时发生的脉冲损坏充电控制芯片。在使用USB充电时，充电电流设置到最大500mA，符合USB 2.0的规范。另外电路中还加入了充电时过热保护电路，当温度过高时，充电会暂停，等温度降下来后再重新开始。 电压转换电路：锂电池电压一般在3.3－4.2V范围内，而硬盘需要5V，SATA转USB的芯片需要3.3V和1.8V。本来，INIC1611内部是有3.3V转1.8V的电路的，但是效率实在太低，而1.8V工作时的电流达160mA，这样1611本身的发热也会比较高，而且对于电池供电的产品来说太浪费。所以1.8V这一路就使用了成本高昂的降压DC－DC芯片解决。在输出160mA时，输入端不到80mA，省电多了。硬盘需要的5V电压由升压型DC－DC来处理，这种芯片，国内非常多，可是效率太低，超过90%根本没有。效率低，就会非常费电，这对于电池供电的产品不是个好消息。后来，选中了台湾电源芯片厂商的一个经典产品，实测效率高达92%。二极管更是用到了高达5A的，这种二极管压降低、反向漏电小、可靠性高。后来多次测试，这个电路的5V驱动2.5A的电流完全没问题，但是考虑到电池的容量，我在产品规格中只标了5V 2A。 电池：锂聚合物电池，这种电池不会爆炸的，但是在电池完全无电时（0V），会膨胀，但是锂电池保护电路是低于2.7V就会自动切断负载的。 所以只要不是很长很长时间的闲置，是不会有问题的。很长很长时间的闲置，到底是多长时间呢？经过半年测试后发现，在电量不足而自动关机后，半年以上电池电压在2.5V，看来还能再放很久，不能再这么测试下去了，说不定我老了它还有电呢，呵呵。 电池的品牌：优科；供应商：优科能源。 下面会有图片证明我们的电池确实是他们提供的。 电池内部已经配有2.6A的电流保险。实测保护值在4.5A。 下面是电路板的全图： 产品外观：目前只有黑色一款，因为量不够，做的颜色太多不好弄。铝合金外壳，两端CNC处理，外表无螺丝，表面是喷沙+氧化，LOGO由激光雕刻。红色开关，非常醒目，也算是和小黑相配吧，呵呵。其实做这个外观时也是参考过不少盒子的，因为里面有电池，肯定做不了太薄，而且因为发热要比普通盒子大些（电源部分还是有些热量的，再加上硬盘工作时的热量），只能用铝合金壳子，何况铝合金外壳看着也爽些。 使用非常简单：插上USB或eSATA即可开机，内部电源自动打开。在USB模式下，是靠检测USB的电压来开机的，当然这个电压只要有3V都能开，其实说白了就是给芯片提供一个高电平来判断而已。 插USB时，内部的工作状态：所有电路的电源来自电池，USB的电源给电池充电。这样，无论USB的供电能力如何，对于硬盘来说都无所谓，因为是电池供电的。现在，山寨MP3配的垃圾USB线也能用了，那种伸缩的USB线当然也没问题，这在以前可是根本不敢指望用它来驱动移动硬盘的。 由于INIC1611这个芯片的关系，这个产品在USB和eSATA线同时插入时，是eSATA优先的，其实这也是个好处。例如，在使用eSATA线连接来备份Win7时，可以插上一线USB线连给电池充着电，管它要备份5小时还是10小时，里面的电池是用不完的，这样就可以去睡觉了，第二天起床后，拔掉两条线就可以带走了，很方便。 在做这个产品的过程中，考虑到移动硬盘一般都会随身带，而这个电池电量还是够大的，产品内部的升压电路功率也非常大，就顺便做了个电源输出功能的，可以给手机充电。这部分电路的保护也是由专门干这个的芯片来完成的，带短路保护，负载超过1.5A保护。后来测试了一下，差不多所有的手机都可以充电，MP3、4就更没问题了。当然，如果有一天，你发现你的手机或MP4是7.2或8.4V的电池，那就没办法了，呵呵，估计没有手机厂商会设计这样的产品吧。 对于iPhone的充电，直接在电路上配好了需要的电路，这样就可以直接用数据线给iPhone或iPod充电了，比起市面上那些需要用它们自己配套的插头充电的应急充还是方便了不少。 由于电源输出功能的增加，使原来的控制方案有所改变，所以这种版本，直接插USB只能充电，在使用时需要开机，在需要使用硬盘功能时，再按一下按键就进入了硬盘模式，不过这个转换是不可以变回来的，就是说，一旦进入了硬盘模式，就回不了电源输出模式，想转回来，只能关机后再开机了。 做这个的时候，只考虑了2.5雨硬盘的情况，因为1.8寸完全用不到这个，而且1.8寸太贵，3.5寸功耗太大，也没实际意义。盒子支持2.5寸 9.5mm厚度的传统硬盘和SSD。 在后面，再上一些简单的测试吧。 [ Edited by  纯情男生 on 2010-7-15 21:21 ]

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回复 #10 怪物甲 的帖子

有了更廉价简单Power eSATA解决方案，这个MS用处不大

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除非用7200rpm的硬盘，目前基本主流的2.5"硬盘单个USB口都能满足供电了。至于USB2.0口速度不够的问题，Power eSATA恰好借用了eSATA接口的高速传输，所以只用一根数据线就同时解决了供电和高速传输数据的问题。 当然，不是说lz的产品完全没有市场，如果继续解决成本问题，这个创意对于追求极简化的用户还是有一定吸引力的。 http://www.ibmnb.com/thread-970370-1-1.html [ Edited by  闲来有事 on 2010-7-15 21:29 ]

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回复 #20 8610 的帖子

谢谢！不过在论坛上还没开张呢

另类功能发掘！

晚上测试了在USB模式下及eSATA模式下做启动盘的情况！ 直接在硬盘上刻了个102合一的Win7安装盘，这个里面有个WinPE不错，挂在X60的USB及HTPC的eSATA上，均成功启动。 硬盘+电路板，裸奔（硬盘型号HTS545050B9A300，日立5K500 500G）： HTPC eSATA从移动硬盘启动： X60 USB移动硬盘启动WinPE： 看来，利用这个东西，帮人修电脑时就靠它就够用了，从装系统到装应用软件，全部都能搞定了，也就不担心别人的电脑USB电力不足了。

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回复 #25 512118030 的帖子