Настольный блок питания с питанием от USB-C - Своими руками
Своими руками

Настольный блок питания с питанием от USB-C

>

Настольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный источник питания является важным инструментом при работе с электроникой. С помощью него можно подать нужное для проекта напряжение и ограничить ток.

Портативный настольный блок питания, который сделал мастер, питается по USB-C Power Delivery.
Это очень простой проект, который можно сделать всего за пару часов, а его стоимость менее 12 долларов, включая доставку.
Инструменты и материалы:
-Регулятор напряжения USB-C;-DC-DC регулируемый модуль питания ZK-4KX;-Гнездовой разъем;-Выключатель;
-Провода;
-Паяльное оборудование;
-3D-принтер;
Шаг первый: питания через USB-C
USB-C Power Delivery или PD — это стандарт USB-C, который может использоваться для подачи питания мощностью до 100 Вт. В наши дни все больше и больше устройств работают от PD, таких как Nintendo Switch, Apple Macbook и т.д. Не все зарядные устройства, питающие устройства USB-C, являются источниками питания PD, обычно на них специально указывается, поддерживают ли они PD.
Питание по USB-C PD часто понимают неправильно. Хотя разъем поддерживает различные напряжения, но нельзя установить конкретное напряжение с помощью PD, оно ограничено 5 различными уровнями напряжения:


12 В (технически больше не входит в стандарт, но некоторое оборудование все еще поддерживают его)
15В
20В
Но даже и это питание не входит полностью в спецификацию конкретного устройства. Например, зарядные устройства Mac поддерживают только 5, 9 и 20 В.
Устройство, питаемое от PD, согласовывает с источником питания уровень напряжения, который ему наиболее подходит. В случае с настольным источником питания нужно иметь точный контроль над напряжением, а также иметь возможность ограничивать ток.
Сам PD не может ограничивает ток.
В данной сборке мастер попытался реализовать некоторые задачи, включая возможность повышения до более высоких напряжений.
Настольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CШаг второй: компоненты для сборки
Модуль USB-C PD Decoy
Первое, что нужно решить, — это способ согласования с источником питания USB-C PD. Как упоминалось ранее, устройство, на которое подается питание, обычно синхронизируется с зарядным устройством для определения требуемого напряжения.
Для этой цели мастер решил использовать триггер, сделанный на базе чипа IP2721.
IP2721 дешевый и его можно настроить для эффективного приема максимального напряжения, которое выдает блок питания. Для этого нужно переключить режим на «Высокий» (см. последнее фото).
Настольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-C
Модуль питания
Основная часть этого проекта — модуль ZK-4KX Buck-Boost. У него есть дисплей и элементы управления. Этот модуль позволит преобразовывать напряжение, которое мы получаем от источника питания.

Эти типы модулей не новы, но они чаще используются при переделке старых блоков питания.
ZK-4KX — самый дешевый из этих типов модулей, но параметры его неплохие. Он может выдавать от 0 до 30 В (даже если на входе меньше 30 В) и может обеспечивать до 3 А (4 А с вентилятором).

В проекте также используются разъемы типа «банан» и провода 22 AWG главное, чтобы они были рассчитаны на ток, который будет выдавать данное устройство, а также блок питания USB-C с поддержкой PD.
Настольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CШаг третий: корпус
Корпус мастер напечатал на 3D-принтере. Файл можно скачать здесь.
Настольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CШаг четвертый: сборка
Теперь можно начать сборку.
Выходные клеммы модуля БП должны быть подключены напрямую к двум гнездам типа «банан».
Заземление от модуля IP2721 подключается непосредственно к клемме «IN -» модуля PSU. Плюс IP2721 сначала подключается к переключателю, а затем другой контакт переключателя подключается к клемме «IN +» модуля PSU.
Мастер использует обжимные инструменты и клеммы при монтаже. К модулю IP2721 он добавил стандартный винтовой зажим 5 мм.
Настольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CШаг пятый: настройки
Перед использованием устройства нужно его настроить. Сделать это нужно один раз, так как настройки сохраняются.
Чтобы войти в режим настроек, нажмите и удерживайте кнопку «UI». Для навигации по параметрам меню конфигурации нажмите кнопку «SW». Полный набор опций приведен в описании модулей, но основные настройки мастер приводит в статье.
Первое, что нужно сделать, это изменить опции по умолчанию.

В параметре меню «OPEN» нажмите и удерживайте колесико, пока параметр не изменится на OFF.
Затем нужно установить предел мощности для модуля. Это особенно полезно, если источник питания PD имеет меньшую мощность.
В опции «OPP» установите соответствующую мощность с помощью поворотного энкодера. Подтвердите нажатием на энкодер.

Установленный предел мощности применяется к выходной мощности модуля, а не к входной. Инструкция к данному модулю утверждает, что его эффективность составляет 88%, что означает, что для подачи 10 Вт мощности на выходе, ему может потребоваться до 11,5 Вт на входе.
В инструкции также упоминается, что 35 Вт — это максимум при пассивном охлаждении.

По умолчанию в настройка установлена температура отключения при 110°C. Мастер меняет ее на 80°C. Температуру можно изменить в опции «OTP».

Чтобы выйти из меню конфигурации, снова нажмите и удерживайте кнопку.
Настольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CШаг шестой: основные операции
Теперь как использовать блок питания. Основная опция — это установить нужное напряжение и ток. Для этого нужно один раз нажать кнопку «UI». Первое, что настраивается, — это напряжение, которое меняется энкодером.

Чтобы перейти к установке верхнего порога тока, нужно нажать кнопку «UI» еще раз и установить значение поворотом энкодера. Чтобы выйти из этого меню, нужно нажать кнопку «UI» еще раз или подождать несколько секунд.

Чтобы подать напряжение на выходные клеммы нужно при опции «главное меню» нажать однократно энкодер. В таком режиме можно дополнительно регулировать напряжение.

Для изменения отображения параметров на экране в нижнем ряду (амперах, ваттах, ампер-часах и т.д), нужно один раз нажать кнопку «SW».
Чтобы изменить показания в верхнем ряду (Voltage Out, Voltage In и температура), нужно нажать и удерживать кнопку «SW».
Настольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CШаг седьмой: заключительный
По словам мастера, устройством он доволен. В сочетании с блоком питания PD это действительно компактное решение, которое можно использовать где угодно.

Интерфейс удобный. Точность напряжения довольно хороша, хотя она немного падает при больших нагрузках. Защита от перегрузки по току работает корректно.
Настольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CМастер говорит, что если бы он снова делал такое устройство, то внес бы некоторые изменения в конструкцию.
Во-первых, он бы изменил корпус.
Основная проблема — это место для установки модуля IP2721. Модуль пришлось фиксировать на термоклей из-за неправильного отсека.
Так же можно было бы прямо на корпусе обозначить + и — вместо наклейки.

Разъемы можно заменить на более удобные.
И, наконец, чтобы увеличить мощность, нужно будет найти способ интегрировать вентилятор как в конструкцию корпуса, так и найти способ его питания (возможно, отдельный понижающий преобразователь).
Настольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CНастольный блок питания с питанием от USB-CВесь процесс по сборке блока питания можно посмотреть на видео.

SitesReady

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн

Follow us

Don't be shy, get in touch. We love meeting interesting people and making new friends.