Fuente de alimentación de banco alimentada por USB-C: 10 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Una fuente de alimentación de banco es una herramienta esencial cuando se trabaja con electrónica, pudiendo establecer el voltaje exacto que necesita su proyecto y también poder limitar la corriente para cuando las cosas vayan según lo planeado realmente útil. Bench Power Supply, una fuente de alimentación de banco sorprendentemente capaz que se alimenta mediante USB-C Power Delivery.

Esta es una construcción realmente simple que solo debería tomar un par de horas para hacer y la mejor parte, ¡cuesta menos de $ 12, incluido el envío!

Suministros

• Módulo de suministro de energía USB-C - Aliexpress
• Unidad de fuente de alimentación - Aliexpress
• Terminales Banana Jacks - Aliexpress
• Interruptor de encendido - Aliexpress

Paso 1: mira el video

El video repasa la misma información que muestro en los Instructables, pero podría ser más fácil ver cómo se ve y funciona la fuente de alimentación usando el video.

Paso 2: suministro de energía USB-C

Si no está familiarizado con la entrega de energía USB-C, pensé en dar una breve introducción a lo que es. (siéntete libre de saltar)

USB-C Power Delivery, o PD, es un estándar USB-C que se puede utilizar para suministrar hasta 100 W de potencia. Cada vez más dispositivos funcionan con PD en estos días, como Nintendo Switch y Apple Macbooks. Sin embargo, no todos los cargadores que alimentan dispositivos USB-C son fuentes de alimentación PD, por lo general indican específicamente si son compatibles con PD.

Creo que USB-C PD a menudo se malinterpreta. Si bien admite varios voltajes diferentes, no puede establecer un voltaje específico con PD, está limitado a 5 niveles de voltaje diferentes:

• 5V
• 9V
• 12V (técnicamente ya no forma parte del estándar, pero algunos suministros aún lo admiten)
• 15V
• 20V

Incluso así, no todos los suministros pueden proporcionar todos estos. Por ejemplo, los cargadores de Mac solo admiten 5, 9 y 20 V.

El dispositivo alimentado por PD negocia con la fuente de alimentación para tomar el nivel de voltaje que más le convenga. Pero con un suministro de banco, por lo general, desea tener un control exacto sobre el voltaje y también desea poder limitar la corriente, algo que no puede hacer con un suministro de DP. Si bien la PD puede tener en cuenta la capacidad de corriente de una fuente de alimentación al negociar con la fuente, pero no limita la corriente de ninguna manera, es una verificación de que la fuente podrá proporcionar la corriente que necesita el dispositivo. Pero con esta construcción, puede obtener la conveniencia de poder usar una fuente de alimentación PD, incluso un banco de baterías compatible, con las características que esperaría de una fuente de alimentación más típica, incluida la posibilidad de aumentar a voltajes más altos que los PD normalmente apoyos.

Paso 3: Componentes para la construcción

Módulo señuelo USB-C PD

Lo primero que necesitará para esta compilación es una forma de negociar con una fuente de alimentación PD USB-C. Como se mencionó anteriormente, el dispositivo que se está alimentando normalmente negocia con el cargador para decidir qué voltaje tomar de la fuente de alimentación, lo que necesitamos es algo que haga esto por nosotros.

Hay varias opciones para hacer esto. Hice un video mirando algunos de ellos si quieres verlo.

Cada uno tiene sus propias ventajas, pero el que elegí para esta compilación es este basado en el IC IP2721, que es el mismo que uso en mi TS100 Flex-C-Friend.

Es una buena elección porque:

• es barato, solo cuesta $ 2 entregado.
• Su comportamiento es adecuado para este proyecto. El IP2721 se puede configurar para tomar efectivamente el voltaje más alto que ofrece la fuente de alimentación, lo cual es bueno para este caso de uso. (Solo asegúrese de cambiar el módulo a "HIGH")

Módulo de alimentación

La parte principal de este proyecto es el módulo ZK-4KX Buck-Boost. Contiene la pantalla y los controles para usar la fuente de alimentación. Este módulo nos permitirá convertir el voltaje que obtenemos del suministro de DP a lo que necesitemos, incluso incluyendo voltajes más altos.

Estos tipos de módulos no son nuevos, pero se ven con más frecuencia en proyectos como la conversión de fuentes de alimentación de PC antiguas en suministros de banco.

El ZK-4KX es el más barato de estos tipos de módulos que encontré, solo pagué $ 7.50 incluida la entrega del mío, y aunque se siente bastante barato, en realidad me sorprendieron bastante las características que tenía. Puede generar entre 0 y 30 V (incluso si la entrada es inferior a 30 V) y puede proporcionar hasta 3 A (4 A con ventilador). Hay un límite de potencia general de 35 W (50 W con un ventilador) del que hablaré en un paso posterior.

Los más caros tienen diferentes interfaces y también admiten una mayor potencia, pero recuerde que aún estará limitado por la cantidad de energía que puede proporcionar el suministro de PD.

Otras partes de la construcción

Las últimas cosas que utilicé fueron un par de enchufes tipo banana, que normalmente serían lo que se usa para la fuente de alimentación del banco, por lo que funcionará con cables estándar y luego, finalmente, un interruptor para poder desconectar fácilmente el voltaje del ZK- 4KX. Tanto para los enchufes como para el interruptor, asegúrese de obtener los que manejen la corriente que usará con este suministro, algunos de los más baratos no podrán hacer lo suficiente. También necesitará cable, lo que utilicé es Stranded 22 AWG.

Otras piezas necesarias

Para hacer uso real de la fuente de alimentación de banco, necesitará algunas cosas adicionales.

Una fuente de alimentación USB-C compatible con PD. Básicamente, cualquier fuente de alimentación debería ser suficiente. Algunos cables para poder conectar la fuente de alimentación a sus proyectos.

Paso 4: Recinto

Para que un caso albergara todo, terminé modificando uno que encontré en Thingiverse. Usé Tinkercad para modificarlo para adaptarlo a las partes que tenía para la construcción y agregar algo de ventilación para la base, y puedes encontrar los STL para ello aquí.

Sin embargo, no es necesario utilizar una impresora 3D, cualquier caja lo suficientemente grande debería hacer el trabajo.

Hay algunas cosas que podrías hacer para mejorar potencialmente la compilación, y hablaré de ellas en un paso posterior.

Paso 5: Montaje

Después de imprimir la carcasa y asegurarse de que todo encajaba bien, llegó el momento del montaje, que en realidad es muy sencillo.

La salida del módulo PSU debe conectarse directamente a las dos tomas de conector banana

Conecto Tierra desde el módulo IP2721 directamente al terminal "IN -" del módulo PSU. El VCC del IP2721 se conecta primero al conmutador y luego el otro pin del conmutador se conecta al terminal "IN +" del módulo PSU.

Usé herramientas de engarce para agregar férulas y conectores a los cables para una conexión segura, pero supongo que podría usar algo de soldadura, pero tenga cuidado de no derretir el plástico de los conectores o el interruptor. Para el módulo IP2721 también agregué un terminal de tornillo, es solo uno estándar de 5 mm. También se recomienda que no suelde cables antes de usarlos con un terminal de tornillo.

Usé un poco de pegamento caliente para mantener el módulo IP2721 en su lugar, y también agregué un toque al ZK-4KX ya que estaba un poco flojo. ¡Y esa es la construcción completada!

Paso 6: configuración inicial

Antes de comenzar a usar el suministro, hay algunas cosas que debe configurar, pero se guardarán en el módulo de la fuente de alimentación, por lo que solo tendrá que hacerlas una vez.

Para ingresar al modo de configuración, haga clic y mantenga presionado el botón "UI" hasta que la pantalla cambie. Para navegar por las opciones del menú de configuración, haga clic en el botón "SW". La gama completa de opciones se enumeran en la descripción de los módulos, pero solo cubriré las que considero más importantes.

Lo primero que recomiendo hacer es cambiar el comportamiento predeterminado porque cuando lo enciendes, inexplicablemente habilita la salida automáticamente de forma predeterminada, no veo por qué alguien querría esto, pero afortunadamente es configurable.

En la opción de configuración "ABRIR", haga clic y mantenga presionada la rueda del codificador, hasta que la opción cambie a APAGADO.

A continuación, queremos establecer un límite de potencia general para el módulo, esto es especialmente útil si su fuente de PD tiene un vataje más bajo, ya que evitará que el módulo de PSU consuma más energía que la fuente de PD.

En la opción "OPP", configure el vataje en consecuencia utilizando el codificador rotatorio. Si presiona el codificador, cambiará el dígito que está cambiando.

Una cosa realmente importante acerca de esto es que el límite de potencia que está estableciendo parece aplicarse a la potencia de salida del módulo, no a la entrada. El módulo usa una cierta cantidad de energía al convertir los voltajes, este en particular afirma ser 88% eficiente, lo que significa que para suministrar 10W de energía en la salida, es posible que necesite usar hasta 11.5W en la entrada. No estoy seguro de cuánto confiaría en esa cifra, por lo que creo que sería mejor limitar esto al 80% de lo que su suministro es capaz de hacer.

También se menciona en la página del producto que 35W es lo máximo que puede hacer el módulo con “disipación de calor natural”, es decir, sin ventilador.

Después de eso, creo que vale la pena bajar la temperatura a la que se cortará el módulo, por defecto es 110c, lo que me parece un poco cómodo. En la opción "OTP" (aunque la "t" se parece más a una "r" para mí) puede cambiar el límite de temperatura aquí usando el codificador rotatorio. Puse el mío en 80c, que es el mínimo.

Para salir del menú de configuración, haga clic y mantenga presionado el botón UI nuevamente.

Paso 7: operación básica

A continuación, veamos cómo se usa. Lo principal que querrá hacer con una fuente de alimentación es establecer el voltaje y el límite de corriente. Para hacer esto, presione el botón "UI" una vez. Lo primero que configuras es el voltaje, que es el mismo que se controla con el codificador rotatorio que antes. Para pasar a la configuración de la corriente, simplemente presione el botón "UI" nuevamente y use el codificador rotatorio como antes. Para salir de este menú, presione de nuevo el botón "UI" o, alternativamente, se apagará después de unos segundos.

De vuelta en el menú principal, para habilitar la salida, presione el codificador rotatorio. Mientras la salida está habilitada, puede realizar ajustes en el voltaje girando el codificador, pero lo usaría solo para ajustes menores, ya que es bastante lento.

Para cambiar lo que se muestra en la pantalla, puede presionar una sola vez el botón "SW" para cambiar la fila inferior a amperios, vatios, amperios hora o el tiempo habilitado.

Para cambiar la fila superior, debe mantener presionado el botón "SW" y puede cambiar entre Salida de voltaje, Entrada de voltaje y temperatura.

Paso 8: ¿Es bueno?

¡Buena pregunta!

Ciertamente es mejor de lo que esperaba originalmente cuando compré las cosas. Junto con un banco de energía PD, esta es una solución realmente compacta que puede usar en cualquier lugar.

La interfaz es…. no está mal. Dado el tipo de pantalla que es, no estoy seguro de cómo se podría manejar, pero a menudo olvido qué botón hace qué y el carácter intermitente que indica qué dígito está cambiando hace que parezca que no responde

La precisión del voltaje es bastante buena, aunque cae ligeramente bajo cargas más pesadas, nada demasiado loco, pero es peor que mi fuente de alimentación Tenma.

La protección contra sobrecorriente se activa cuando lo espera, aunque genera algo de voltaje en este estado, lo cual no esperaba, pero el Tenma también lo hace.

En cuanto a la ondulación, no se preocupe, según la lista tiene una ondulación baja (…….. no tengo un alcance)

Paso 9: ¿Qué podría mejorar?

Si estuviera construyendo este proyecto nuevamente, consideraría algunos cambios.

Primero, el caso 3d definitivamente podría mejorarse. La versión modificada que hice está bien, ¡pero no soy un diseñador 3D! T

El problema principal es el trabajo perezoso que hice para encontrar un lugar para colocar el módulo IP2721, ni siquiera está cerca de ser una buena opción, solo me aseguré de que fuera lo suficientemente grande como para no ser un problema y dejé que el pegamento caliente solucionara todos los problemas de allí.

También notarás que tengo pegatinas que indican positivo y negativo, cuando estaba modificando la carcasa no pensé que necesitaría esas indicaciones porque pensé que el color de las tomas sería suficiente, pero ese no es el caso, más sobre eso en un minuto.

Además, sería bueno si la base de la carcasa se ajustara a presión en el resto, el diseño actual es para tornillos M2.5, pero no tengo ninguno lo suficientemente largo. Actualmente permanece en su lugar simplemente por fricción, pero es posible que no sea el mismo para todas las impresoras.

Los conectores banana que obtuve son de buena calidad, pero creo que sería mejor que optara por unos similares en estilo a los del Tenma, porque si obtiene un cable recubierto como estos, debe destornillar el plástico. cubrir. ¡Y es por eso que necesito marcar cuál es cuál!

No estoy seguro de si el interruptor es realmente tan útil, el módulo IP2721 aún estaría encendido, lo cual no es un gran problema, pero probablemente simplemente desconecte el suministro de banco cuando haya terminado con él de todos modos.

Y finalmente, para aumentar la potencia que puede pasar a través del módulo, tendría que encontrar una forma de integrar un ventilador, tanto en el diseño de la carcasa como en encontrar una forma de alimentarlo (tal vez un convertidor de dólar por separado).

Paso 10: Pensamientos finales

Creo que este es un dispositivo útil, fue barato comprar las piezas y fue rápido de armar, ignorando el tiempo que lleva imprimir el estuche, podría tenerlo construido fácilmente en una hora.

Así que creo que si ya tiene una fuente de alimentación PD y desea obtener una fuente de alimentación Bench económica, creo que esta es una opción bastante buena.

Sin embargo, me interesaría escuchar los pensamientos de otras personas al respecto. Un buen lugar para hacer eso está en mi discordia, encontrarás muchos creadores útiles allí.

También me gustaría agradecer enormemente a mis patrocinadores de Github por ayudarme a apoyarme y a las cosas raras que me gusta construir.

¡Gracias por leer!