USB-C Powered Bench Power Supply: 10 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

En bänkströmförsörjning är ett viktigt verktyg att ha när du arbetar med elektronik, att kunna ställa in den exakta spänningen som ditt projekt behöver och även kunna begränsa strömmen för när saker och ting planeras riktigt användbart. Detta är min bärbara USB-C Powered Bench Power Supply, en överraskande kapabel bänkmatning som drivs med USB-C Power Delivery.

Detta är en riktigt enkel konstruktion som bara tar ett par timmar att göra och den bästa delen, det kostar mindre än $ 12 inklusive frakt!

Tillbehör

• USB -C Power Delivery Module - Aliexpress
• PSU -enhet - Aliexpress
• Banana Jacks Terminaler - Aliexpress
• Strömbrytare - Aliexpress

Steg 1: Titta på videon

Videon går över samma information som jag visar i instruktionerna, men det kan vara lättare att se hur strömförsörjningen ser ut och fungerar med videon.

Steg 2: USB-C Power Delivery

Om du inte känner till USB-C-strömförsörjning, tänkte jag ge en kort introduktion till vad det är. (hoppa gärna över)

USB-C Power Delivery, eller PD, är en USB-C-standard som kan användas för att leverera upp till 100W ström. Fler och fler enheter drivs av PD dessa dagar, till exempel en Nintendo Switch och Apple Macbooks. Men inte alla laddare som driver USB-C-enheter är PD-nätaggregat, men de anger vanligtvis specifikt om de stöder PD.

Jag tror att USB-C PD ofta missförstås. Även om den stöder olika spänningar kan du inte ställa in en specifik spänning med PD, den är begränsad till 5 olika spänningsnivåer:

• 5V
• 9V
• 12V (tekniskt sett inte en del av standarden längre, men vissa leveranser stöder det fortfarande)
• 15V
• 20V

Även vid det kan inte alla förnödenheter tillhandahålla allt detta. Till exempel stöder Mac -laddare endast 5, 9 och 20V.

Enheten som drivs av PD förhandlar med strömförsörjningen om den spänningsnivå som passar bäst. Men med en bänkmatning vill du vanligtvis ha exakt kontroll över spänningen och du vill också kunna begränsa strömmen, något du inte kan göra med en PD -matning. Även om PD kan ta hänsyn till strömförsörjningens strömförmåga vid förhandling med strömförsörjningen, men det begränsar inte strömmen på något sätt, är det en kontroll av att strömförsörjningen kommer att kunna tillhandahålla den ström enheten behöver. Men med denna byggnad kan du få bekvämligheten av att kunna använda en PD -strömkälla, till och med en kompatibel batteribank, med de funktioner du kan förvänta dig av en mer typisk strömförsörjning, inklusive att kunna öka till högre spänningar som PD normalt stöder.

Steg 3: Komponenter för Build

USB-C PD Decoy-modul

Det första du behöver för detta bygge är ett sätt att förhandla med en USB-C PD-strömförsörjning. Som nämnts tidigare förhandlar enheten som drivs normalt med laddaren för att bestämma vilken spänning som ska tas från nätaggregatet, vad vi behöver är något för att göra detta för oss.

Det finns flera alternativ för att göra detta. Jag gjorde en video och tittade på några av dem om du vill kolla in det.

Var och en har sina egna fördelar men den jag valde för den här byggnaden är den här baserad på IP2721 IC, som är samma som jag använder på min TS100 Flex-C-Friend.

Det är ett bra val eftersom:

• det är billigt, det kostar bara $ 2 levererat.
• Dess beteende passar bra för detta projekt. IP2721 kan konfigureras för att effektivt ta den högsta spänningen som nätaggregatet erbjuder, vilket är bra för detta användningsfall. (Se bara till att växla modulen till "HIGH")

Strömförsörjningsmodul

Huvuddelen av detta projekt är ZK-4KX Buck-Boost-modulen. Denna innehåller displayen och kontrollerna för användning av strömförsörjningen. Denna modul gör att vi kan konvertera spänningen vi får från PD -matningen till vad vi än behöver, även inklusive högre spänningar.

Dessa typer av moduler är inte nya, men de ses mer typiskt i projekt som att konvertera gamla PC -strömförsörjningar till bänkmaterial.

ZK-4KX är den billigaste av dessa typer av moduler jag stötte på, jag betalade bara $ 7,50 inklusive leverans för min, och även om det känns ganska billigt blev jag faktiskt ganska förvånad över de funktioner det hade. Den kan mata ut mellan 0 och 30V (även om ingången är mindre än 30V) och kan ge upp till 3A (4A med en fläkt). Det finns en total effektgräns på 35W (50W med en fläkt) som jag kommer att prata om i ett senare steg.

De dyrare har olika gränssnitt och stöder också högre effekt, men kom ihåg att du fortfarande kommer att begränsas av den mängd ström du kan leverera med PD.

Andra delar av byggnaden

De sista sakerna jag använde var ett par Banana-jackuttag, som vanligtvis skulle vara det som används för bänkströmförsörjning, så det fungerar med vanliga kablar och sedan slutligen en omkopplare för att enkelt kunna stänga av spänningen till ZK- 4KX. För både uttag och strömbrytare, se till att du får de som hanterar strömmen som du kommer att använda med detta uttag, några av de billigare kommer inte att kunna göra tillräckligt. Du kommer också att behöva tråd, Stranded 22 AWG är vad jag använde.

Andra erforderliga delar

För att faktiskt använda bänkens strömförsörjning behöver du några extra saker.

En PD-kapabel USB-C strömförsörjning. I princip alla PD -leveranser bör göra. Några ledningar för att kunna ansluta strömförsörjningen till dina projekt.

Steg 4: Kapsling

För att ett hölje skulle rymma allt slutade jag med att ändra en jag hittade på Thingiverse. Jag använde Tinkercad för att modifiera för att passa de delar jag hade för byggnaden och för att lägga till lite ventilation för basen, och du kan hitta STL: erna för det här.

Du behöver dock inte använda en 3d -skrivare, någon tillräckligt stor låda bör göra jobbet.

Det finns några saker du kan göra för att potentiellt förbättra bygget, och jag kommer att prata om dem i ett senare steg.

Steg 5: Montering

Efter att ha skrivit ut fodralet och kontrollerat att allt passade bra var det nu dags för montering, vilket faktiskt är riktigt rakt fram.

Utgången från PSU -modulen bör anslutas direkt till de två Banana -uttagen

Jag ansluter Ground från IP2721 -modulen direkt till "IN -" -terminalen på PSU -modulen. VCC på IP2721 ansluts först till strömbrytaren och sedan kopplas den andra stiftet till omkopplaren "IN +" på PSU -modulen.

Jag använde krympverktyg för att lägga till hylsor och kontakter till ledningarna för en säker anslutning, men jag antar att du kan använda lite löd, men var bara försiktig så att du inte smälter någon plast av uttagen eller omkopplaren. För IP2721 -modulen har jag också lagt till en skruvterminal, det är bara en standard 5 mm. Det rekommenderas också att du inte lödtrådar innan du använder dem med en skruvterminal.

Jag använde lite varmt lim för att hålla IP2721-modulen på plats och la också till en klick till ZK-4KX eftersom den var lite lös. Och det är bygget klart!

Steg 6: Initial konfiguration

Innan du börjar använda tillbehöret finns det några saker du bör konfigurera, men dessa kommer att sparas på PSU -modulen så du behöver bara göra dem en gång.

För att gå in i konfigurationsläge, klicka och håll ned “UI” -knappen tills skärmen ändras. För att navigera i konfigurationsmenyalternativen klickar du på “SW” -knappen. Hela utbudet av alternativ listas i modulbeskrivningen men jag kommer bara att täcka de som jag tycker är viktigast.

Det första jag rekommenderar att göra är att ändra standardbeteendet för när du slår på det, det möjliggör oförklarligt utmatningen automatiskt som standard, jag kan inte se varför någon skulle vilja detta, men tack och lov är det konfigurerbart.

På konfigurationsalternativet "OPEN", klicka och håll kvar kodarhjulet tills alternativet ändras till OFF.

Därefter vill vi ange en övergripande effektgräns för modulen, detta är särskilt användbart om din PD -strömförsörjning är en lägre watt, eftersom det kommer att stoppa PSU -modulen att ta mer ström än PD -strömförsörjningen har.

På alternativet "OPP" ställer du in effekten i enlighet med den roterande givaren. Genom att trycka på pulsgivaren ändras siffran du ändrar.

En riktigt viktig sak om detta är att effektgränsen du ställer in verkar gälla modulens uteffekt, inte ingången. En viss mängd ström används av modulen vid omvandling av spänningarna, den här hävdar att den är 88% effektiv, vilket betyder att för att kunna leverera 10W effekt på utgången kan den behöva använda upp till 11,5W på ingången. Jag är inte säker på hur mycket jag skulle lita på den siffran, så jag tror att du skulle vara bäst att begränsa detta till 80% av vad din tillgång kan.

Det nämns också på produktsidan att 35W är det mesta modulen kan göra med "naturlig värmeavledning", eller med andra ord, utan fläkt.

Efter det tycker jag att det är värt att sänka temperaturen som modulen kommer att stänga av, som standard är den 110c, vilket verkar lite mysigt för mig. På alternativet "OTP" (även om "t" för mig mer ser ut som ett "r") kan du ändra temperaturgränsen här med hjälp av vridkodaren. Jag satte min till 80c, vilket är minimum.

För att lämna konfigurationsmenyn, klicka och håll kvar UI -knappen igen.

Steg 7: Grundläggande användning

Låt oss sedan ta en titt på hur du använder den. Det viktigaste du vill göra med en strömförsörjning är att ställa in spänningen och strömgränsen. För att göra detta, tryck en gång på “UI” -knappen. Det första du konfigurerar är spänningen, som är samma kontroller med roterande givare som tidigare. För att gå till inställning av strömmen, tryck bara på “UI” -knappen igen och använd rotationsgivaren som tidigare. För att lämna den här menyn, tryck på “UI” -knappen igen, alternativt tar den ut efter några sekunder.

Tillbaka till huvudmenyn, för att aktivera utmatningen, tryck in i vridkodaren. Medan utgången är aktiverad kan du göra justeringar av spänningen genom att vrida pulsgivaren, men jag skulle använda detta för endast mindre justeringar eftersom det är ganska långsamt.

För att ändra vad som visas på skärmen kan du enkelt trycka på “SW” -knappen för att ändra den nedre raden till antingen Ampere, Watt, Amp -timmar eller den aktiverade tiden.

För att ändra den översta raden måste du trycka på och hålla in “SW” -knappen och du kan växla mellan Spänning ut, Spänning in och temperatur.

Steg 8: Är det bra?

Bra fråga!

Det är verkligen bättre än jag ursprungligen trodde att det skulle vara när jag köpte grejerna till det. I kombination med en PD powerbank är detta en riktigt kompakt lösning som du kan använda var som helst.

Gränssnittet är …. bara okej. Med tanke på vilken typ av bildskärm det är är jag inte säker på hur det annars skulle kunna hanteras, men jag glömmer ofta vilken knapp som gör vad och det blinkande tecknet som anger vilken siffra du ändrar gör att det känns ganska svarslöst

Spänningsnoggrannheten är ganska bra, även om den sjunker något under tyngre belastningar men inget för galet, men det är värre än min Tenma -strömförsörjning.

Överströmskyddet startar när du förväntar dig det, även om det ger en viss spänning i detta tillstånd, vilket jag inte förväntade mig, men Tenma gör det också.

När det gäller krusning, oroa dig inte, enligt listan har den låg krusning (…….. Jag har inte ett omfång)

Steg 9: Vad skulle jag förbättra?

Om jag byggde detta projekt igen skulle jag överväga några förändringar.

För det första skulle 3D -fallet definitivt kunna förbättras. Den modifierade versionen jag gjorde är ok, men jag är ingen 3d -designer! T

Huvudfrågan är det lata jobbet jag gjorde för att placera IP2721 -modulen, det är inte ens nära att passa bra, jag såg bara till att det var tillräckligt stort för att inte vara ett problem och jag lät varmt lim fixa alla problem från där.

Du kommer också att märka att jag har klistermärken som indikerar positivt och negativt, när jag modifierade fallet trodde jag inte att jag skulle behöva dessa indikationer eftersom jag trodde att färgen på uttagen skulle räcka, men så är inte fallet, mer om det på en minut.

Det skulle också vara trevligt om fodralet skulle pressas in i resten av det, den nuvarande designen är för M2.5-bultar, men jag har inte tillräckligt länge. Den förblir för närvarande på plats bara av friktion, men det kanske inte är samma sak för alla skrivare.

Banankontakterna jag har är av bra kvalitet, men jag tror att du kanske är bättre på att gå på sådana som liknar dem på Tenma, för om du får en kabel som är höljd som dessa måste du skruva av plasten omslag. Och det är därför jag måste markera vilken som är vilken!

Jag är inte säker på om omkopplaren verkligen är så användbar, IP2721 -modulen skulle fortfarande vara strömförsörjd, vilket inte är en stor grej, men du kommer förmodligen bara att koppla ur bänkmatningen när du är klar med det ändå.

Och slutligen, för att öka kraften du kan lägga genom modulen, måste du hitta ett sätt att integrera en fläkt, både i fodralets design och hitta ett sätt att driva den (kanske en separat buck -omvandlare.)

Steg 10: Slutliga tankar

Jag tror att det här är en användbar enhet att ha, det var billigt att köpa delarna till och det var snabbt att sätta ihop, ignorerar den tid det tar att skriva ut fodralet, du kan enkelt få detta byggt på en timme.

Så jag tror att om du redan har en PD -strömkälla och du vill skaffa en billig bänkströmförsörjning, så tror jag att detta faktiskt är ett ganska bra alternativ.

Jag skulle dock vara intresserad av att höra andras tankar om det. Ett bra ställe att göra det är på min oenighet, du hittar många hjälpsamma tillverkare där.

Jag vill också rikta ett stort tack till mina Github -sponsorer för att de har hjälpt mig att stödja mig och de konstiga saker jag gillar att bygga.

Tack för att du läser!