Alimentation de banc alimentée par USB-C : 10 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Une alimentation de banc est un outil essentiel à avoir lorsque vous travaillez avec de l'électronique, étant capable de régler la tension exacte dont votre projet a besoin et pouvant également limiter le courant lorsque les choses se déroulent comme prévu vraiment utile. Ceci est mon portable alimenté par USB-C Bench Power Supply, une alimentation de banc étonnamment performante qui est alimentée par USB-C Power Delivery.

Il s'agit d'une construction très simple qui ne devrait prendre que quelques heures à faire et la meilleure partie, elle coûte moins de 12 $, frais de port compris !

Fournitures

• Module de distribution d'alimentation USB-C - Aliexpress
• Unité d'alimentation - Aliexpress
• Bornes Banana Jacks - Aliexpress
• Interrupteur d'alimentation - Aliexpress

Étape 1: Regardez la vidéo

La vidéo passe en revue les mêmes informations que celles que je montre dans les Instructables, mais il pourrait être plus facile de voir à quoi ressemble l'alimentation et fonctionne à l'aide de la vidéo.

Étape 2: Alimentation USB-C

Si vous n'êtes pas familier avec la livraison d'alimentation USB-C, j'ai pensé que je donnerais une brève introduction à ce que c'est. (n'hésitez pas à sauter)

USB-C Power Delivery, ou PD, est une norme USB-C qui peut être utilisée pour fournir jusqu'à 100 W de puissance. De nos jours, de plus en plus d'appareils sont alimentés par PD, comme un commutateur Nintendo et des Macbooks Apple. Cependant, tous les chargeurs qui alimentent les périphériques USB-C ne sont pas des alimentations PD, ils indiquent généralement spécifiquement s'ils prennent en charge PD.

Je pense que l'USB-C PD est souvent mal compris. Bien qu'il prenne en charge différentes tensions, vous ne pouvez pas définir une tension spécifique avec PD, il est limité à 5 niveaux de tension différents:

• 5V
• 9V
• 12V (techniquement ne fait plus partie de la norme, mais certaines alimentations le prennent toujours en charge)
• 15V
• 20V

Même à cela, toutes les fournitures ne peuvent pas fournir tout cela. Par exemple, les chargeurs Mac ne prennent en charge que 5, 9 et 20 V.

L'appareil alimenté par PD négocie avec l'alimentation pour prendre le niveau de tension qui lui convient le mieux. Mais avec une alimentation de banc, vous voulez généralement avoir un contrôle exact sur la tension et vous voulez également pouvoir limiter le courant, ce que vous ne pouvez pas faire avec une alimentation PD. Bien que PD puisse prendre en compte la capacité actuelle d'une alimentation lors de la négociation avec l'alimentation, mais il ne limite en aucune façon le courant, c'est une vérification que l'alimentation sera en mesure de fournir le courant dont l'appareil a besoin. Mais avec cette version, vous pouvez profiter de la commodité de pouvoir utiliser une source d'alimentation PD, même une banque de batteries compatible, avec les fonctionnalités que vous attendez d'une alimentation plus typique, y compris la possibilité d'augmenter à des tensions plus élevées que PD normalement les soutiens.

Étape 3: Composants pour la construction

Module leurre USB-C PD

La première chose dont vous aurez besoin pour cette version est un moyen de négocier avec une alimentation USB-C PD. Comme mentionné précédemment, l'appareil qui est alimenté négocie normalement avec le chargeur pour décider quelle tension prendre du bloc d'alimentation, ce dont nous avons besoin, c'est de quelque chose pour le faire pour nous.

Il existe plusieurs options pour ce faire. J'ai fait une vidéo en regardant certains d'entre eux si vous voulez le vérifier.

Chacun a ses propres avantages, mais celui que j'ai choisi pour cette version est celui-ci basé sur le CI IP2721, qui est le même que celui que j'utilise sur mon TS100 Flex-C-Friend.

C'est un bon choix car:

• c'est pas cher, ça ne coûte que 2 $ livrés.
• Son comportement est bien adapté à ce projet. L'IP2721 peut être configuré pour prendre efficacement la tension la plus élevée offerte par le bloc d'alimentation, ce qui est bon pour ce cas d'utilisation. (Assurez-vous simplement de basculer le module sur « HIGH »)

Module d'alimentation

La partie principale de ce projet est le module ZK-4KX Buck-Boost. Celui-ci contient l'affichage et les commandes d'utilisation de l'alimentation. Ce module nous permettra de convertir la tension que nous obtenons de l'alimentation PD en tout ce dont nous avons besoin, même en incluant des tensions plus élevées.

Ces types de modules ne sont pas nouveaux, mais ils sont plus généralement observés dans des projets tels que la conversion d'anciennes alimentations PC en alimentations de banc.

Le ZK-4KX est le moins cher de ces types de modules que j'ai rencontrés, je n'ai payé que 7,50 $, livraison comprise pour le mien, et même s'il semble assez bon marché, j'ai été assez surpris par ses fonctionnalités. Il peut sortir entre 0 et 30V (même si l'entrée est inférieure à 30V) et peut fournir jusqu'à 3A (4A avec un ventilateur). Il y a une limite de puissance globale de 35W (50W avec un ventilateur) dont je parlerai dans une étape ultérieure.

Les plus chers ont des interfaces différentes et prennent également en charge une puissance plus élevée, mais n'oubliez pas que vous serez toujours limité par la quantité d'énergie que l'alimentation PD peut fournir.

Autres parties de la construction

Les dernières choses que j'ai utilisées étaient quelques prises jack banane, qui seraient généralement utilisées pour l'alimentation du banc, donc cela fonctionnera avec des câbles standard et enfin un interrupteur pour pouvoir facilement couper la tension du ZK- 4KX. Pour les prises et l'interrupteur, assurez-vous d'en avoir qui gèrent le courant que vous utiliserez avec cette alimentation, certains des moins chers ne pourront pas en faire assez. Vous aurez également besoin de fil, Stranded 22 AWG est ce que j'ai utilisé.

Autres pièces requises

Pour utiliser réellement l'alimentation de banc, vous aurez besoin de choses supplémentaires.

Une alimentation USB-C compatible PD. Fondamentalement, toute alimentation PD devrait faire l'affaire. Quelques pistes pour pouvoir connecter l'alimentation à vos projets.

Étape 4: Enceinte

Pour qu'un boîtier abrite tout, j'ai fini par en modifier un que j'avais trouvé sur Thingiverse. J'ai utilisé Tinkercad pour le modifier en fonction des pièces que j'avais pour la construction et pour ajouter de la ventilation pour la base, et vous pouvez trouver les STL pour cela ici.

Cependant, vous n'avez pas besoin d'utiliser une imprimante 3D, n'importe quelle boîte assez grande devrait faire le travail.

Il y a certaines choses que vous pouvez faire pour améliorer potentiellement la version, et j'en parlerai dans une étape ultérieure.

Étape 5: Assemblage

Après avoir imprimé le boîtier et vérifié que tout allait bien, il était maintenant temps de procéder à l'assemblage, ce qui est en fait très simple.

La sortie du module PSU doit être connectée directement aux deux prises jack banane

Je connecte la terre du module IP2721 directement à la borne "IN -" du module PSU. Le VCC de l'IP2721 est d'abord connecté au commutateur, puis l'autre broche du commutateur est connectée à la borne "IN +" du module PSU.

J'ai utilisé des outils de sertissage pour ajouter des embouts et des connecteurs aux fils pour une connexion sécurisée, mais je suppose que vous pouvez utiliser de la soudure, mais veillez simplement à ne pas faire fondre le plastique des prises ou du commutateur. Pour le module IP2721, j'ai également ajouté une borne à vis, c'est juste une borne standard de 5 mm. Il est également recommandé de ne pas souder les fils avant de les utiliser avec une borne à vis.

J'ai utilisé de la colle chaude pour maintenir le module IP2721 en place, et j'ai également ajouté une touche au ZK-4KX car il était un peu lâche. Et voilà le montage terminé !

Étape 6: Configuration initiale

Avant de commencer à utiliser l'alimentation, vous devez configurer certaines choses, mais elles seront enregistrées sur le module PSU, vous n'aurez donc à les faire qu'une seule fois.

Pour entrer en mode de configuration, cliquez et maintenez le bouton "UI" jusqu'à ce que l'écran change. Pour naviguer dans les options du menu de configuration, vous cliquez sur le bouton « SW ». La gamme complète d'options est répertoriée dans la description des modules, mais je ne couvrirai que celles qui me semblent les plus importantes.

La première chose que je recommande de faire est de changer le comportement par défaut car lorsque vous l'allumez, cela active inexplicablement la sortie automatiquement par défaut, je ne vois pas pourquoi quelqu'un voudrait cela, mais heureusement, il est configurable.

Sur l'option de configuration « OUVERT », cliquez et maintenez enfoncée la molette de l'encodeur jusqu'à ce que l'option devienne OFF.

Ensuite, nous voulons définir une limite de puissance globale pour le module, ceci est particulièrement utile si votre alimentation PD est d'une puissance inférieure car cela empêchera le module PSU de consommer plus d'énergie que l'alimentation PD.

Sur l'option "OPP", réglez la puissance en conséquence à l'aide de l'encodeur rotatif. Appuyer sur l'encodeur changera le chiffre que vous modifiez.

Une chose vraiment importante à ce sujet est que la limite de puissance que vous définissez semble s'appliquer à la puissance de sortie du module, pas à l'entrée. Une certaine quantité d'énergie est utilisée par le module lors de la conversion des tensions, celui-ci prétend être efficace à 88%, ce qui signifie que pour fournir 10 W de puissance sur la sortie, il peut avoir besoin d'utiliser jusqu'à 11,5 W sur l'entrée. Je ne sais pas à quel point je ferais confiance à ce chiffre, donc je pense que vous feriez mieux de limiter cela à 80% de ce dont votre approvisionnement est capable.

Il est également mentionné dans la page du produit que 35W est le maximum que le module peut faire avec une "dissipation naturelle de la chaleur", ou en d'autres termes, sans ventilateur.

Après cela, je pense que cela vaut la peine d'abaisser la température à laquelle le module va se couper, par défaut elle est de 110c, ce qui me semble un peu confortable. Sur l'option « OTP » (bien que le « t » ressemble plus à un « r » pour moi), vous pouvez modifier la limite de température ici à l'aide de l'encodeur rotatif. J'ai mis le mien à 80c, ce qui est le minimum.

Pour quitter le menu de configuration, cliquez à nouveau sur le bouton UI et maintenez-le enfoncé.

Étape 7: Fonctionnement de base

Voyons ensuite comment l'utiliser. La principale chose que vous voudrez faire avec une alimentation est de régler la tension et la limite de courant. Pour ce faire, vous appuyez une fois sur le bouton « UI ». La première chose que vous configurez est la tension, qui est les mêmes commandes avec l'encodeur rotatif qu'avant. Pour passer au réglage du courant, il suffit d'appuyer à nouveau sur le bouton « UI » et d'utiliser l'encodeur rotatif comme précédemment. Pour quitter ce menu, appuyez à nouveau sur le bouton « UI », sinon il expirera après quelques secondes.

De retour au menu principal, pour activer la sortie, appuyez sur l'encodeur rotatif. Lorsque la sortie est activée, vous pouvez ajuster la tension en tournant l'encodeur, mais je ne l'utiliserais que pour des ajustements mineurs car c'est assez lent.

Pour modifier ce qui est affiché à l'écran, vous pouvez appuyer une fois sur le bouton « SW » pour modifier la rangée du bas en ampères, en watts, en ampères-heures ou en temps activé.

Pour changer la rangée du haut, vous devez appuyer et maintenir le bouton "SW" et vous pouvez changer entre la tension de sortie, la tension d'entrée et la température.

Étape 8: Est-ce que c'est bon ?

Bonne question!

C'est certainement mieux que ce à quoi je m'attendais à l'origine quand j'ai acheté le matériel pour cela. Associé à une banque d'alimentation PD, il s'agit d'une solution vraiment compacte que vous pouvez utiliser n'importe où.

L'interface est…. juste d'accord. Compte tenu du type d'affichage, je ne sais pas comment cela pourrait être géré, mais j'oublie souvent quel bouton fait quoi et le caractère clignotant indiquant quel chiffre vous modifiez le rend assez insensible

La précision de la tension est assez bonne, même si elle chute légèrement sous des charges plus lourdes, rien de trop fou, mais c'est pire que mon alimentation Tenma.

La protection contre les surintensités se déclenche lorsque vous vous y attendez, bien qu'elle génère une certaine tension dans cet état, ce à quoi je ne m'attendais pas, mais le Tenma le fait aussi.

Quant à l'ondulation, ne vous inquiétez pas, selon la liste, elle a une faible ondulation (…….. Je n'ai pas de portée)

Étape 9: Qu'est-ce que j'améliorerais ?

Si je construisais à nouveau ce projet, j'envisagerais quelques changements.

Premièrement, le boîtier 3D pourrait certainement être amélioré. La version modifiée que j'ai faite est ok, mais je ne suis pas un concepteur 3D ! T

Le problème principal est le travail paresseux que j'ai fait pour placer le module IP2721, ce n'est même pas près d'être un bon ajustement, je me suis juste assuré qu'il était assez gros pour ne pas être un problème et j'ai laissé la colle chaude résoudre tous les problèmes de là.

Vous remarquerez également que j'ai des autocollants indiquant le positif et le négatif, lorsque je modifiais le boîtier, je ne pensais pas avoir besoin de ces indications car je pensais que la couleur des prises suffirait, mais ce n'est pas le cas, plus à ce sujet dans une minute.

De plus, ce serait bien si la base du boîtier était ajustée par pression dans le reste, la conception actuelle est pour les boulons M2.5, mais je n'en ai pas assez longtemps. Il reste actuellement en place juste par friction, mais ce n'est peut-être pas le même pour toutes les imprimantes.

Les prises bananes que j'ai sont de bonne qualité, mais je pense que vous feriez mieux d'opter pour des prises similaires à celles du Tenma, car si vous obtenez un câble enveloppé comme ceux-ci, vous devez dévisser le plastique couverture. Et c'est pourquoi je dois marquer lequel est lequel !

Je ne sais pas si le commutateur est vraiment très utile, le module IP2721 serait toujours alimenté, ce qui n'est pas grave, mais vous allez probablement simplement débrancher l'alimentation du banc lorsque vous en aurez fini de toute façon.

Et enfin, pour augmenter la puissance que vous pouvez transmettre au module, vous devrez trouver un moyen d'intégrer un ventilateur, à la fois dans la conception du boîtier et trouver un moyen de l'alimenter (peut-être un convertisseur buck séparé.)

Étape 10: Réflexions finales

Je pense que c'est un appareil utile à avoir, il n'était pas cher d'acheter les pièces et il était rapide à assembler, en ignorant le temps qu'il faut pour imprimer le boîtier, vous pourriez facilement le faire construire en une heure.

Donc, je pense que si vous avez déjà une source d'alimentation PD et que vous souhaitez obtenir une alimentation de banc peu coûteuse, je pense que c'est en fait une très bonne option.

Cependant, je serais intéressé d'avoir l'avis d'autres personnes à ce sujet. Un bon endroit pour le faire est sur mon discord, vous y trouverez de nombreux fabricants utiles.

Je voudrais également remercier chaleureusement mes sponsors Github pour m'avoir aidé à me soutenir et les choses étranges que j'aime construire.

Merci d'avoir lu!