RP2040 Эйвери Луи

Aug 23, 2023

Инженер Эйвери Луи создал удобный инструмент для превращения соединения USB Power Delivery (USB-PD) в источник высокого напряжения для различных целей, повышая выходное напряжение до 300 В с помощью обратноходового преобразователя.

«[Это] USB-PD, который никто не хотел и не просил. Однако он мне был нужен», — шутит Луи о своем проекте. «Когда я говорю «высокое напряжение», я не имею в виду 20 В, я имею в виду около 300 В, для нужд постоянного тока высокого напряжения, таких как электрофорез или электросмачивание. Это бесплатный и непрактичный проект, поскольку вы можете купить источник питания для электрофореза примерно за 100 долларов. Однако я хотел сделать более [сложную] конструкцию, и мне «нужна» была тестовая плата для моей конфорки, поэтому я сделал вот это».

Сборка, на которую обратило наше внимание Adafruit, разработана на основе стандарта USB Power Delivery (USB-PD), который обеспечивает выходное напряжение до 48 В при мощности до 5 Вт. Хотя это приличная мощность для управления чем-то вроде ноутбука, для целей Луи этого все же недостаточно — это означает, что на плате должно быть установлено некоторое дополнительное оборудование.

«Я хотел использовать обратноходовой преобразователь, чтобы воспользоваться преимуществами внутренней изоляции трансформатора», — объясняет Луи. «Выход 300 В не заземлен, что делает его намного безопаснее, поскольку вам придется коснуться обоих проводов, чтобы получить удар (это будет больно). Чтобы сохранить изоляцию, выходное напряжение не может быть измерено напрямую (с помощью проводника). В целях безопасности Я добавил к выходным конденсаторам резистор высокого номинала, чтобы они разряжались ниже порога опасного напряжения в течение минуты или двух после отключения питания».

Готовая конструкция платы включает в себя два порта USB и разъем BNC. Один из двух портов USB подключается к контроллеру USB-PD и обеспечивает общее питание, а другой подключается к центральному микроконтроллеру Raspberry Pi RP2040 — тому же чипу, который используется в популярном Raspberry Pi Pico — чтобы обеспечить возможность настройки питания и прошить новую прошивку. Между тем, разъем BNC отвечает за высоковольтный выход.

«Я никогда не использовал [RP2040] (или MicroPython), но у них есть довольно хорошее руководство по проектированию аппаратного обеспечения, и оно выглядело достаточно простым, чтобы спроектировать его за один раз», — пишет Луи. «На удивление, пайка QFN прошла гладко, а загрузчик USB работал безупречно, что является необычным и совершенно восхитительным опытом.

«Ознакомление с RP2040 было таким же восхитительным — с помощью REPL можно легко опрашивать устройства через I2C и проверять правильность подключения всех моих кнопок и т. д. всего за несколько минут. Также было легко писать сценарии для быстрого проверьте источник питания. Я вижу много причин использовать его в будущем».

Полное описание проекта Луи, включая некоторые заметки о том, как избежать провалов напряжения и перенапряжения на выходном каскаде, доступно в его блоге; файлы дизайна проекта были опубликованы на GitHub под неуказанной лицензией с открытым исходным кодом.