PocketPD Это замечательная идея: настольный источник питания Питаемый от USB-C и буквально помещающийся в карман, он создан для того, чтобы брать его с собой куда угодно, не жертвуя точной настройкой напряжения и силы тока. Он начинался как проект с открытым исходным кодом после долгий процесс итераций, совершенствуя как аппаратное, так и прошивочное обеспечение с помощью сообщества, чтобы максимально эффективно использовать стандарт USB Power Delivery и, в частности, в режим PPS (Программируемый источник питания).
С помощью современного зарядного устройства или совместимого внешнего аккумулятора, эта сила «запрашивающая» Он выбирает наилучший возможный профиль и обеспечивает полностью регулируемый выходной сигнал со встроенными средствами защиты и понятным интерфейсом на основе OLED-дисплея и физических элементов управления. Никаких сложных излишеств: кнопки, энкодер и считывание данных в реальном времени делать то, что вам нужно, не отвлекаясь.
Что такое PocketPD и чем он отличается?
Главной особенностью PocketPD является то, что на его плате нет понижающих/повышающих преобразователей: напрямую использует переговоры PPS USB-C используется для запроса необходимого напряжения и тока от зарядного устройства. Это позволяет сделать конструкцию более лёгкой и компактной, с меньшими потерями мощности и меньшим нагревом, что делает её идеальным вариантом для использования в качестве портативного источника питания или для стендовых испытаний, когда необходимо диагностировать проблемы в полевых условиях. Кроме того, выступает в качестве тестера профиля PD 3.0что делает его вдвойне полезным инструментом для тех, кто работает с USB-C.
Его философия использования прагматична: если вы подключаете современное зарядное устройство или аккумулятор с PPS (многие из популярных брендов, таких как Anker, Ugreen или Baseus (они уже поддерживают эту функцию), устройство позволяет запрашивать точные значения напряжения и тока. А если PPS недоступен, Прошивка падает изящно к стандартному профилю 5 В (PDO) и позволяет настраивать профиль длительным нажатием кнопки «Вольт/Ампер», чтобы поддерживать полезность практически в любых условиях.
Роль PPS в USB Power Delivery
режим Программируемый блок питания Эта технология была представлена в стандарте USB PD 3.0 для точной настройки зарядки аккумулятора за счёт снижения потерь на преобразование. На практике PPS позволяет потребляющему устройству запрашивать у источника точные значения напряжения и тока, необходимые ему. регулировка значений с очень малым шагомТаким образом, с помощью PocketPD вы можете вести себя как настоящий банковский источник, легко регулируя параметры и не добавляя ненужных этапов преобразования.
Важное замечание: фактическая мощность зависит от каждого звена в цепочке. Конечная мощность ограничивается самым слабым компонентом.Например, если ваше зарядное устройство выдает 5 А, но кабель сертифицирован только для 3 А, система не будет выдавать ток выше 3 А. Аналогично диапазон напряжения PPS варьируется в зависимости от зарядного устройства: Обычные значения: 3,3–11 В или 3,3–21 В.PocketPD адаптируется к тому, что согласует каждый источник.
Выходные диапазоны, режимы CV/CC и гранулярность настройки
При использовании совместимого блока питания вы можете регулировать напряжение от 3,3 В до максимально допустимого зарядным устройством (обычно 20–21 В). Шаг 20 мВУровень контроля, типичный для лабораторных источников питания. Для тока настраиваемый предел начинается с 1 А и увеличивается до максимально доступного значения PPS. Шаг 50 мА, идеально подходит для защиты конфиденциальных прототипов или проведения испытаний в безопасных пределах.
Стоит отметить особенность режима PPS в этом проекте: Ограничение тока ниже 1 А не поддерживается. на постоянном токе при работе в режиме PPS. Если вам необходимо тестировать очень низкие нагрузки с точной регулировкой тока, вам следует учитывать это ограничение в своей методике тестирования, чтобы избежать неприятных сюрпризов.
Совместимо с зарядными устройствами, внешними аккумуляторами и автомобилями
Универсальность PocketPD очевидна в его возможностях: Поддерживает входы USB-C напряжением от 3,3 до 21 В и силой тока до 5 А.Это открывает возможность работы с сетевыми зарядными устройствами, внешними аккумуляторами и автомобильными зарядными устройствами. В полевых условиях наличие внешнего аккумулятора PPS в рюкзаке решает множество проблем, исключая зависимость от электросети, а в мастерской хорошее зарядное устройство PD обеспечит необходимый запас мощности для более сложных испытаний.
Если у вас есть сомнения относительно совместимости, лучше всего проверить характеристики зарядного устройства: где упоминается PD 3.0 (или более поздняя версия) с PPSЗарядные устройства без PPS продолжат работать с профилем PDO 5 В, но вы потеряете возможность плавной регулировки напряжения. И не забудьте: Используйте сертифицированные кабели Для необходимой вам интенсивности; это классический случай, когда кабель становится узким местом системы и ограничивает вас, даже если вы этого не осознаете.
Дисплей, элементы управления и память профилей
Интерфейс решен с помощью 0,96 ″ OLED-дисплей Он обеспечивает чёткие показания напряжения, тока и состояния, а также оснащен физическими элементами управления (энкодером и кнопками) для удобной навигации по параметрам. Он прост в использовании, обеспечивает мгновенный отклик и не имеет сложных меню, что является большим плюсом, когда вы проводите измерения и не хотите тратить время впустую.
Практическая деталь: выбранный профиль (ограничение напряжения и тока) Он сохраняется во флэш-памяти микроконтроллера и восстанавливается при перезагрузке. Это означает, что вы можете выключить устройство, включить его снова и продолжить с того места, где остановились, — что в повседневном использовании гораздо ценнее, чем вы могли бы подумать.
Внутренняя архитектура и электроника
В основе системы лежит Raspberry Pi RP2040 (Cortex-M0+) С 16 МБ флэш-памяти QSPI, отвечающей за логику, пользовательский интерфейс и управление согласованием. В качестве ядра протокола USB PD используется процессор протокола USB PD. Контроллер отстойника AP33772, который управляет диалогом с загрузчиком для точной и надежной настройки параметров PPS.
Для маршрутизации питания и измерений конструкция интегрирует датчик тока и напряжения На плате установлен ключ нагрузки типа «идеальный диод» на 5 А (макс. 23 В), который снижает падение напряжения и повышает эффективность. Такой подход, в сочетании с отсутствием DC/DC-преобразователей на плате, минимизирует тепло и упрощает путь между источником и тестируемой схемой.
Защита и безопасность
Поскольку этот источник питания можно использовать в прототипах и чувствительной электронике, защита была необходима. На входе есть TVS/ESD на постоянном токе, USB 2.0 и VBUS для покрытия пиков и разрядов; и выход, TVS/ESD на VOUT вместе с защита обратного диода Для индуктивных нагрузок, в дополнение к защите от короткого замыкания, обратного тока, а в документированных вариантах также обратное напряжение на рельсах.
В целом, система безопасности спроектирована таким образом, чтобы незначительные ошибки не привели к прерыванию сеанса или повреждению оборудования. Тем не менее, рекомендации производителя чётки: Уважайте возможности вашего зарядного устройства, кабеля и самого PocketPD.и всегда проверяйте конфигурацию перед подключением чувствительных нагрузок.
Физическая конструкция, сборка и рассеивание энергии
Корпус и ручка энкодера 3D-печать Изготовленный из высокотемпературного материала (в задокументированных версиях — ПЭТГ), он отлично работает в жаркую летнюю погоду и на сложных испытательных стендах. В основе конструкции лежат простота и ремонтопригодность, характерные для мира производителей.
Интересной особенностью является магнит, встроенный в заднюю часть: Используется для крепления к металлическим поверхностям. (как в баре кассира банка) и, кстати, действует как пассивный теплоотводСпособствует рассеиванию тепла при длительном использовании. Эта простая функция очень полезна в мастерских и лабораториях, где источник питания должен быть легкодоступным и хорошо видимым.
Выходные соединения и варианты
В стандартную комплектацию PocketPD входит: предварительно припаянные клеммы типа «банан»Готов к использованию со стандартными инструментами. Также предлагаются два варианта: один с блоком съемный винт и еще один, который включает два дополнительных нераспаянных разъема, чтобы вы могли выбрать тот, который вам больше нравится: Андерсон Пауэрпол PP15/45 o XT60Это гибкий способ адаптировать его к вашей экосистеме, не принуждая вас придерживаться единого стандарта.
Обратите внимание, что, как указано, Все выходы имеют один и тот же рельс внутренние, то есть не являются независимыми каналами. Это важно, чтобы избежать одновременных подключений, которые могут привести к нежелательной обратной связи или образованию негигиеничных контуров заземления.
Основные характеристики
Для тех, кто хочет сразу перейти к делу, вот технический обзор наиболее важных моментов. Помните, что максимальное напряжение, которое можно поддерживать, Это зависит от вашего зарядного устройства PPS, а ток ограничивается самым слабым элементом в цепи (зарядное устройство/кабель):
- Вход: USB Type-C3,3–21 В до 5 А
- Отъезд: 3,3–20/21 В до 5 А (в зависимости от доступного PPS)
- Модераторы: CV (20 мВ/шаг) и CC (50 мА/шаг, минимум 1 А в PPS)
- Экран: 0,96″ OLED
- КВМ: RP2040 + 16 МБ QSPI
- Протокол IC: AP33772 (приемник PD)
- защиты: короткое замыкание, обратный ток, TVS/ESDобратноходовой; варианты включают обратное напряжение
- размеры: 86 × × 55 21 мм; масса: 63 гр
Что касается рабочей температуры, в различных технических примечаниях упоминаются два диапазона: 0–80 ºС y 0–45 ºСЕсли вы собираетесь нагружать его до предела, прислоните его к магниту/радиатору и следите за окружающей средой, чтобы поддерживать разумные пределы.
По-настоящему открытый исходный код: прошивка, аппаратное обеспечение и корпус
Программная часть опубликована под Лицензия MITСовмещая пользовательские библиотеки и ресурсы стороннего сообщества. Схема и печатная плата были разработаны в KiCad 9.x и будет выпущен под CC BY-SA 4.0А корпус, напечатанный на 3D-принтере, можно персонализировать по своему вкусу. Вы можете изучать, изменять и вносить свой вклад как к коду, так и к электронике и механике.
Если вы хотите узнать больше о PPS, в сообществе есть ссылки на контент из GreatScott! и ElectricArc240Они очень полезны для понимания основ и их применения в ваших собственных проектах. Репозиторий также включает... Gerber-файлы и прошивки Если вы любите делать все своими руками, то можете собрать устройство самостоятельно.
Полевое использование и профессиональный профиль
Команда, создавшая PocketPD, имеет большой опыт в области дистанционного зондирования и полевых приборов. Этот опыт объясняет такие проектные решения, как выбирает физический контрольчеткая читаемость, задний магнит и компактный корпус, который, без хвастовства, Работает тогда, когда вам это нужно.Независимо от того, являетесь ли вы профессионалом, студентом-инженером или производителем, это универсальный инструмент, который не займет много места в вашем рюкзаке.
Еще одним плюсом является то, что PocketPD также действует как Тестер профиля PDЭто полезно для проверки зарядных устройств и кабелей, а также для подтверждения того, о чём вы говорите в каждом случае. Эта двойная функция источника питания/тестера особенно практична в учебных лабораториях и при работе с комплектами для обслуживания, где время имеет решающее значение, и вы не хотите таскать с собой полполки оборудования.
Производство, контроль качества и материалы
Производство и сборка осуществляются ЭлекроуСпециалисты по гибкой печати ускорили разработку благодаря многократным итерациям. Каждая единица продукции проходит функциональный тест перед тем, как отпустить его, чтобы убедиться, что он прибыл с завода в идеальном состоянии, что, если мы говорим о блоке питания, становится заметно с первого использования.
При разработке упаковки была сделана попытка сократить отходы, не жертвуя при этом защитой. избегая избытка пеныКорпус и ручка изготовлены с помощью 3D-печати из высокотемпературной нити, выдерживающей высокие температуры и длительные сеансы игры. Это практичное и экологичное решение, соответствующее духу открытости.
Логистика и доступность
После изготовления каждой партии товара поставки направляются через партнера Crowd Supply по реализации, Mouser Electronicsдля распространения по всему миру. Если вам интересно следить за последними новостями, команда объявила улучшенная версия и делитесь прогрессом и обновлениями по каналам проекта, чтобы ничего не пропустить.
Зрелость проекта, риски и эволюция
Проект прошел несколько этапов гарантировать прочность и надежностьОсновная функциональность остается стабильной уже некоторое время, а обновления прошивки фокусируются на улучшения контроля и пользовательский опыт. Что касается поставок, то действует гибкая спецификация материалов, которая снижает влияние потенциального дефицита ключевых компонентов на складе.
Как и любой электронный продукт, Всегда есть некоторый риск.Однако профилактические меры были приняты, и это было подтверждено успешным предсерийным запуском. На уровне пользователя наибольший реальный «риск» — это использование несовместимого зарядного устройства/кабеля. Поэтому мы подчёркиваем: Выберите правильный блок питания и кабель чтобы полностью реализовать свой потенциал.
PPS, PD и быстрая зарядка: разъяснение концепций
Среди множества стандартов нагрузки наиболее известны PD и QC. Питание от USB Это устройство, которое обеспечивает высокую выходную мощность в USB-C (до 100 Вт в классических версиях) с предустановленными профилями, а начиная с версии PD 3.0, режим PPS для тонкой настройки, Вместо этого, Быстрая зарядка (Qualcomm) — запатентованная технология быстрой зарядки для мобильных телефонов; последние версии имеют улучшенную совместимость с PD, но их предназначение не заключается в использовании в качестве внешнего аккумулятора.
Преимущество PPS перед фиксированными профилями заключается в уменьшить потери и тепло запрашивая именно то, что нужно в любой момент. Для аккумуляторов это означает меньшую тепловую нагрузку и более длительный срок службы; для такого устройства, как PocketPD, означает точный контроль высоты тона без вставки дополнительных преобразователей, усложняющих комплект.
Советы по совместимости и оборудование, поддерживающее PPS
На рынке появляется всё больше зарядных устройств и внешних аккумуляторов с PPS. Помимо уже упомянутых от Anker, Ugreen или Baseus, несколько высококлассных смартфонов (например, последние модели Samsung Galaxy) и современные ноутбуки поддерживают этот режим, что позволяет производителям зарядных устройств включать его в свои устройства. Тем не менее, Всегда проверяйте технические характеристики. чтобы убедиться, что у вас есть интересующий вас диапазон 3,3–11 В или 3,3–21 В и необходимая сила тока.
Если вы подключите источник, не поддерживающий PPS, PocketPD переключится на 5 В PDOВы можете работать с 5-вольтовыми нагрузками и настраивать доступные профили, но потеряете магию динамической регулировки напряжения. Это идеально подходит для 5-вольтовой электроники, но если ваша цель — постоянный между 3,3 и 20/21 В При шаге в 20 мВ вам определенно понадобится PPS.
Во избежание путаницы: GPD Pocket — это не PocketPD.
В Интернете вы увидите ссылки на GPD PocketЭто 7-дюймовый мини-ноутбук с Windows 10, процессором Atom x7, 8 ГБ оперативной памяти, накопителем eMMC, Wi-Fi-AC, а также портами USB-AC/C и microHDMI. Устройство интересно своими размерами и дизайном, но… Это не связано с PocketPD. Если отвлечься от названия, если вы ищете программируемый блок питания USB-C с PPS, обратите внимание на PocketPD; если же вам нужен мини-компьютер, то да, GPD Pocket — это совсем другая история.
Кстати, этот ноутбук выделяется своим корпусом из сплава, сенсорным экраном IPS с разрешением 1920×1200, аккумулятором на 7000 мАч и компактной клавиатурой с трекпойнтом, но Это не имеет к этому никакого отношения с функциями электроснабжения, защиты или согласования PD, которые нас здесь интересуют.
PocketPD сочетает в себе точную регулировку напряжения и тока с помощью PPS, комплексную защиту, понятный интерфейс, гибкие возможности подключения и открытый исходный код, который способствует обучению, модификации и совершенствованию. С совместимым зарядным устройством/кабелем USB-C PD 3.0+ Ты носишь банковский фонтан в кармане Готов к лабораторным работам, занятиям или полевым работам, обеспечивая спокойствие благодаря тщательному производству и сообществу, которое продвигает проект вперед.
