Как гарантировать, что тысячи устройств будут работать безупречно как в лабе, так и у конечного пользователя? Конечно, с помощью тестов на всех этапах. И вот здесь критично важный элемент — стабильное и предсказуемое питание тестируемого устройства (DUT). Чем запитать DUT? С одной стороны - дешевый китаец (проблемно непредсказуемый или предсказуемо проблемный), с другой - лабораторный монстр (пугающе дорогой, 90% наворотов - мусор). Мы устали делать этот выбор, и решили сделать свой источник: надёжный с первой до последней секунды теста, компактный, умный и послушный.
Вот что мы придумали
Компактный блок импульсного источника питания для стендов с питанием от USB-C, открытой Python библиотекой. Open source hardware & software.
USB Host - управляющее устройство(ПК, одноплатный компьютер, ноутбук...),
DUT - нагрузка,
Type C Adapter - любой источник питания USB-C, например, от сети, powerbank, ноутбук,
телефон.Всеми частями блока управляет MCU. Это даёт возможность не только управлять источником с ПК, но и загрузить предварительные настройки по заранее заданному алгоритму, связать питание с внешними событиями
PLD connector - универсальный разъём, на который выведено входное и выходное питания, управление USB, интерфейсы микроконтроллера и логическое питание.
Конечно, это источник специализированный, и заменить лабораторные источники мы не собираемся. Давайте подробнее поговорим о вариантах применения.
В тестовом стенде
Что требуется от источника в составе стенда? На тестируемый блок надо подать внешнее питание, проверить что устройство потребляет нужный ток во всём диапазоне входного напряжения. Отключить питание при превышении тока. Работать безотказно, много раз в день повторяя циклы испытаний. В стендах нет человека, который может покрутить ручки и нажимать кнопки. Любоваться на дисплей тоже некому. Даже наоборот - наличие органов управления может приводить к нежелательным воздействиям со стороны неавторизованных лиц (например, оператора стенда на удалённом производстве). Вот пара вариантов использования в составе стенда:
Блок устанавливается внутрь оснастки, на задней панели доступны разъёмы питания и управления
Питание для DUT проходит через board-to-board разъём, по кросс-плате или проводами внутри стенда
Можно подключить несколько блоков для получения разных напряжений
Несколько источников внутри стенда Можно разместить управляющий ПК внутри стенда, USB управления доступен и на универсальном разъёме
Источник и ПК внутри стенда
На столе
Часто и на столе у разработчиков обычные лабораторные источники питания излишни. Один раз выставив напряжение и ток (открываем консоль, Jupiter notebook, или даже SmuView), мы забываем про его существование, а источник стоит рядом и никто не смотрит на него. Для такого сценария одной кнопки и пары индикаторов достаточно. Никого же не смущает, что логический анализатор не имеет экрана?
Блок лежит на столе
Питание для DUT проходит через banana разъём и провода
Настройка происходит с ПК
Питание можно подать/снять, нажав на кнопку на корпусе
Статус питания и режим - на светодиодных индикаторах
Как вариант - разрабатывается модуль расширения с экраном и крутилками.
Характеристики
Электрические параметры
№ | Параметр | Значение |
|---|---|---|
1 | Вход | USB Type C Power Delivery 100W |
2 | Выход | Гальванически не изолирован |
3 | Количество выходных каналов | 1 |
4 | Максимальная выходная мощность | 96 Вт |
5 | Выходное напряжение | 0–32 В |
6 | Выходной ток, макс. | 3 А |
9 | Пульсации напряжения | < 30 мВ (peak-to-peak) |
10 | Пульсации тока | < 2 мА RMS |
11 | Load regulation — при изменении нагрузки с 10% до 90% | |
12 | Напряжение ± (% of output + offset) | < 0.1% + 20 мВ |
13 | Ток ± (% of output + offset) | < 0.1% + 5 мА |
14 | Load recovery time (10% → 90% load change within ± 30 mV of set voltage) | < 200 мкс |
15 | Line regulation — ±10% change in mains voltage | |
16 | Напряжение ± (% of output + offset) | < 0.1% + 20 мВ |
17 | Ток ± (% of output + offset) | < 0.1% + 5 мА |
18 | Output voltage overshoot at turn-off of mains power and active channel output | < 100 мВ |
19 | Разрешение уставок | |
20 | Напряжение | 10 мВ |
21 | Ток | 1 мА |
22 | Погрешность установки | |
23 | Напряжение ± (% of output + offset) | < 0.1% + 30 мВ |
24 | Ток ± (% of output + offset) | < 0.1% + 5 мА |
Измерения
№ | Параметр | Значение |
|---|---|---|
1 | Измеряемые величины | Ток, напряжение, мощность |
2 | Погрешность измерения | |
3 | Напряжение | < 0.1% + 30 мВ |
4 | Ток | < 0.1% + 5 мА |
5 | Разрешение измерения | |
6 | Напряжение | 10 мВ |
7 | Ток | 1 мА |
Защиты
№ | Параметр | Значение |
|---|---|---|
1 | Overvoltage protection (OVP) | Настраиваемый параметр |
2 | Overpower protection (OPP) | Настраиваемый параметр |
3 | Overcurrent protection (OCP) | Настраиваемый параметр, время реакции (Iload > Iresp × 2) < 10 мс |
4 | Overtemperature | — |
Управление
USB type B
кастомные интерфейсы и алгоритмы (модификация прошивки контроллера)
Конструкция
Пассивный радиатор как часть корпуса
Отверстия с резьбой для крепления прибора на всех боковых гранях
Разъёмы
Вход питания - USB‑C
Выход питания
Banana 4mm
Вход управления - USB-B
Универсальный разъём PLD
Входное питание
Выходное питание
USB управление
ноги MCU с защитами для расширения функционала
Индикация, органы управления
Светодиоды состояния входа, выхода, защит
Экрана нет, кнопка - есть!
План
Сейчас мы собираем обратную связь от всех заинтересованных, затем источник будет разработан, протестирован, и запущен в crowdfunding(CrowdSupply). Если вам интересна судьба проекта - пишите в комменты, будем на связи!
Глобальная идея - сделать серию компактных инструментов для тестирования. Программатор, коммутатор, логический анализатор, DAQ... При разработке стендов мы будем брать с полки готовые приборы без необходимости доработки, написания драйверов. Просто вставил - и работает, без сюрпризов. Новый сегмент приборов, доступных, открытых, готовых к тестам круглые сутки.
