PocketPD Това е страхотна малка идея: a захранване за настолен компютър Захранван от USB-C и буквално побиращ се в джоба ви, той е проектиран да бъде навсякъде, без да се жертва фината настройка на напрежението и тока. Започна като проект с отворен код след... дълъг процес на итерации, усъвършенствайки както хардуера, така и фърмуера с помощта на общността, за да се извлече максимума от стандарта USB Power Delivery и по-специално, в режим PPS (Програмируемо захранване).
С модерно зарядно устройство или съвместима външна батерия, този „заявител“ на властта Той постига най-добрия възможен профил и ви осигурява напълно регулируем изход, с интегрирани защити и ясен интерфейс, базиран на OLED екран и физически контроли. Без сложни екстри: бутони, енкодер и четене на данни в реално време да правите това, което ви е необходимо, без разсейване.
Какво е PocketPD и защо е различно?
Ключът към PocketPD е, че няма buck/boost конвертори на платката: директно използва PPS договарянето USB-C се използва за заявка на желаното напрежение и ток от зарядното устройство. Това позволява по-лек и по-компактен дизайн, с по-малка загуба на мощност и по-малко топлина, идеален като преносимо захранване или за лабораторни тестове, когато е необходимо да диагностицирате проблеми на място. Освен това, действа като тестер на PD 3.0 профиликоето го прави двойно полезен инструмент за тези, които работят с USB-C.
Философията му на употреба е прагматична: ако свържете модерно зарядно устройство или батерия с PPS (много от популярни марки като Anker, Ugreen или Baseus (те вече го поддържат), устройството ви позволява да заявите точни стойности на напрежението и тока. И ако PPS не е наличен, Фърмуерът се зарежда грациозно към стандартен 5V (PDO) профил и ви позволява да регулирате профила с продължително натискане на бутона Volt/Amp, за да поддържате полезност в почти всеки сценарий.
Ролята на PPS в USB Power Delivery
вид Програмируемо захранване Той беше въведен с USB PD 3.0 за фина настройка на зареждането на батерията чрез намаляване на загубите от преобразуване. На практика PPS позволява на консумиращото устройство да поиска точното необходимо напрежение и ограничение на тока от източника. регулиране на стойностите на много фини стъпкиПо този начин, с PocketPD можете да се държите като истински банков източник, регулирайки параметрите с лекота и без добавяне на ненужни етапи на преобразуване.
Важна забележка: действителният капацитет зависи от всяка връзка във веригата. Крайната мощност е ограничена от най-слабия компонент.Например, ако вашето зарядно устройство осигурява 5 A, но кабелът е сертифициран само за 3 A, системата няма да надвиши 3 A. По подобен начин диапазонът на напрежението на PPS варира в зависимост от зарядното устройство: Обичайните стойности са 3,3–11 V или 3,3–21 VИ PocketPD се адаптира към това, което всеки източник договаря.
Изходни диапазони, CV/CC режими и гранулираност на настройката
Със съвместимо захранване можете да регулирате напрежението от 3,3 V до максимално допустимото от зарядното устройство (обикновено 20–21 V). Стъпки от 20 mVниво на контрол, типично за лабораторни захранвания. За ток, конфигурируемият лимит започва от 1 A и се покачва до наличния максимум на PPS. Стъпки от 50 mA, идеален за защита на чувствителни прототипи или за поддържане на тестове в безопасни граници.
Струва си да се подчертае една специфична характеристика на PPS режима в този проект: Ограничението на тока под 1 A не се поддържа в DC, когато работите в PPS. Ако трябва да тествате много ниски товари с фино управление на тока, ще трябва да вземете предвид това ограничение във вашата методология за тестване, за да избегнете изненади.
Съвместим със зарядни устройства, външни батерии и устройства за кола
Универсалността на PocketPD е очевидна в начина, по който захранва: Поддържа USB-C входове между 3,3 и 21 V и до 5 AТова отваря вратата за работа със зарядни устройства за стена, външни батерии и зарядни устройства за кола. В полеви условия носенето на външна батерия PPS в раницата решава много проблеми, без да зависи от електрическата мрежа, а в сервиза едно добро PD зарядно устройство ще ви осигури необходимия запас за по-взискателни тестове.
Ако имате някакви съмнения относно съвместимостта, най-добре е да проверите спецификациите на зарядното устройство: който споменава PD 3.0 (или по-нова версия) с PPSЗарядните устройства без PPS ще продължат да работят с 5V PDO профил, но ще загубите непрекъснатото регулиране на напрежението. И не забравяйте: Използвайте сертифицирани кабели За интензивността, от която се нуждаете; това е класически случай, в който кабелът е тясното място на системата и ви ограничава, без дори да го осъзнавате.
Дисплей, контроли и памет за профили
Интерфейсът е решен с 0,96 ″ OLED дисплей Той предлага ясни показания за напрежение, ток и състояние, и разполага с физически контроли (енкодер и бутони) за лесна навигация по параметрите. Лесен е за употреба, с незабавна реакция и без сложни менюта, което е голям плюс, когато измервате и не искате да губите време.
Практичен детайл: избраният профил (ограничение на напрежението и тока) Записва се във флаш паметта на микроконтролера и се извлича при рестартиране. Това означава, че можете да изключите, включите отново и да продължите точно оттам, където сте спрели – нещо, което в ежедневната употреба е по-ценно, отколкото си мислите.
Вътрешна архитектура и електроника
В основата на системата е Raspberry Pi RP2040 (Cortex-M0+) с 16 MB QSPI флаш памет, отговорна за логиката, потребителския интерфейс и контрола на договарянето. Процесорът за USB PD протокол се използва като мозък на USB PD протокола. AP33772 контролер за картер, който обработва диалога с товарача, за да настройва фино параметрите на PPS с прецизност и надеждност.
За насочване на захранването и измервания, дизайнът интегрира сензор за ток и напрежение вграден и 5 A (23 V макс.) превключвател на натоварване тип „идеален диод“, който намалява падовете на напрежението и подобрява ефективността. Този подход, комбиниран с липсата на DC-DC преобразуватели на платката, минимизира топлината и опростява пътя между източника и тестваната верига.
Защити и сигурност
Тъй като това е захранване, използваемо в прототипи и чувствителна електроника, защитите бяха от съществено значение. На входа има TVS/ESD на DC, USB 2.0 и VBUS за покриване на пикове и разряди; и изхода, TVS/ESD на VOUT заедно с защита от flyback диод За индуктивни товари, освен защита срещу късо съединение, обратен ток и, в документираните версии, също обратно напрежение на релсата.
Като цяло, системата за сигурност е проектирана така, че малки грешки да не развалят сесията ви или да повредят хардуера ви. Въпреки това, препоръката на производителя е ясна: Спазвайте ограниченията на вашето зарядно устройство, кабел и самото PocketPD.и винаги проверявайте конфигурацията, преди да свържете чувствителни товари.
Физически дизайн, сглобяване и разсейване
Шасито и копчето на енкодера са 3D отпечатано Изработен от високотемпературен материал (PETG в документираните версии), той се представя добре в горещо лятно време или на взискателни тестови стендове. Дизайнът дава приоритет на простотата и ремонтопригодността, типична за света на производителите.
Една интересна характеристика е магнитът, интегриран в задната част: Използва се за закрепването му към метални повърхности. (като касиерски бар в банка) и, между другото, действа като пасивен радиаторпомагайки за разсейване на топлината при продължителна употреба. Тази проста функция е много полезна в работилници и лаборатории, където е необходимо захранващият източник да е леснодостъпен и ясно видим.
Изходна свързаност и варианти
Стандартно, PocketPD се предлага с предварително запоени бананови клемиготов за употреба със стандартни инструменти. Предлагат се и два варианта: един с блок разглобяем винт добавен, и друг, който включва два допълнителни незапоени конектора, така че можете да изберете този, който предпочитате: Андерсън Пауърпол PP15/45 o XT60Това е гъвкав начин да го адаптирате към вашата екосистема, без да ви принуждава да спазвате един-единствен стандарт.
Моля, обърнете внимание, че както е посочено, Всички изходи споделят една и съща релса вътрешни; тоест, те не са независими канали. Това е важно, когато се опитвате да избегнете едновременни връзки, които биха могли да въведат нежелана обратна връзка или нехигиенични заземителни контури.
Основни спецификации
За тези, които искат да преминат директно към същината, ето техническо резюме на най-важните точки. Не забравяйте, че максималното договоримо напрежение Зависи от вашето PPS зарядно устройство и токът е ограничен от най-слабия елемент във веригата (зарядно/кабел):
- Entry: USB Type-C3,3–21 V до 5 A
- Напускане: 3,3–20/21 V до 5 A (в зависимост от наличния PPS)
- Модош: CV (20 mV/стъпка) и CC (50 mA/стъпка, минимум 1 A в PPS)
- Екран: 0,96″ OLED
- MCU: RP2040 + 16 MB QSPI
- IC протокол: AP33772 (PD мивка)
- Защити: късо съединение, обратен ток, TVS/ESDflyback; вариантите включват обратно напрежение
- размери: 86 55 × × 21 mmтегло: 63 г
Що се отнася до работната температура, в различни технически бележки се споменават два диапазона: 0–80 ºC y 0–45 ºCАко ще го натоварвате близо до горната граница, облегнете го на магнита/радиатора и наблюдавайте околността, за да поддържате разумни граници.
Наистина отворен код: фърмуер, хардуер и корпус
Софтуерната част е публикувана под MIT лицензкомбиниране на персонализирани библиотеки и ресурси на трети страни. Схемата и печатната платка бяха разработени през KiCad 9.x и ще бъде издаден под CC BY-SA 4.0Докато 3D-принтираният калъф е наличен и за персонализиране по ваш вкус. Тоест, Можете да изучавате, променяте и допринасяте както към кода, така и към електрониката и механиката.
Ако искате да научите повече за PPS, в общността има препратки към съдържание от GreatScott! и ElectricArc240Те са много полезни за разбиране на основите и използването им в собствените ви проекти. Хранилището включва също... Gerber файлове и фърмуер Готови сте да си сглобите сами уред, ако сте фен на „Направи си сам“.
Употреба на терен и професионален профил
Екипът, стоящ зад PocketPD, идва от света на дистанционното наблюдение и полевите инструменти. Този опит обяснява дизайнерските решения, като например избира физически контролясна четливост, заден магнит и компактно тяло, което, без да се хвали, Работи, когато ви е необходимо.Независимо дали сте професионалист, студент по инженерство или майстор, това е универсален инструмент, който няма да заема много място в раницата ви.
Друг плюс е, че PocketPD действа и като Тестер за PD профилиТова е полезно за валидиране на зарядни устройства и кабели и за проверка на това, за което преговаряте във всеки отделен случай. Тази функция за двойно захранване/тестер е особено практична в учебни лаборатории и комплекти за поддръжка, където времето е от съществено значение и не искате да носите половин рафт с оборудване.
Производство, контрол на качеството и материали
Производството и монтажът се извършват от ElecrowСпециалистите по гъвкави печатни процеси са ускорили разработката чрез множество итерации. Всяка единица преминава през тест за функционалност преди да тръгнете, за да се уверите, че пристига в перфектно състояние от фабриката, нещо, което, когато говорим за захранване, се забелязва още от първата употреба.
Опаковките са се стремили да намалят отпадъците, без да жертват защитата. избягване на излишна пянаКорпусът и копчето са отпечатани на 3D принтер с високотемпературен филамент, за да издържат на топли среди и дълги сесии, практично и устойчиво решение в съответствие с отворения дух.
Логистика и наличност
След всяка производствена партида, доставките се насочват през партньора за изпълнение на поръчки на Crowd Supply, Mouser Electronicsза глобално разпространение. Ако се интересувате да следите последните новини, екипът обяви подобрена версия и споделяйте напредъка и актуализациите чрез каналите на проекта, за да не пропуснете нищо.
Зрялост на проекта, рискове и развитие
Дизайнът е преминал през няколко кръга на разработка, за да гарантират здравина и надеждностОсновната функционалност е стабилна от известно време, а актуализациите на фърмуера се фокусират върху подобрения в контрола и потребителско изживяване. Що се отнася до доставките, има гъвкава спецификация на материалите, която намалява въздействието на потенциалния недостиг на запаси от ключови компоненти.
Както при всеки електронен продукт, Винаги има известен риск.Въпреки това, тук са взети превантивни мерки и е валидирано с успешен предпроизводствен цикъл. На потребителско ниво, най-големият реален „риск“ е свързването му с несъвместимо зарядно устройство/кабел; ето защо подчертаваме: Изберете правилното захранване и кабел да се насладите на пълния му потенциал.
PPS, PD и бързо зареждане: изясняване на понятията
В зоопарка на стандартите за натоварване, PD и QC са най-известни. USB захранване Това е чадърът, който позволява висока мощност през USB-C (до 100W в класическите версии), с предварително дефинирани профили и, от PD 3.0 насам, режимът... PPS за фина настройка, Вместо това, Бързо зареждане (Qualcomm) е патентована технология за бързо зареждане на мобилни телефони; последните версии са подобрили съвместимостта с PD, но фокусът им не е върху това да действат като power bank.
Предимството на PPS пред фиксираните профили се състои в намаляване на загубите и топлината като поискате точно това, което е необходимо във всеки даден момент. За батериите това означава по-малко термично натоварване и по-дълъг живот; за инструмент като PocketPD, означава фин контрол на височината на звука без вмъкване на допълнителни конвертори, които усложняват комплекта.
Съвети за съвместимост и оборудване, което поддържа PPS
На пазара се появяват все повече зарядни устройства и power bank с PPS. В допълнение към вече споменатите от Anker, Ugreen или Baseus, няколко смартфона от висок клас (като например последните модели на Samsung Galaxy) и съвременните лаптопи го поддържат, което помага на производителите на зарядни устройства да включат режима в своите устройства. Въпреки това Винаги проверявайте техническите спецификации. за да се уверите, че разполагате с интересуващия ви диапазон 3,3–11 V или 3,3–21 V и необходимия ток.
Ако свържете източник, който не е PPS, PocketPD ще превключи към 5V PDOМожете да работите с 5V товари и да настройвате наличните профили, но ще загубите магията на динамичното регулиране на напрежението. Това е напълно използваемо за 5V електроника, но ако целта ви е нормално между 3,3 и 20/21 V На стъпки от 20 mV определено ще ви е необходим PPS.
Само за да се избегне объркване: GPD Pocket не е PocketPD
В мрежата ще видите препратки към GPD джобТова е 7-инчов мини-лаптоп с Windows 10, процесор Atom x7, 8 GB RAM, eMMC памет, WiFi-AC, USB-A/C и microHDMI портове. Интересно устройство по отношение на размер и дизайн, но... Това не е свързано с PocketPD Освен името, ако търсите програмируемо USB-C захранване с PPS, фокусирайте се върху PocketPD; ако искате мини-компютър, тогава да, GPD Pocket е съвсем друга история.
Между другото, този лаптоп се откроява със своето алуминиево шаси, IPS сензорен екран с резолюция 1920×1200, батерия с капацитет 7000 mAh и компактна клавиатура с тракпоинт, но... Няма нищо общо с това с функциите на захранване, защити или договаряне на PD, които ни интересуват тук.
PocketPD съчетава фино управление на напрежението и тока чрез PPS, цялостни защити, ясен интерфейс, гъвкава свързаност и подход с отворен код, който насърчава ученето, модификацията и подобренията. Със съвместимо USB-C PD 3.0+ зарядно/кабел, Носиш банков фонтан в джоба си Готови за лабораторни занятия, лекции или работа на терен, със спокойствието на внимателното производство и общност, която тласка проекта напред.
