RP2040 de Avery Louie

May 14, 2023

El ingeniero Avery Louie ha creado una herramienta útil para convertir una conexión USB Power Delivery (USB-PD) en una fuente de alimentación de alto voltaje para una variedad de usos, elevando la salida hasta 300 V a través de un convertidor flyback.

"[Es] un USB-PD que nadie quería ni pedía. Sin embargo, necesitaba uno", bromea Louie sobre su proyecto. "Cuando digo alto voltaje, no me refiero a 20 V, me refiero a alrededor de 300 V, para necesidades de CC de alto voltaje como electroforesis o electrohumectación. Este es un proyecto gratuito y poco práctico, ya que puede comprar una fuente de alimentación de electroforesis por alrededor de $ 100. Sin embargo, quería hacer un diseño más [complicado] y 'necesitaba' una PCB de prueba para mi placa calefactora, así que hice esto".

La construcción, que Adafruit nos informó, está diseñada en torno al estándar USB Power Delivery (USB-PD), que permite una salida de hasta 48 V a un máximo de 5 W. Si bien esa es una cantidad decente de empuje para manejar algo como una computadora portátil, aún no es suficiente para los propósitos de Louie, lo que significa que la placa debe albergar hardware adicional.

"Quería usar un convertidor flyback para aprovechar el aislamiento inherente del transformador", explica Louie. "La salida de 300 V no está referenciada a tierra, lo que la hace mucho más segura, ya que tiene que tocar ambos cables para recibir descargas (esto duele). Para mantener el aislamiento, el voltaje de salida no se puede detectar directamente (con un conductor). Por seguridad , agregué una resistencia de purga de alto valor a las tapas de salida, por lo que se descargarán por debajo del umbral de voltaje peligroso dentro de uno o dos minutos después de desactivar el suministro".

El diseño de la placa terminada incluye dos puertos USB y un conector BNC. Uno de los dos puertos USB se conecta al controlador USB-PD y proporciona la alimentación general, mientras que el otro se conecta a un microcontrolador central Raspberry Pi RP2040, el mismo chip que impulsa el popular Raspberry Pi Pico, para brindar la capacidad de configurar el suministro y flashear nuevo firmware. El conector BNC, mientras tanto, maneja la salida de alto voltaje.

"Nunca he usado [un RP2040] (o MicroPython), pero tienen una guía de diseño de hardware bastante buena y parecía lo suficientemente simple como para hacer una sola toma del diseño", escribe Louie. "Sorprendentemente, soldar el QFN se realizó sin problemas y el cargador de arranque USB funcionó a la perfección, lo cual es una experiencia inusual y totalmente encantadora.

"La puesta en marcha con el RP2040 ha sido igualmente agradable: con REPL, es fácil consultar dispositivos a través de I2C y asegurarme de que todos mis botones, etc., estén conectados correctamente en solo unos minutos. También fue fácil escribir scripts para pruebe la fuente de alimentación. Puedo ver muchas razones para usar esto en el futuro".

El artículo completo del proyecto de Louie, que incluye algunas notas sobre cómo evitar caídas de tensión y sobretensiones en la etapa de salida, está disponible en su blog; los archivos de diseño del proyecto se han publicado en GitHub bajo una licencia de código abierto no especificada.