Le RP2040 d'Avery Louie

Aug 23, 2023

L'ingénieur Avery Louie a construit un outil pratique pour transformer une connexion USB Power Delivery (USB-PD) en une alimentation haute tension pour une variété d'utilisations - augmentant la sortie jusqu'à 300 V via un convertisseur flyback.

"[C'est] un USB-PD que personne ne voulait ou n'a demandé. Cependant, j'en avais besoin d'un", plaisante Louie à propos de son projet. "Quand je dis haute tension, je ne veux pas dire 20 V, je veux dire environ 300 V, pour les besoins en courant continu haute tension comme l'électrophorèse ou l'électromouillage. C'est un projet gratuit et peu pratique, puisque vous pouvez acheter une alimentation électrique pour électrophorèse pour environ 100 $. Cependant, je voulais faire une conception plus [compliquée], et j'avais "besoin" d'un circuit imprimé de test pour ma plaque chauffante, alors j'ai fait ça."

La construction, portée à notre attention par Adafruit, est conçue autour de la norme USB Power Delivery (USB-PD) - qui permet une sortie jusqu'à 48V jusqu'à 5W. Bien que ce soit une quantité décente de punch pour piloter quelque chose comme un ordinateur portable, ce n'est toujours pas suffisant pour les besoins de Louie, ce qui signifie que la carte doit héberger du matériel supplémentaire.

"Je voulais utiliser un convertisseur flyback pour profiter de l'isolation inhérente du transformateur", explique Louie. "La sortie 300V n'est pas référencée à la terre, ce qui la rend beaucoup plus sûre car vous devez toucher les deux fils pour être zappé (cela fera mal). Pour maintenir l'isolation, la tension de sortie ne peut pas être détectée directement (avec un conducteur). Pour la sécurité , j'ai ajouté une résistance de fuite de haute valeur aux capuchons de sortie, afin qu'ils se déchargent en dessous du seuil de tension dangereuse dans une minute ou deux après la désactivation de l'alimentation."

La conception de la carte finie comprend deux ports USB et un connecteur BNC. L'un des deux ports USB se connecte au contrôleur USB-PD et fournit l'alimentation globale, tandis que l'autre se connecte à un microcontrôleur central Raspberry Pi RP2040 - la même puce pilotant le populaire Raspberry Pi Pico - pour permettre de configurer l'alimentation et flasher le nouveau firmware. Le connecteur BNC, quant à lui, gère la sortie haute tension.

"Je n'ai jamais utilisé [un RP2040] (ou MicroPython) mais ils ont un assez bon guide de conception de matériel et cela semblait assez simple pour une conception unique", écrit Louie. "Étonnamment, la soudure du QFN s'est bien déroulée et le chargeur de démarrage USB a parfaitement fonctionné, ce qui est une expérience inhabituelle et totalement délicieuse.

"La mise en place avec le RP2040 a été tout aussi délicieuse - en utilisant le REPL, il est facile d'interroger les appareils sur I2C et de s'assurer que tous mes boutons, etc. sont correctement connectés en quelques minutes seulement. Il était également facile d'écrire des scripts pour rapidement testez l'alimentation électrique. Je vois beaucoup de raisons d'utiliser cela à l'avenir."

La rédaction complète du projet de Louie, y compris quelques notes sur la manière d'éviter les chutes de tension et les surtensions à l'étape de sortie, est disponible sur son blog ; les fichiers de conception du projet ont été publiés sur GitHub sous une licence open source non spécifiée.