В процессе работы над светодиодными конструкциями на высоте возникла необходимость в компактном и безопасном инструменте для проверки монтажа и отсутствия коротких замыканий. Требовался портативный лабораторный блок питания с возможностью ограничения тока. Поиск готовых решений не увенчался успехом, поэтому было принято решение разработать собственное устройство, которым я и хочу поделиться.
Сердце устройства: модуль питания XY-SK80
Основным компонентом стал китайский модуль XY-SK80. Этот DC-DC преобразователь принимает на вход постоянное напряжение от 6 до 36 Вольт и способен регулировать его на выходе в широком диапазоне от 0.6 до 36 В. Его ключевые характеристики — выходной ток до 5 Ампер и максимальная мощность 80 Ватт. Несмотря на некоторую неудобность управления, обусловленную экономией производителя на элементах интерфейса, модуль демонстрирует отличную работу. Даже встроенный вентилятор активируется лишь при серьезной нагрузке, что говорит об эффективном теплоотводе.
Гибкая аккумуляторная система
В качестве источника энергии были выбраны популярные литиевые элементы формата 18650. Поскольку наиболее востребованным выходным напряжением являлось 12В, хотелось минимизировать потери на преобразовании. Вместо сборки аккумулятора на фиксированное напряжение (3S или 4S), что потребовало бы отдельной платы защиты (BMS) и специализированного зарядного устройства, была реализована оригинальная схема с переключателем. Этот переключатель позволяет менять конфигурацию четырех банок с последовательного соединения на последовательно-параллельное.
В режиме «4 последовательно» аккумуляторная сборка подает питание на модуль XY-SK80. В режиме «4 параллельно» та же самая сборка подключается к модулю Power Bank. Это элегантное решение сразу решает несколько задач: модуль Power Bank отображает оставшийся заряд (в блоке питания настроена только защита от глубокого разряда), обеспечивает зарядку аккумуляторов от распространенных портов (Type-C, Micro USB, Apple Lightning) и, что важно, устраняет необходимость в BMS — балансировка ячеек происходит автоматически за счет их параллельного соединения в режиме зарядки.
Преодоление технических рисков
Существовали опасения по поводу возможных рисков при переключении конфигурации. Главной угрозой была подача на вход блока питания напряжения, отличного от ожидаемых 3.7В (в параллельном режиме), что могло бы вывести его из строя.
Обратите внимание: Ремонт блока питания, низкое напряжение.
Также существовал риск короткого замыкания при несинхронном срабатывании переключателей, когда часть банок могла оказаться в одной конфигурации, а часть — в другой. Однако на практике, благодаря продуманной механической связи, система показала абсолютную надежность за две недели активного использования.
Для переключения были использованы 4 перекидных выключателя на 2 контакта, жестко соединенные между собой пластиковой планкой на клею. Аккумуляторы сделаны съемными для удобства обслуживания и транспортировки.
Итоговый функционал и возможности
В результате получилось многофункциональное устройство, объединяющее в себе:
- Лабораторный блок питания с регулируемым напряжением 0.6–36В, током до 5А и мощностью до 80Вт.
- Мощный Power Bank, заряжаемый от любого USB-кабеля и способный питать USB-устройства.
Емкости аккумулятора хватает на десятки минут работы на максимальной мощности, что вполне достаточно для полевых задач. Кроме того, появилась возможность заряжать в «полевых условиях» аккумуляторы с нестандартным напряжением.
Недостатки и пути улучшения конструкции
Концепция устройства доказала свою работоспособность, однако текущее исполнение корпуса имеет ряд недостатков, которые стоит учесть в будущих версиях:
Необходим защитный кожух или наплыв для органов управления, чтобы случайные нажатия в кармане не активировали режим настройки блока питания.
Острые углы корпуса неудобны при ношении, их следует скруглить, а сам корпус сделать более обтекаемым.
Требуется проушина или карабин для крепления на ремне или одежде — падение устройства с высоты может быть фатальным.
Полезными дополнениями стали бы магнит для фиксации на металлических поверхностях и встроенный COB-светодиод, превращающий устройство в мощный фонарик.
Внутреннюю компоновку и разводку проводов нужно оптимизировать — в текущей версии держатель аккумуляторов с трудом помещается на свое место.
Эта самоделка, несмотря на мелкие недочеты, оказалась чрезвычайно полезным инструментом, сэкономившим значительное количество времени. Я делюсь этой идеей, поскольку в открытом доступе не нашел аналогичных готовых решений.
Больше интересных статей здесь: Гаджеты.
Источник статьи: Карманный лабораторный блок питания.