Модуль комбинированного питания для беспаечных макетных плат с поддержкой протоколов быстрой зарядки USB Power Delivery (PD) и Quick Charge (QC).
.jpg)
Breadboard Power QC/PD — это компактное, универсальное устройство, призванное решить проблему питания прототипов на беспаечных макетных платах. Традиционные лабораторные блоки питания громоздки и требуют ручной настройки, а дешевые китайские модули питания макеток ограничены жесткими рамками 5 В и 3,3 В при малом токе.
Данный проект объединяет современные технологии быстрой зарядки по протоколу USB Type-C (QC/PD), высокую точность линейных стабилизаторов и широкие возможности импульсных DC-DC преобразователей. Модуль подключается напрямую в боковые шины макетной платы и предоставляет инженеру независимые каналы питания для цифровой логики, микроконтроллеров и аналоговых микросхем (двуполярное питание ±15 В).
- Входной интерфейс: USB Type-C (с поддержкой PD 3.0 / QC 3.0)
- Интерфейс подключения: Двухрядные штыревые разъемы с шагом 2,54 мм (под стандартные шины макетных плат)
- Доступные каналы и напряжения:
- Силовой регулируемый канал (
VBUS): 5 В / 9 В / 12 В / 15 В / 20 В (определяется триггером) - Канал питания логики (
3.3Vout): +3,3 В (малошумящий линейный LDO-стабилизатор) - Канал отрицательного плеча (
-15out): -15 В (импульсный инвертирующий преобразователь)
- Силовой регулируемый канал (
Полная принципиальная электрическая схема модуля:
-
Узел триггера быстрой зарядки: Выполнен на специализированной микросхеме CH224K. Она ведет переговоры с внешним источником питания (адаптером) через линии
CC1/CC2и «вытягивает» нужное напряжение на шинуVBUS. Конфигурация задается DIP-переключателемSA2. - Линейный LDO-стабилизатор (+3,3 В): Построен на базе микросхемы LD1086DT33TR (в корпусе TO-252) с входными и выходными фильтрующими конденсаторами емкостью 10 мкФ.
-
Импульсный инвертор (-15 В): Выполнен по инвертирующей схеме на ШИМ-контроллере MC34063AG-S08-R без внешнего ключа. Частота работы генератора задается емкостью
$C_1 = 2{,}2\text{ нФ}$ ($\approx 97{,}5\text{ кГц}$ ).
Для защиты электроники и удобства использования был спроектирован двухсоставной защитный пластиковый корпус в среде КОМПАС-3D (соединение деталей по системе шип-паз):
.png)
Детали корпуса (крышка и подложка) оптимизированы под аддитивное производство методом FDM-печати на 3D-принтере (файлы .stl для печати находятся в папке mechanical/enclosure/).
Устройство было успешно спаяно и прошло тестирование:
В ходе верификации с помощью цифрового осциллографа была подтверждена стабильность работы встроенного генератора инвертора и непрерывный режим работы силовой индуктивности:
- Осциллограмма C1 (слева): Подтверждает рабочую частоту переключения преобразователя 97,5 кГц (в пределах допустимой нормы в 100 кГц).
- Осциллограмма L1 (справа): Подтверждает правильный выбор индуктивности 220 мкГн, обеспечивающий стабильный непрерывный ток дросселя без ухода в режим разрывных токов.
CFG1 |
CFG2 |
CFG3 |
Выходное напряжение VBUS |
|---|---|---|---|
| 1 | — | — | 5 В |
| 0 | 0 | 0 | 9 В |
| 0 | 0 | 1 | 12 В |
| 0 | 1 | 1 | 15 В |
| 0 | 1 | 0 | 20 В |
Примечание: «1» означает разомкнутое состояние переключателя (высокий уровень за счет подтяжки к VDD), «0» — замкнут на GND.
Положение SA1 |
Положение SA3 |
Напряжение на левой шине X2 |
Напряжение на правой шине X3 |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | +3,3 В | -15 В |
| 0 | 1 | +3,3 В | +3,3 В |
| 0 | 0 | VBUS (от триггера) |
VBUS (от триггера) |
| 1 | 0 | VBUS (от триггера) |
-15 В |
Репозиторий имеет четкую модульную структуру. Перейдите в интересующий вас раздел по ссылкам ниже для ознакомления с исходными материалами:
- 📁
/electronics— Аппаратная часть проекта. Содержит исходные файлы схемы и платы в формате EasyEDA, а также подпапкуverificationс подробными математическими расчетами обвязки преобразователя и осциллограммами тестов. - 📁
/mechanical— Механическая часть и корпус. Содержит исходные параметрические модели деталей корпуса в КОМПАС-3D (.m3d,.a3d) и готовые файлы для 3D-печати на FDM-принтере (.stl). - 📁
/production— Файлы для самостоятельной сборки и заказа. Содержит архив Gerber-файлов для завода (gerber.zip), перечень элементов для закупки компонентов (BOM.xlsx) и чертежи в формате PDF. - 📁
/docs— Техническая документация. Содержит глубокое описание физики работы схемы устройства, таблицы истинности переключателей и подпапкуdatasheetsс оригинальной документацией на используемые микросхемы.
Copyright (c) 2026 Айрат Ялалетдинов
Этот исходный документ описывает открытое аппаратное обеспечение (Open Hardware) и распространяется под лицензией CERN-OHL-P v2. Вы можете распространять и изменять этот исходный документ, а также производить на его основе продукты в соответствии с условиями лицензии CERN-OHL-P v2 (https://cern.ch/cern-ohl).
Этот исходный документ распространяется БЕЗ КАКИХ-ЛИБО ЯВНЫХ ИЛИ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫХ ГАРАНТИЙ, ВКЛЮЧАЯ ГАРАНТИИ ТОВАРНОЙ ПРИГОДНОСТИ, УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНОГО КАЧЕСТВА ИЛИ СООТВЕТСТВИЯ КОНКРЕТНЫМ ЦЕЛЯМ. Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями CERN-OHL-P v2 для получения подробной информации.