如何自己DIY一臺(tái)精美的臺(tái)式電源

給大家展示一個(gè)強(qiáng)大的DIY項(xiàng)目：臺(tái)式電源。除了使用的 PSU 是從舊的 Ender 3 打印機(jī)中提取的外，所有東西都完全是從頭開始制作的。

這個(gè)項(xiàng)目中使用 ZK-4KX DC-DC 降壓升壓轉(zhuǎn)換器模塊：一個(gè)電壓范圍為 0.5–30V 和 4A 的可調(diào)穩(wěn)壓電源模塊。它可用于許多與電源相關(guān)的應(yīng)用，例如太陽能電池充電，用作驅(qū)動(dòng)高功率 LED 的升壓轉(zhuǎn)換器，甚至用于創(chuàng)建臺(tái)式電源。

ZK-4X 需要一個(gè) 0 到 30V 的模塊，提供穩(wěn)壓或升壓的電壓和電流;因此，這里需要添加一個(gè)電源，我們能夠從 Ender 3 3D 打印機(jī)中恢復(fù)它。該電源是一個(gè) 24V、10A SMPS。

創(chuàng)建了一個(gè)具有磁通電容器設(shè)計(jì)的 PCB，以為我們的項(xiàng)目添加一些視覺元素。它有幾個(gè) SMD LED，可以像磁通電容器一樣連續(xù)顯示動(dòng)畫。Attiny85 微控制器驅(qū)動(dòng)所有 LED，SMPS 24V 電源為該 PCB 供電。

添加了一個(gè)帶有保險(xiǎn)絲座的 Power INLET 盒，以及一些香蕉針連接器和其他東西，這些都在 Instructables 中列了清晰的表單，讓我們開始搭建吧。

所需材料

下面這些是這個(gè)DIY項(xiàng)目中使用到的材料：

定制 PCB（由 PCBWAY 提供）

ZK-4KX DC DC 降壓升壓模塊

24V 10A 開關(guān)電源

Attiny85

綠色 0603 封裝 LED

10K 電阻器 0805 封裝

8205S MOSFET 集成電路

ON OFF 開關(guān) 6 針

ON OFF 撥動(dòng)開關(guān) SPDT 旋鈕型

香蕉針連接器，公頭和母頭

電源入口：240V 10A

電阻器 1K 2512 封裝

7V - 26V DC DC 降壓模塊 5V 輸出

第1步：DC-DC降壓升壓模塊

該項(xiàng)目的核心是 ZK-4KX DC DC 降壓升壓轉(zhuǎn)換器，這是一款 0.5–30V 4A 電源模塊可調(diào)穩(wěn)壓電源，具有 LCD 可顯示輸入/輸出電壓、輸出電流、輸出功率、輸出容量/輸出時(shí)間，以及許多關(guān)鍵特性，如 88% 的良好轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定的 3A 輸出電流、 輸入和輸出反向保護(hù)等。

規(guī)格：

輸入電壓：5.0–30 伏

輸出電壓：0.5–30 伏

輸出電流：可長期穩(wěn)定工作在3A，在增強(qiáng)散熱下可達(dá)4A

輸出功率：自然散熱，35W;加強(qiáng)散熱，50W

電壓顯示分辨率：0.01V

當(dāng)前顯示分辨率：0.001A

轉(zhuǎn)換效率：約 88%

軟啟動(dòng)：是（大功率時(shí)，啟動(dòng)時(shí)負(fù)載模塊可能會(huì)失效）

保護(hù)機(jī)制：輸入防反接

輸出：防反向灌溉

輸入欠壓保護(hù)（4.8–30 V 可調(diào)，默認(rèn) 4.8 V）

輸出過壓保護(hù)（0.5–31 V 可調(diào)，默認(rèn) 31V）

輸出過流保護(hù) 0-4.1A（可調(diào)，默認(rèn) 4.1A）

過功率保護(hù)（0-50w可調(diào)，默認(rèn)50W）

過熱保護(hù)（80-110°C 可調(diào)，默認(rèn) 110°C）

超時(shí)保護(hù)（0–100 小時(shí)可調(diào)，默認(rèn)關(guān)閉）

超大容量保護(hù)（0–60 ah 可調(diào)，默認(rèn)關(guān)閉）

工作頻率：180 kHz

如何使用：

該設(shè)備通過為其輸入端子供電來運(yùn)行，但是為了打開輸出端子，必須點(diǎn)擊 Rotary Encoder 按鈕。輸出端子的電壓可以通過使用旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行設(shè)置。

SET 按鈕有兩個(gè)主要功能，分別是：按一次表示已使用的 Ah 量，按兩次表示負(fù)載已使用的 A 量。第三次點(diǎn)擊將其更改回負(fù)載消耗的 mA，第四次點(diǎn)擊顯示負(fù)載消耗的 W 。

U/I 按鈕用于設(shè)置電壓和恒定電流。可以看出，輸出電壓值的某個(gè)數(shù)字在閃爍。向左和向右旋轉(zhuǎn)編碼器以調(diào)整大調(diào)和小調(diào)。短按旋轉(zhuǎn)編碼器以選擇要設(shè)置的輸出電壓位。設(shè)置完成后，按 U/I 鍵 2 次返回正常界面。或停止運(yùn)行 10 秒后自動(dòng)返回正常界面。

*附件：介紹手冊(cè).pdf

第 2 步：選擇電源

使用舊的 3D 打印機(jī) （Ender 3） 的 24V/10A 電源作為我們的電源，該電源為 24V 伺服電機(jī)供電。鑒于 ZK-4KX 模塊只允許高達(dá) 30V 的電壓，因此 24V PSU 非常適合這種情況。

更具體地說，這種供應(yīng)是由 Chengliang 制造的;它是一個(gè) 360W 24V PSU，最大輸出電流為 15A，但我只能在 10V 下從中提取最大 24A 的電流。但是，它可以完美地作為我們項(xiàng)目的 PSU。

它甚至還有一個(gè)集成風(fēng)扇來冷卻 PSU 的內(nèi)部組件。

除了 PSU 之外，還拆除了 ender 3 的電源入口，將其用作臺(tái)式電源項(xiàng)目的 PSU 入口。

第 3 步：3D打印設(shè)計(jì)

臺(tái)式電源的主體由三個(gè)主要部分組成，這些部分相互連接以形成一個(gè)單一的內(nèi)聚體。

ZK-4KX 轉(zhuǎn)換器模塊和四個(gè)香蕉針母插座被添加到輸出部分，該部分的正面也有一個(gè)開關(guān)旋鈕。

然后是 Power In 部分，其中包含 Power INLET 插座。

此外，在輸出側(cè)部分和部分電源之間連接，有一個(gè)將兩個(gè)部分連接在一起的中間部分。

在輸出部分和電源部分內(nèi)部使用了一些安裝肋，以便在將 PSU 添加到設(shè)置后將其固定到位。

此外，在 Middle 和 Power IN 部分的正面添加了定制 PCB。在此 PCB 上，將放置 LED 以創(chuàng)建一個(gè)以磁通電容器為模型的美觀燈板。

這些模型是使用 Fusion360 創(chuàng)建的，并使用三種不同的 PLA 顏色（白色、灰色和黑色）進(jìn)行 3D 打印。

*附件：3D打印資料.7z

第 4 步：磁通量電容器

磁通電容器電路最初設(shè)計(jì)時(shí)，與我?guī)啄昵八龅脑柬?xiàng)目相比，有一個(gè)重大變化：我們?cè)黾恿宋鍌€(gè)負(fù)載，而不是原來的四個(gè) LED 負(fù)載。

為了給三個(gè)并聯(lián)的 LED 供電，在這個(gè)例子中增加了 5 個(gè) N 溝道 MOSFET （8205S）。Attiny85 的 I/O 引腳通過電阻器連接到每個(gè) MOSFET 的柵極。

該器件通過連接到 VCC 的按鈕開關(guān)打開或關(guān)閉。為了進(jìn)一步限制流向 LED 的電流，在這種情況下，我們包括一個(gè)負(fù)載電阻器。一個(gè) 1K 電阻器被用于 2512 的封裝中。

至于 PCB 輪廓，使用 Cad 文件中制作的布局來制作電路板輪廓并定位安裝孔。

然后設(shè)計(jì) PCB，并將每個(gè)組件放置在板上。LED 呈 Y 形放置，類似于磁通電容器。

第 5 步：PCB板制作

完成 PCB 設(shè)計(jì)后，導(dǎo)出 Gerber 數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到 PCBWAY 進(jìn)行打板。我們訂購了白色絲網(wǎng)印刷 LED 板，下訂單后，一周內(nèi)就收到了 PCB，PCB 質(zhì)量非常好。

第 6 步：PCB 組裝過程

PCB 組裝過程首先向每個(gè)元件焊盤添加焊膏，將每個(gè) SMD 元件放置在適當(dāng)?shù)奈恢煤髮?duì)其進(jìn)行組裝，之后，將電路板放在 PCB 熱板回流熱板上，這會(huì)將 PCB 的溫度從下方提高到焊膏熔化的程度，從而允許將組件焊接到它們的焊盤上。最后，將 Push Switch 和 DIP8 Socket 放在適當(dāng)?shù)奈恢茫⑹褂美予F焊接相應(yīng)的焊盤。

第 7 步：CODE 和燒錄過程

這是我們用于此項(xiàng)目的基本代碼，Attiny85 的五個(gè) I/O 引腳（D0、D1、D2、D3、D4）連接到正在使用的五個(gè)輸出中的每一個(gè)。

這是一張追逐草圖，它展示了一種波浪狀的運(yùn)動(dòng)，其中光線似乎通過依次一個(gè)接地切換 LED 來來回移動(dòng)。

int pinsCount=5; // declaring the integer variable pinsCountint pins[] = {0,1,2,3,4}; // declaring the array pins[]void setup() {pinMode(0, OUTPUT);pinMode(1, OUTPUT);pinMode(2, OUTPUT);pinMode(3, OUTPUT);pinMode(4, OUTPUT);}void loop() {for (int i=0; idigitalWrite(pins[i], HIGH); // switching the LED at index i ondelay(70); // stopping the program for 100 millisecondsdigitalWrite(pins[i], LOW); // switching the LED at index i off}for (int i=pinsCount-1; i>0; i=i-1){ // chasing left (except the outer leds)digitalWrite(pins[i], HIGH); // switching the LED at index i ondelay(70); // stopping the program for 100 millisecondsdigitalWrite(pins[i], LOW); // switching the LED at index i off}}

（左右移動(dòng)查看全部內(nèi)容）

燒寫過程

在這里，首先將 Attiy85 安裝在擴(kuò)展板的 DIP8 Socket 上。（請(qǐng)注意，ISP Shield 上的 Arduino Nano 上閃爍了 ISP 草圖。通過轉(zhuǎn)到以下鏈接為 Arduino 安裝 Attiny85 Core 文件：https://github.com/SpenceKonde/ATTinyCore

安裝并設(shè)置核心文件后，轉(zhuǎn)到工具菜單并選擇板載的 Attiny85。將 B.O.D 設(shè)置為 1.8V，并選擇編程器為“Arduino as ISP”。然后燒錄 bootloader，燒錄最多需要 30 秒。燒錄引導(dǎo)加載程序后，從 sketch 菜單中選擇 “Upload using programmer” 將草圖上傳到 Attiny85。ISP 刷機(jī)方式不支持常規(guī)上傳方式。

第 8 步：磁通電容器板的電源

我們使用 DC-DC Buck 轉(zhuǎn)換器模塊，該模塊在 7–26V 下運(yùn)行，可提供恒定的 5V，從 24V 電源為磁通電容器（5V 器件）供電。使用烙鐵為模塊的輸入和輸出添加電線，然后將 DC DC Buck 模塊的輸出線連接到磁通電容器板的 VCC 和 GND。

第 9 步：基本設(shè)置

先將電源入口的帶電、中性線和地線添加到 PSU Live 中性線和接地端口，使用萬用表測(cè)量 SPMS 的輸出，以查看設(shè)置是否正常工作。接下來，我們將 DC-DC 模塊的輸入線連接到電源的 GND 和 24V + 端口。磁通電容器板以這種方式供電。

以類似的方式添加了 ZK-4KX 模塊與 24V+ 和 GND 的輸入連接。將萬用表的正負(fù)極探頭連接到 ZK-4KX 模塊的輸出連接器，以測(cè)量 ZK-4KX 板的輸出電壓。當(dāng) Power Inlet 開關(guān)打開時(shí)，ZK-4KX 和磁通電容器似乎都可以正常工作。轉(zhuǎn)動(dòng) ZK-4KX 模塊的旋鈕，看到萬用表顯示的讀數(shù)與模塊屏幕上顯示的讀數(shù)相同。

設(shè)置好了之后，就可以開始組裝了。

第 10 步：組裝過程：輸出部分

組裝過程從設(shè)置輸出部分并將 ZK-4KX 模塊插入指定的主體插槽開始。

接下來，將香蕉針母連接器插入機(jī)身的四個(gè)孔中，并用提供的 M4 螺母將其擰緊。香蕉引腳有一個(gè)類似墊圈的部分，可以將電線焊接到上面并在上面進(jìn)行連接。為此，通過焊接焊盤將兩個(gè)墊圈連接在一起。然后，添加了額外的電線，將墊圈線組件連接到 ZK-4KX 轉(zhuǎn)換器模塊的輸出端子。

總共創(chuàng)建兩個(gè) washer-wire 組件，每個(gè)組件都位于已插入到輸出部分主體的香蕉引腳后面。香蕉引腳將通過這兩個(gè)墊圈線組件連接到 ZK-4KX 模塊的正負(fù)輸出端子。然后將撥動(dòng)開關(guān)插入并擰緊到身體的指定孔中。接下來，將撥動(dòng)開關(guān)連接到 ZK-4KX 模塊。開關(guān)斷開將模塊輸入連接到電源的正極線。

第 11 步：組裝過程：電源輸入部分

從電源入口開始，用兩個(gè) M3 螺釘固定，開始組裝電源輸入部分。使用 6 個(gè) m2 螺釘（3 個(gè)在底部，3 個(gè)在頂部），然后將中間部分和電源輸入部分連接起來。然后在 Power Input - 中間部分組裝部分的正面，將磁通電容器 PCB 放置在適當(dāng)?shù)奈恢?。磁通電容?PCB 使用四個(gè) M2 螺釘固定到其位置。

第 12 步：最終組裝

帶電的中性線和地線連接到 SMPS 端子以啟動(dòng)最終組裝過程，其中包括將 SMPS 連接到電源輸入部分。然后將 DC-DC 降壓模塊的正負(fù)極連接到 SMPS 的 +24V 和 GND 端子。（磁通電容 PCB 由 DC-DC Buck 轉(zhuǎn)換器供電。把 ZK-4KX 的輸入端子連接到 SMPS 的 24V + 和 GND 輸入。接線完成，把 SMPS 滑入電源輸入部分。在 power input 部分添加了 output 部分，SMPS 介于這兩個(gè)部分之間，使用 6 個(gè) M2 螺釘將兩個(gè)部分連接在一起，組裝完成。

第 13 步：成果展示

這個(gè)項(xiàng)目的結(jié)果是這個(gè) DIY 臺(tái)式電源，它是使用幾個(gè)組件從頭開始組裝而成的。在這里，使用 3D 打印機(jī)回收的 SMPS 為磁通電容器電路和 ZK-4KX 模塊供電。

為了測(cè)試此設(shè)置，通過使用連接到鱷魚夾的香蕉針連接電機(jī)的電源端子來操作 12V 齒輪直流電機(jī)。

以同樣的方式，為我之前的 LED 徽章項(xiàng)目供電，該項(xiàng)目使用 3.4 伏特。該設(shè)備的 50 mA 低消耗顯示在 ZK-4KX 顯示屏上。

ZK-4KX 模塊可用于以恒定電流或電壓驅(qū)動(dòng)各種負(fù)載，同時(shí)監(jiān)控許多參數(shù)，例如功耗、功率、電流和溫度——所有這些都非常有用。

總的來說，這個(gè)項(xiàng)目是成功的，這個(gè)臺(tái)式電源應(yīng)該至少可以使用五六年！

作者：Arnov Sharma

來源：https://www.instructables.com/DIY-Bench-Power-Supply-1/