Schaltnetzteil für Teststände 0-32V USB-C

Kompaktes USB-C-Schaltnetzteil für Testbänke

Entwickelt habe ich ein Open-Source-Schaltnetzteil für den Test von Geräten unter Last auf der Testbank (DUT). Das Gerät bezieht Strom über USB-C Power Delivery bis zu 100 W und liefert 0–32 V bei 3 A, mit Spannungsrauschen <30 mV pp und Stromrauschen <2 mA RMS. Gesteuert über MCU via USB mit einer Python-Bibliothek, unterstützt es SCPI und eigene Algorithmen. Keine galvanische Trennung – der Fokus liegt auf Kompaktheit und Integration in Testbänke.

Strukturell steuert ein USB-Host (PC oder SBC) den MCU, der den Type-C-Adapter und die DUT-Last verwaltet. Der PLD-Stecker kombiniert Strom-Ein-/Ausgänge, USB und MCU-Schnittstellen. Schutzfunktionen: OVP, OPP, OCP (Reaktionszeit <10 ms bei Iload > 2×Iresp), Übertemperatur.

Integration in Testbänke

In Testbänken wird das Netzteil direkt im Fixture montiert. Die Stromversorgung des DUT erfolgt über Board-to-Board-Stecker oder Kabel. Mehrere Einheiten können für Mehrspannungs-Tests oder mit integriertem Steuer-PC installiert werden.

Wichtige Szenarien:

• Montage am Rückpanel mit Steckerzugang.
• Kaskadierte Stromversorgung über Querverbindungen.
• Mehrkanal-Konfiguration (mehrere Netzteile).
• Eingebauter PC mit USB-Zugang am PLD.

Automatisierung: voreingestellte Algorithmen, Ereignisauslöser, Abschaltung bei Überschreitung des Stroms. Keine manuellen Bedienelemente – minimiert menschliche Fehler in der Fernproduktion.

Desktop-Nutzung

Für Entwickler ersetzt das Gerät sperrige Lab-Netzteile. Einrichtung über Konsole, Jupyter oder SmuView. Ein einziger Knopf für Ein-/Ausschalten, LED-Statusanzeigen. Ausgang über 4-mm-Bananenstecker.

Vorteile:

• Kompaktheit ohne Display (ähnlich wie Logikanalysatoren).
• Auflösung der Sollwerte: 10 mV (V), 1 mA (I).
• Genauigkeit der Sollwerte: <0,1 % + 30 mV (V), <0,1 % + 5 mA (I).
• Messungen: V, I, P mit 10 mV/1 mA Auflösung, Genauigkeit <0,1 % + Offset.

Optional: Modul mit Display und Drehgeber.

Detaillierte Spezifikationen

Elektrische Parameter

| Parameter | Wert |

|----------|------|

| Eingang | USB-C PD 100 W |

| Ausgang | 0–32 V, 3 A, 96 W |

| Spannungsrauschen | <30 mV pp |

| Stromrauschen | <2 mA RMS |

| Lastregelung (10–90 %) | V: <0,1 % + 20 mV, I: <0,1 % + 5 mA |

| Netzregelung (±10 %) | V: <0,1 % + 20 mV, I: <0,1 % + 5 mA |

| Erholungszeit | <200 µs |

| Überschwingen beim Ausschalten | <100 mV |

Schutzfunktionen und Steuerung

• OVP/OPP/OCP: einstellbar, OCP <10 ms.
• Schnittstellen: USB-B, SCPI, MCU-Ports für Anpassungen.
• Bauweise: passiver Kühlkörper, Gewindelöcher, USB-C/B, Bananenstecker, PLD-Stecker.

Wichtige Highlights

• Bankstabilität: Lastregelung <0,1 % + Offset, Erholung <200 µs – entscheidend für automatisierte Zyklen.
• Open-Source: Hardware/Software in Python, MCU-Firmware-Änderungen.
• Kompaktheit: Integration in Fixtures ohne Display, Mehrgeräte-Konfigs.
• Messungen: <0,1 % Genauigkeit für Echtzeit-Überwachung von V/I/P.
• Roadmap: Feedback sammeln, Tests, Crowdfunding auf CrowdSupply, Werkzeugserie (Programmierer, DAQ).

— Editorial Team