Návrh a realizace laboratorního zdroje využívajícího protokol USB Power Delivery

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a realizací kompaktního laboratorního napájecího zdroje založeného na technologii USB Power Delivery 3.0 s důrazem na podporu rozšíření PPS (Programmable Power Supply). Po rešerši dostupných řešení a výběru vhodného dodavatele byl vytvořen demonstrační prototyp pomocí vývojového kitu NUCLEO-G0B1RE a shieldu SNK1M1. Na základě získaných poznatků vzniklo vlastní integrované řešení obsahující návrh DPS, firmware, krytování a komunikační rozhraní s PC prostřednictvím SCPI protokolu. Zařízení podporuje plný rozsah PPS v rozmezí napětí 3,3–21 V a proud do 5 A. Charakteristika zdroje byla testována s několika adaptéry, aby se určil jejich vliv na výsledné parametry. Díky flexibilitě a podpoře PPS může sloužit nejen jako laboratorní zdroj, ale i jako nástroj pro analýzu napájecích profilů USB PD adaptérů.

This diploma thesis focuses on the design and implementation of a compact laboratory power supply based on USB Power Delivery 3.0 technology, with emphasis on the support of PPS (Programmable Power Supply) extension. After researching the available solutions and selecting a suitable vendor, a demonstration prototype was created using the NUCLEO-G0B1RE development kit and the SNK1M1 shield. Based on the gained knowledge, a custom integrated solution was created including PCB design, firmware, encapsulation and communication interface with PC via SCPI protocol. The device supports a full range of PPS in the voltage range of 3.3-21 V and current up to 5 A. Its characterization was tested with several adapters to determine their effect on the parameters. Due to its flexibility and PPS support, it can serve not only as a laboratory power supply, but also as a tool for analysing the power profiles of USB PD adapters.