每日开源硬件精选简报 2026-09-04

🏆 今日精选(来自 GitHub)

Forwarder 1kW 整板俯视(半桥功率级 + ETD49 主变压器):

红色 PCB 上排布两只 500 V/32 A 主开关管、ETD49 主变压器、四只 DSEI60-02A 整流二极管与 46 µH 输出电感,大电解与散热器全部直插安装。

Forwarder 1kW 侧视特写(输入滤波与上电浪涌抑制区):

左侧为 HLK-10M12 辅助电源模块与 NTC/继电器浪涌抑制电路,中部环形器件为共模电感,右侧是半桥散热器、门极驱动变压器与输出滤波电解。

  • 硬件平台:纯模拟控制(SG3525 PWM + LM324/LM393 运放),无 MCU
  • 开源状态:已提供原理图(PDF + KiCad 10 完整工程 + Gerber,CERN-OHL-P-2.0)| 无软件(纯硬件模拟控制,无需固件)
  • 核心亮点
    • 1000 W 连续输出,输出规格可配置为 40 V/25 A 至 400 V/2.5 A;CC/CV 双环自动切换并带 CC_IND 模式指示,输出电压/电流由 0--2.5 V 模拟基准设定、以 0--2.5 V 模拟信号回传,外挂任意 MCU 的 DAC/ADC 即可升级为数控电源。
    • 实测数据全套公开:峰值效率 90.3%(50 V/10 A),1000 W 满载效率 89.1%(输入 1122 W、损耗 122 W),附四种负载阶跃示波器波形与 MOS/变压器/整流/电感温升曲线。
    • 全板不到 130 个元件、以直插为主,KiCad 10 工程 + Gerber + 3D 外壳 DXF + BOM/参数计算表 + YouTube 装配视频,复刻门槛极低。
  • 推荐理由:可调电源类目近几期多为便携小电源,这款市电输入的 1 kW 半桥功率模块把实验室电源的「心脏」完整开源出来------拓扑、隔离驱动、浪涌保护、CC/CV 调节、数控接口在一页 A3 上讲透,还配齐效率与温升实测,是今年最值得精读的大功率电源开源项目。

📋 项目简介

Forwarder 1kW 是印度尼西亚开发者 Luq1308 于 2026 年 6 月发布并开源的开关电源功率模块,当前版本 Rev 1.1,定位于「自己装一台实验室电源」的核心部件:模块本身完成市电输入 → 功率变换 → 可调稳压输出的全部工作,对外只留一组简洁的模拟接口。输出电压/电流由 0--2.5 V 模拟基准设定,输出电压/电流也以 0--2.5 V 模拟信号回传;CC/CV 模式自动切换并给出指示信号。配合 STM32/ESP32 等任意 MCU 的 DAC/ADC,就能低成本升级为数控可调电源------这也是它与 08-23 期便携 PD 降压电源、08-12 期 2200 V 高压小电流电源的子方向差异:本期切入的是「市电输入大功率 AC-DC 功率前端」。

仓库内容非常齐整:A3 单页完整原理图 PDF、KiCad 10 源工程、Gerber、3 mm 外壳 DXF、Google Sheets 参数计算与 BOM 表、8 张实测波形/温升/效率图,以及 YouTube 装配指南与 Reddit 讨论帖。硬件以 CERN-OHL-P-2.0 许可开源,6 月底更新至 Rev 1.1 后已收获约百颗星。

🔧 设备参数

  • 拓扑:半桥(Half-Bridge)SMPS,SG3525 定频 PWM,开关频率与死区时间可由板上电位器调校
  • 输出功率:1000 W 连续
  • 输出配置:40 V/25 A 至 400 V/2.5 A(按参数计算表配置变压器与取样网络)
  • 控制模式:CC/CV 双环自动切换,CC_IND 指示当前模式(0 V = CV,3.6 V = CC)
  • 模拟接口:VREF 端口(0--2.5 V 设定输出电压/电流)、SENSE 端口(0--2.5 V 回传输出电压/电流)
  • 控制信号:PS_EN 功率级使能(低有效)、FAN_EN 风扇使能、专用 12 V 风扇口(低边开关,500 mA 限流)
  • 输入电源:190--240 VAC(110 V 地区可自行改接倍压整流)
  • 辅助电源:HLK-10M12 隔离模块 → 12 V,L7805 → 5 V
  • 保护与细节:F1 10 A 保险 + NTC 15D-15 + 继电器上电浪涌抑制,X/Y 电容 + 共模电感 EMI 滤波,R33 1 kΩ 输出泄放,JP1/EX_VSENS 远端取样,散热器与板间需 M3 螺丝 + 尼龙垫 + TO-220 绝缘垫圈安装
  • 元件规模:少于 130 个,绝大多数为直插
  • 实测效率:峰值 90.3%(50 V/10 A);1000 W 满载 89.1%(输入 1122 W,损耗 122 W,PF 0.71)
  • 满载稳态温升:主开关管 74 ℃、主变压器 69 ℃、输出整流 55 ℃、输出电感 45 ℃

🎯 项目背景

市售 1 kW 级实验室电源价格高昂,而 DIY 社区常见的「服务器电源改装」方案输出规格固定、难以精确调节。作者 Luq1308 的思路是把问题一分为二:只把「功率变换 + 模拟调节」做成一个通用模块,把「数值设定与显示」留给用户自己的 MCU 或电位器------既拿到大功率,又保留控制自由度。器件选型上刻意采用 SG3525、LM324、BD139/BD140 这类几十年长盛不衰的通用器件,配合全直插布局和少于 130 个元件的规模,让手头只有一把烙铁的爱好者也能复刻。作者还提供了 Google Sheets 参数计算表,可按自己的目标输出规格重新计算 ETD49 变压器绕组与取样网络;2026 年 6 月发布 Rev 1.1 后在 GitHub 与 Reddit r/electronics 均获得热烈反响。

📊 核心参数

类别 型号/参数 说明
PWM 控制器 SG3525 定频 PWM,RV1 调频率、RV2 调死区,47 µF 软启动
调节器 LM324 多路 + 指示比较器 CC/CV 双环补偿网络,CC_IND 模式指示
主开关管 32N50C3 ×2(500 V/32 A) 半桥拓扑,门极变压器隔离驱动
门极驱动 BD139/BD140 推挽 + T25 GDT 双次级隔离驱动上下管
主变压器 ETD49 次级输出 SEC_OUT_A/B
输出整流 DSEI60-02A ×4(60 A/200 V) 每臂并联 6.8 Ω + 3.3 nF RC 吸收
输出滤波 46 µH 电感 + 2×680 µF + 4.7 µF 薄膜 R33 1 kΩ 空载泄放
电流取样 R34 4×20 mΩ 分流 NEG_OUT 回路取样,0--2.5 V 回传
输入整流 GBJ3510 桥 + 2×2200 µF 串联 100 kΩ 均压,+310 V 母线/+155 V 中点
输入保护 F1 10 A + NTC 15D-15 + 继电器 上电浪涌抑制
辅助电源 HLK-10M12 + L7805 市电 → 12 V → 5 V
硬件许可证 CERN-OHL-P-2.0 原理图 PDF + KiCad 10 工程 + Gerber + 外壳 DXF

📐 完整原理图(按功能区块)

Forwarder 1kW 整页原理图概览:

A3 单页(KiCad 10.0.1,Rev 1.1)共 9 个功能区块:上方为辅助电源、输入整流与功率级,中部为 PWM 产生、门极驱动与输出级,下方为调节器、对外接口与风扇控制。

输入整流滤波(INPUT STAGE):

J1 接线端子进市电,F1 10 A 保险后经 X 电容(C1/C11 470 nF)+ 共模电感 L1 + Y 电容(C2/C3 2n2)完成 EMI 滤波,GBJ3510 整流桥输出到 C4/C5 2200 µF 串联电容组(R2/R3 100 kΩ 均压),得到 +310 V 母线与 +155 V 中点;TH1 15D-15 NTC 限流、K1 继电器延时短接完成上电浪涌抑制,HLK-10M12 直接从市电取 12 V 辅助电。

PWM 产生(PWM GENERATOR):

U1 SG3525 定频振荡:RV1 20 kΩ 设定开关频率、RV2 500 Ω 调死区,C20 47 µF 决定软启动斜率;PS_EN 拉低封锁输出,OUTA/OUTB 输出互补 PWM,FB/COMP 接受后级调节器控制。

门极驱动(GATE DRIVE TRANSFORMER):

PWM_A/B 先经 BD139/BD140 推挽射随放大,再由 C16 1 µF 隔直耦合进 TR2(T25 门极驱动变压器)初级,两个次级输出 GDT_C/D 与 GDT_F,实现控制地与功率地(GNDPWR)的电气隔离。

功率级(POWER STAGE):

Q1/Q2(32N50C3,500 V/32 A)构成半桥,C14 2.2 µF 桥臂分压电容与 C7/C6 组成谐振通路,TR1 ETD49 主变压器向次级传递能量;C17 820 pF 与 R16/R17/R18 100 Ω 构成吸收缓冲网络,抑制关断电压尖峰。

输出整流滤波(OUTPUT STAGE):

D2~D5 四只 DSEI60-02A(60 A/200 V)组成全波整流,每臂并联 6.8 Ω + 3.3 nF RC 吸收;L2 46 µH 与 2×680 µF、C34 4.7 µF 薄膜电容滤波后经 H3/H2 香蕉座输出,R34(4×20 mΩ 并联)作电流取样,R33 1 kΩ 空载泄放,HS2 为整流散热器。

调节器(REGULATOR):

LM324 对 I_SENS/V_SENS 缓冲后与 I_REF/V_REF 比较,经 R_COMP/C_COMP 补偿网络驱动 SG3525 的 FB/COMP,实现 CV/CC 双环自动交接;U2B 比较输出 CC_IND 模式指示,R_FBT/R_FBB 反馈分压与 R_FF/C_FF 前馈网络稳定环路的动态响应,JP1 断开后可从 EX_VSENS 焊盘引出远端取样线。

对外接口(INTERFACES):

四组 JST-XH 排针:J2 VREF(I_REF/V_REF 设定输出)、J5 SENSE(I_SENS/V_SENS 回传监测)、J4 CONTROL(CC_IND/FAN_EN/PS_EN)、J3 风扇;全部为 0--2.5 V 模拟量或开关量,接任意 MCU 的 DAC/ADC 即可完成数控化。

电源与风扇控制(POWER & FAN CONTROL):

PS_EN 低电平经 Q9(2N5401)使能功率级并点亮 D14 指示灯;Q10(BD139)低边开关驱动 12 V 风扇,焊上 D16(LL4148)后风扇随功率级自动启动,也可经 FAN_EN 由外部控制器独立管理。

辅助电源(5V SUPPLY):

L7805 把 HLK-10M12 输出的 12 V 降为 5 V,为 SG3525 与 LM324 调节电路供电,C30/C31 100 nF 就近去耦,R20 680 Ω + D13 LED 作电源指示。

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