Lunar Writer

Lunar Writer — Rev. 1

Отдельная двухслойная плата программатора параллельных EPROM, 150×105 мм. USB и CH340 расположены слева, ATmega328P — в центре, регистры адреса и DIP-28 — справа; дополнительная силовая часть находится снизу. Питание программирования подключается к винтовой клемме J4, 12–24 В DC. USB отдельно питает логику напряжением 5 В. Земля общая.

Файлы

• Проект KiCad, схема, разведённая плата.
• PDF схемы, 13 листов, PDF медных слоёв и монтажа.
• Вид сверху, 3D-превью.
• BOM.csv, Gerber и сверловка, карта переходных отверстий.
• ERC, DRC с проверкой соответствия схеме, аудит платы, расчёты питания.

Проверено KiCad 10.0.6: ERC — 0; DRC — 0; неразведённых соединений — 0; расхождений платы со схемой — 0. На плате 175 электрических компонентов, четыре крепёжных отверстия M3, 250 переходов и два заполненных полигона GND. Локальные библиотеки включены в проект; нужны штатные библиотеки KiCad 10. Изменённые посадочные места сохранены в ProjectFootprints.pretty, без исключений DRC для различий с библиотекой.

Это результат CAD-проверки. Собранная плата, устойчивость преобразователя, нагрев, контакты реле и импульсы VPP на настоящей EPROM не испытывались.

Подключение и напряжения

На JP1 устанавливается одна перемычка. Переставлять её следует при отключённых USB и J4. Для NM27C512 используется только положение 1–2: HIGH не подаётся непосредственно в её сокет.

Внешние 12–24 В не соединены с USB VBUS или шиной +5 В. Напряжение из клеммы сначала проходит предохранитель и защитный диод; U11 формирует около 30 В. U12/U13 получают из этой линии выбранное напряжение VPP. U7 формирует 6,25 В VCC непосредственно из защищённого входного питания, чтобы снизить нагрев.

При RESET аппаратные логические элементы запрещают включение обоих ключей VPP, а реле K1 возвращает сокет к обычному чтению при 5 В. На VPP_SW нет большого накопительного конденсатора. D6 показывает наличие высокого напряжения; это дополнительная индикация, а не измерительный прибор.

Компоненты питания и запас

Расчётная нагрузка — до 100 мА на линии boost 30 В и до 100 мА нагрузки целевого VCC. Для консервативного расчёта приняты защищённый вход 10,5 В и КПД 75%: потребление внешнего источника получается примерно 0,49 А, включая нагрузку VCC и её обратную связь. Это оценка, а не измеренный КПД. Внешний источник 12–24 В / 1 А даёт запас; реальный ток и температуру нужно проверить при наладке. Клемма и предохранитель не увеличивают допустимый ток EPROM.

Из этих 100 мА boost оба регулятора VPP вместе потребляют около 21 мА на собственные делители. Для целевой EPROM на VPP принят предел 75 мА, оставляющий резерв; это выше типичной расчётной нагрузки NM27C512, но не универсальный ток для любых микросхем.

По формулам 8–10 из документа TI получены Rc(max) ≈618 Ом, Cout(min) ≈17,7 мкФ и Cc(min) ≈15,6 мкФ при выбранном Cout=680 мкФ. Номиналы 470 Ом / 680 мкФ / 47 мкФ проходят также проверку с допусками резистора и электролитов. Оценка пика тока L1 с минимальными L и частотой — около 1,50 А, ниже Isat=2,2 А. Расчёт компенсации не заменяет измерение реакции на скачок нагрузки.

С учётом тока обратной связи U7 может рассеивать около 1,96 Вт при 24 В и нагрузке VCC 100 мА. U12 при 30,135→12,75 В и нагрузке 100 мА — около 1,92 Вт. Для каждого нужен радиатор ориентировочно ≤20 К/Вт, с проверкой температуры корпуса. Между соседними регуляторами шаг около 13 мм: выбирать узкие вертикальные радиаторы, проверять их габариты перед заказом. Радиаторы в 3D отсутствуют; их механическая совместимость UNVERIFIED. Общий неизолированный радиатор замкнёт разные выходные напряжения.

USB питает также катушку стандартного Omron G5V-2-DC5, около 100 мА. С учётом логики и целевой EPROM предусмотреть бюджет до примерно 350 мА на 5 В и проверить фактический ток. Допустимый ток выбранного USB-источника и USB-описателя CH340 проверяются отдельно; схема не выполняет USB-PD-согласование.

TVS подавляет краткие импульсы в пределах своих параметров. Максимум входа устройства остаётся 24 В DC; TVS не является стабилизатором длительного перенапряжения. Не повышать напряжение клеммы ради получения 25 В VPP — это делает boost.

Настройка перед первой записью

1. Сокет U6 и J5 оставить пустыми. Установить выбранный RGB: SMD 5050 или четырёхвыводный общий анод, один из двух. Сверить полярность электролитов, диодов и выводы транзисторов с BOM.
2. Подключить только USB 5 В с ограничением тока. Проверить +5V, RESET, положение реле READ, отсутствие VPP на сокете. Прошить writer_safe.hex через ISP. ATmega работает от кварца 16 МГц; GPIO и fuse-параметры описаны в старом руководстве Stage 2.
3. С JP1 без перемычки и при подключённом USB включить внешний источник 12 В, начиная с ограничения тока около 0,2 А без нагрузки. После отсутствия неисправностей и для тестов с нагрузкой увеличить до 0,7 А. Измерить TP14: VIN_PROTECTED; TP15: boost около 30 В. Если защищённый вход при полной нагрузке ниже 10,5 В, расчётный режим не соблюдается.
4. RV1: выставить TP3 / +6V25_PROG = 6,250 В. Проверить с временной нагрузкой 100 Ом / ≥1 Вт и затем при ожидаемой полной нагрузке. U7 должен иметь радиатор.
5. RV2: предварительно выставить TP16 / VPP_12V75 около 12,9 В, затем при стендовом включении ключей откалибровать фактический VPP_SW до 12,75 В под нагрузкой. У Q7 есть падение напряжения: напряжение до ключа и на сокете не обязаны совпадать. Допуск NM27C512 по VPP — 12,50–13,00 В.
6. RV3 выставляется отдельно по точной документации будущей EPROM. HIGH не выбирается для NM27C512 и не означает готовый универсальный алгоритм записи. Отключить оба источника перед установкой JP1.
7. Проверить boost на запуске и скачке нагрузки, температуру регуляторов и L1; осциллографом проверить отсутствие выброса и остаточного VPP при RESET/обрыве USB, последовательность VCC/VPP и форму импульсов программирования. Запись остаётся заблокированной штатной прошивкой до этой наладки.

Проверки VPP в прошивке через ADC не обнаруживают все короткие выбросы. Перенос силовой схемы на новую плату требует измерений даже при успешном ERC/DRC.

Прошивка и приложение

Lunar Dumper использует firmware/lite, 115200 бод и строковый протокол LITE2. Lunar Writer использует firmware/main.c, три регистра адреса/статуса, 57600 бод и прежний протокол Stage 2 v1 с бинарными данными и CRC. Это разные прошивки.

Сборка Writer: powershell -File firmware/build.ps1. Получается firmware/writer_safe.hex, идентификатор INFO — device=Lunar_Writer revision=1 firmware=1.0.0, WRITE заблокирована. Имя, ревизия и версия задаются DEFINE в firmware/config.h. В текущей сборке 4598 байт Flash и 241 байт SRAM.

Существующий алгоритм записи реализован для National NM27C512: 6,25 В VCC, 12,75 В VPP, импульсы CE/PGM 100 мкс, проверка после импульса, максимум 25 попыток. Физическая запись новой платой пока не проверена. Общие 27C512 и другие производители не получают этот алгоритм автоматически.

После наладки возможна сборка -Commissioned, но само компилирование не является подтверждением исправности платы. В репозитории могли остаться старые HEX Stage 2; для нового имени использовать результат текущего build.ps1.

LunarView 3 версии 1.2 пересобран с новыми названиями. Сейчас он подключается к Lunar Dumper; поддержку протокола Writer и запись ещё нужно добавить. Для уже существующего протокола Writer использовать tools/eprom_tool.py, Python 3.10+ и pyserial:

python tools/eprom_tool.py info --port COM3
python tools/eprom_tool.py read --port COM3 --device NM27C512 --out dump.bin

Приложение не подключает Writer по несовместимому протоколу. Существующий адаптер КР573РФ5 рассчитан на чтение, его линия VPP соединена с 5 В; через него нельзя программировать КР573РФ5. Обеспечение 21/25 В на новой плате не добавляет алгоритмы и не меняет допустимые напряжения этого адаптера. Стирание УФ EPROM выполняется внешним УФ-источником; электронной функции стирания здесь нет.

Изготовление и 3D

Готовые Gerber/drill относятся к двухслойной плате толщиной 1,6 мм, медь 35 мкм. Сигнальные дорожки преимущественно 0,25 мм, силовые 0,6 мм, локальные короткие выходы питания MCU/USB 0,25 мм, обычные переходы 0,8/0,4 мм. Верхняя и нижняя земли заполнены, изолированные острова удаляются. Для домашнего изготовления это достаточно сложная плата: 250 переходов, каждый требует надёжного контакта с обеих сторон; соединения под корпусами выполнять до их установки. Тонкая медная проволока подходит при пайке с обеих сторон; просто вставленная проволока не заменяет металлизацию. Полные рекомендации — руководство по фоторезисту.

Плата 150×105 мм не помещается целиком в поле 80×80 мм, указанное производителем для близкой модели Carverall K4Pro. Точная ревизия вашего K4-3W не подтверждена; его реальное поле нужно измерить. Для Writer использовать печатные фотошаблоны, изготовление на заказ или станок с достаточным полем. Масштабировать рисунок для уменьшения платы нельзя. Разделённая лазерная экспозиция требует отдельной разработки точного совмещения и здесь не подготовлена.

production/Lunar_Writer_PCB.pdf содержит отдельные слои в масштабе 1:1, но это не готовый негативный фотошаблон: для МФП-ВЩ нужны правильно инвертированные/ориентированные изображения и технологическая проба. Не использовать настройки экспозиции без калибровки своего материала и лазера.

В 3D установлен SMD RGB 5050; альтернативный THT скрыт. Для L1 и F2 включены созданные по габаритам даташитов условные 3D-оболочки, не заводские модели. Они не подтверждают механическую совместимость конкретной поставки. Остальные модели основаны на библиотеках KiCad и ранее добавленных моделях проекта. Лицензии исходных моделей сохранены в 3DModels.

Исходные медные слои пользовательского Dumper сохранены. У него изменены названия в надписях, схеме, идентификаторе прошивки и описании LunarView; старые имена файлов сохранены для совместимости путей.

Первичные источники

• Carverall: таблица моделей и поле K4Pro.
• TI LM2577, компенсация на стр. 19 и назначение выводов.
• TI LM317, ограничения и теплоотвод.
• Bourns MF-R, токи, температурное снижение и размеры.
• Bourns SRR1210A, 100 мкГн и допустимые токи.
• Vishay SMBJ, параметры SMBJ24A.
• Chemi-Con KYC, EKYC500ELL681MK20S и его габариты.
• National NM27C512, оригинальный архивный даташит.
• Остальные логические элементы, реле и ключи — реестр источников проекта.

Трассировка выполнена локально Freerouting 2.2.4; окончательная проверка — в KiCad. Изменённые посадочные места, узкие выходы питания и оставшиеся соединения доведены в нативной плате. Не запускать заново генерацию размещения поверх отредактированной платы.