pozdravy obyvateľov našej stránky!
Určite máte doma veľa zdrojov napájania USB: energetické banky, nabíjanie smartphonov atď. Ako vieme, čínski výrobcovia veľmi často preceňujú svoje skutočné výstupné charakteristiky. Aby bolo možné vyhodnotiť a porozumieť tomu, čo je konkrétny zdroj energie alebo powerbank schopný, a tiež približne zistiť kapacitu tej istej banky energie, bez toho, aby bol rozobraný, stačí mať po ruke tester usb so schopnosťou merať kapacitu a jednoduché zaťaženie (rezistor, žiarovka a tak ďalej).
Samozrejmosťou sú špecializované USB elektronický zaťaženie na tieto účely a zdá sa, že nie sú drahé, ale nákup toho, čo sa dá urobiť doma, nie je náš štýl.
V poslednej dobe dostal autor (AKA KASYAN) dávku energetických blokov rôznych veľkostí a charakteristík.
Posúdenie ich skutočných výstupných prúdových a napäťových parametrov je otázkou niekoľkých sekúnd.
Ako záťaž autor vždy použil dobrý starý drôtový variabilný odpor. Stačí krátko načítať powerbank s prúdom do 2A a zdá sa, že sa hodí takmer všetkým, ale jedného krutého zimného večera nemal čo robiť, sedel pri novoročnom stole a autor mal nápad urobiť elektronické zaťaženie USB.
Šál bol navrhnutý za pol hodiny.
Ďalšiu pol hodinu sa venovala tlači, preprave, leptaniu, pocínovaniu a vŕtaniu. Je to dosť časovo náročný proces.
Výsledkom bolo, že sa zrodil ďalší, veľmi dobrý dizajn, ktorý sa dá bezpečne opakovať.
Na začiatok sa pozrime na hlavné charakteristiky našej súčasnej elektronickej záťaže.
Rozsah prevádzkového napätia od 4 do 15-20V;
Rozsah nastavenia prúdu je od 0 do 5A, v závislosti od odporu a sily prúdového skratu;
Maximálny menovitý výkon 20 W, krátkodobý špičkový výkon až 40 W.
Záťaž nevyžaduje externý zdroj napájania, je napájaná priamo z portu USB, ktorý je potrebné načítať.
Pozrime sa na princíp podobného zaťaženia, iba na oveľa väčšiu silu. Stručne povedané, máme operačný zosilňovač, ktorý porovnáva napätie generované referenčným zdrojom s napätím, ktoré sa odoberá zo snímača prúdu oproti odporu s nízkym odporom.
Máme schopnosť donútiť zmenu napätia z referenčného zdroja otáčaním premenlivého odporu.
Toto narúša rovnováhu medzi vstupmi operačného zosilňovača a on sa zase zmenou výstupného napätia pokúsi vyvážiť napätie medzi vstupmi.
Zmena výstupného napätia z operačného zosilňovača vedie k zmene odporu otvoreného kanála tranzistora a následne k zmene prúdu v obvode.
Je dôležité zdôrazniť, že ide o stabilizátor prúdu a nastavená hodnota sa v závislosti od napätia nezmení, je to veľmi dôležité. Všetky tieto výhody umožňujú využiť našu záťaž na vybitie batérií stabilným prúdom, aby sme zistili kapacitu. Rozsah napájacieho napätia je pomerne široký. Napätie môže byť privádzané do obvodu až do 30V, ale autor to neodporúča, pretože je možné narušenie prevádzky jednotlivých uzlov. Maximálny povolený výkon rozptýlený záťažou je 40 W, ale iba v prípade aktívneho chladenia a pomerne masívneho radiátora pre tranzistor a až 20 W pri takejto záťaži je úplne bezpečný.
Na to, aby záťaž rozptýlila týchto 20 W energie vo forme tepla na dlhú dobu, je opäť potrebný malý ventilátor.
O chladení. Pretože autor použil čip s dvojitým operačným zosilňovačom lm358 a samotný záťažový obvod je postavený iba na jednom prvku, druhý kanál zostal voľný.
Bez premýšľania o druhom prvku sa autor rozhodol zostaviť jednoduchý regulátor teploty otáčok ventilátora, ktorý náš tranzistor skutočne ochladí.
Ak sa tranzistorový chladič zahrieva nad nastavenú teplotu, ventilátor bude pracovať. Neskôr sa autor rozhodol úplne opustiť túto stránku. Je lepšie spájkovať ventilátor priamo na 5V linku, bude sa neustále otáčať. V archíve projektu, ktorý si môžete stiahnuť z tohto, nájdete dosku bez tepelnej úpravy.
Odporúča sa používať 5-voltový ventilátor, ale konvenčné 12-voltové tiež dobre fungujú od 5V, takže ich používanie je povolené.
Ventilátor samozrejme potrebuje malú veľkosť a nie to isté ako autor. Silové dráhy autora plošných spojov hojne pocínovanej spájky.
Tranzistor je priskrutkovaný na malý chladič (to je pilotná možnosť, v budúcnosti bude nainštalovaný väčší radiátor a všetko bude chladené ventilátorom).
Výkonový tranzistor, na ktorom je všetok výkon rozptýlený vo forme tepelného poľa. Zaťaženie pracuje v lineárnom režime a tranzistor má veľmi ťažké časy.
Aktuálny skrat.
Maximálny prúd záťaže závisí od jeho odporu a výkonu. Autor odporúča používať 2-5 W smd rezistory s odporom 0,05 až 0,1 Ohm. Ak nie sú k dispozícii žiadne silné odpory, môžete paralelne spojiť niekoľko kusov s nižším výkonom alebo použiť bežné odpory typu s nízkym odporom.
A teraz naložíme niekoľko energetických bánk. Prvá vzorka má kapacitu iba 2 000 mAh, štandardná batéria 1 lítium-iónová batéria 18650. Pripojujeme našu záťaž pomocou USB metra a hladko zvyšujeme prúd otáčaním variabilného odporu na doske s elektronickou záťažou.
Výstupný prúd Powerbank je asi 1A. Keď sa snažíte získať viac prúdu, výstupné napätie drasticky klesá.
Druhá vzorka je drahšia, s kapacitou 10 000 mAh, napájanie - 4 lítiové batérie formátu 18650. Výstup zaťažujeme rovnakým spôsobom. Výstupný prúd je asi 1,2 A.
Tretia vzorka je napájaná 6 batériami štandardu 18650, celková kapacita je približne 15000 mAh. Maximálny výstupný prúd je 2,6A. Ak naložíte ešte viac, výstupné napätie poklesne.
Táto powerbank je zatiaľ najlepšia, celá 2, 6A. To stačí na súčasné nabíjanie 2 - 3 smartfónov alebo tabletu.
Ako už bolo uvedené, pri tomto zaťažení môžete skontrolovať výstupné charakteristiky napájacích zdrojov. Tu je rýchla nabíjačka 3.0:
Môže produkovať prúd až do 3A. Skontrolujte, či je to pravda?
Ako vidíte, čínsky výrobca sa znova oklamal, ale v náš prospech. Adaptér produkuje namiesto deklarovanej 3A 3,5A, čo je dobrá správa.
To je všetko. Ďakujem za pozornosť. Uvidíme sa skoro!
videa: