Zdravím obyvatelům našich stránek!
Určitě máte na svém místě spoustu zdrojů energie USB: energetické banky, nabíjení smartphonů atd. Jak víme, čínští výrobci velmi často přeceňují své skutečné výstupní charakteristiky. Aby bylo možné vyhodnotit a pochopit, co konkrétní zdroj napájení nebo powerbank je schopen, a přibližně zjistit kapacitu téže energetické banky, aniž by ji rozebírali, stačí mít po ruce tester usb se schopností měřit kapacitu a jednoduchou zátěž (rezistor, žárovka a tak dále).
Samozřejmě existují specializované USB elektronický zatížení pro tyto účely a zdá se, že nejsou drahé, ale nákup toho, co se dá dělat doma, není náš styl.
Více nedávno, autor (AKA KASYAN) obdržel dávku powerbanks různých velikostí a charakteristik.
Posouzení jejich skutečných výstupních parametrů proudu a napětí je otázkou několika sekund.
Jako zátěž autor vždy použil dobrý starý drátový variabilní rezistor. Stačí krátce načíst powerbank s proudem do 2A a zdálo by se, že se hodí téměř pro všechny, ale jednoho vážného zimního večera neměl co dělat, sedí u novoročního stolu a autor měl nápad vytvořit elektronickou zátěž USB.
Šátek byl navržen za pouhých půl hodiny.
Další půl hodiny byla věnována tisku, přenosu, leptání, pocínování a vrtání. Toto je poměrně časově náročný proces.
V důsledku toho se zrodil další velmi dobrý design, který lze bezpečně doporučit pro opakování.
Nejprve se podívejme na hlavní charakteristiky naší současné elektronické zátěže.
Rozsah provozního napětí od 4 do 15-20V;
Rozsah nastavení proudu je od 0 do 5A, v závislosti na odporu a síle proudového zkratu;
Maximální jmenovitý výkon 20 W, krátkodobě špičkový až 40 W.
Zatížení nevyžaduje externí zdroj napájení, je napájeno přímo z portu USB, který je třeba načíst.
Podívejme se na princip podobné zátěže, pouze na mnohem větší sílu. Stručně řečeno, máme operační zesilovač, který porovnává napětí generované referenčním zdrojem s napětím, které je odebráno ze snímače proudu tváří v tvář odporu s nízkým odporem.
Máme schopnost vynutit změnu napětí z referenčního zdroje otáčením variabilního odporu.
To narušuje rovnováhu mezi vstupy operačního zesilovače a on se zase změnou výstupního napětí pokusí vyrovnat napětí mezi vstupy.
Změna výstupního napětí z operačního zesilovače vede ke změně odporu otevřeného kanálu tranzistoru a následně ke změně proudu v obvodu.
Je důležité zdůraznit, že se jedná o stabilizátor proudu a nastavená hodnota se v závislosti na napětí nezmění, což je velmi důležité. Všechny tyto výhody umožňují využít naši zátěž k vybití baterií stabilním proudem za účelem identifikace kapacity. Rozsah napájecího napětí je poměrně široký. Napětí může být přivedeno na obvod až do 30V, ale autor to nedoporučuje, protože je možné narušení provozu jednotlivých uzlů. Maximální přípustný výkon rozptýlený zátěží je 40 W, ale pouze v případě aktivního chlazení a poměrně masivního radiátoru pro tranzistor a až 20 W pro takovou zátěž je zcela bezpečný.
Aby zátěž rozptýlila těchto 20 W energie ve formě tepla po dlouhou dobu, je potřeba opět malý ventilátor.
O chlazení. Protože autor použil duální operační zesilovací čip lm358 a samotný zátěžový obvod byl postaven pouze na jednom prvku, druhý kanál zůstal volný.
Bez přemýšlení o druhém prvku se autor rozhodl sestavit jednoduchý regulátor teploty otáček ventilátoru, který náš tranzistor skutečně ochlazuje.
Pokud se tranzistorový chladič zahřeje nad nastavenou teplotu, bude ventilátor fungovat. Autor se později rozhodl tuto stránku zcela opustit. Je lepší pájet ventilátor přímo na 5V linku, bude se neustále otáčet. V archivu projektu, který si můžete stáhnout z tohoto, najdete desku bez jednotky tepelného nastavení.
Je vhodné použít 5-voltový ventilátor, ale konvenční 12-volt také dobře funguje od 5V, takže jejich použití je povoleno.
Samozřejmě, ventilátor potřebuje malou velikost, a ne stejné jako u autora. Výkonové cesty autora desky plošných spojů hojně pocínované pájky.
Tranzistor je přišroubován na malý chladič (to je pilotní varianta, v budoucnu bude instalován větší radiátor a to vše bude chlazeno ventilátorem).
Výkonový tranzistor, na kterém je veškerý výkon rozptýlen ve formě tepelného pole. Zátěž pracuje v lineárním režimu a tranzistor má velmi těžké časy.
Aktuální zkrat.
Maximální zátěžový proud závisí na jeho odporu a výkonu. Autor doporučuje používat 2-5W smd rezistory s odporem 0,05 až 0,1 Ohm. Pokud nejsou k dispozici žádné silné rezistory, můžete paralelně připojit několik kusů nižšího výkonu nebo použít běžné rezistory s nízkým odporem.
A nyní naložíme několik energetických bank. První vzorek má kapacitu pouze 2 000 mAh, 1 lithium-iontová baterie standard 18650. Připojujeme naši zátěž přes USB metr a hladce zvyšujeme proud otáčením variabilního rezistoru na elektronické zátěžové desce.
Výstupní proud Powerbank je asi 1A. Když se snažíte získat více proudu, výstupní napětí drasticky klesá.
Druhý vzorek je dražší, s kapacitou 10 000 mAh, napájení - 4 lithiové baterie formátu 18650. Výstup načítáme stejným způsobem. Výstupní proud je asi 1,2A.
Třetí vzorek je napájen 6 bateriemi standardu 18650, celková kapacita je asi 15000 mAh. Maximální výstupní proud je 2,6A. Pokud načtete ještě více, výstupní napětí klesne.
Tato powerbank je zatím nejlepší, celá 2, 6A. To stačí k současnému nabíjení 2-3 chytrých telefonů nebo tabletů.
Jak již bylo zmíněno, při tomto zatížení můžete zkontrolovat výstupní charakteristiky napájecích zdrojů. Zde je rychlonabíječka 3.0 nabíječka:
Může produkovat proud až 3A. Zkontrolujte, zda je to pravda?
Jak vidíte, čínský výrobce se opět oklamal, ale v náš prospěch. Adaptér produkuje místo deklarované 3A 3,5A, což je dobrá zpráva.
To je vše. Děkuji za pozornost. Uvidíme se brzy!
Video: