» » USB электронная нагрузка своими руками

USB электронная нагрузка своими руками


Приветствую, Самоделкины!
Наверняка у вас дома куча USB источников питания: пауэрбанки, зарядки для смартфонов и так далее. Как мы знаем, очень часто китайские производители завышают их реальные выходные характеристики. Для того чтобы оценить и понять на что способен тот или иной блок питания или powerbank, а также примерно узнать емкость того же пауэрбанка, не разбирая его, достаточно иметь под рукой usb-тестер, с возможностью измерения емкости и простую нагрузку (резистор, лампочку и так далее).


Конечно, есть специализированные USB электронные нагрузки для этих целей, и стоят они вроде не дорого, но покупать то, что можно сделать дома, не наш стиль.


Относительно недавно автор (AKA KASYAN) получил партию powerbank’ов разных размеров и характеристик.

Оценить их реальные выходные параметры тока и напряжения дело нескольких секунд.


В качестве нагрузки автор всегда использовал старый добрый проволочный переменный резистор. Его хватает, чтобы кратковременно нагружать powerbank током до 2А и, казалось бы, он устраивает почти всем, но одним суровым зимним вечером он нечего делать, сидя возле новогоднего стола автору в голову пришла мысль - сделать USB электронную нагрузку.

Платка была разработана буквально за полчаса.

Еще полчаса ушло на печать, перенос, травление, лужение и сверление. Это довольно трудоемкий процесс.

В итоге на свет появилась очередная, весьма неплохая конструкция, которую можно смело порекомендовать для повторения.

Для начала давайте рассмотрим основные характеристики нашей токовой электронной нагрузки.
Диапазон рабочих напряжений от 4 до 15-20В;


Диапазон регулировки тока от 0 до 5А, зависит от сопротивления и мощностей токового шунта;


Максимальная расчетная мощность 20Вт, пиковая кратковременная до 40Вт.
Нагрузка не требует внешнего источника питания, питается напрямую от USB порта, который нужно нагрузить.
Давайте рассмотрим принцип работы схожей нагрузки, только на гораздо большую мощность. Если в двух словах, то имеем операционный усилитель, который сравнивает напряжение образованное опорным источником, с напряжением, которое берется с датчика тока в лице низкоомного резистора.



У нас имеется возможность принудительно менять напряжение с опорного источника, вращением переменного резистора.

Этим нарушаем баланс между входами операционного усилителя, а он в свою очередь, путем изменения своего выходного напряжения, постарается уравновесить напряжение между входами.

Изменение выходного напряжения с операционного усилителя приводит к изменению сопротивление открытого канала транзистора, а, следовательно, к изменению тока в цепи.

Важно подчеркнуть, что это стабилизатор тока, и выставленное значение не будет меняться в зависимости от напряжения, это очень важно. Все эти преимущества дают возможность использовать нашу нагрузку для разряда аккумуляторов стабильным током с целью выявления емкости. Диапазон питающих напряжений довольно широк. На схему можно подавать напряжение до 30В, но автор делать этого не советует, так как возможны нарушения в работе отдельных узлов. Предельно допустимая мощность рассеиваемая нагрузкой составляет 40Вт, но лишь в том случае, если имеется активное охлаждение и довольно массивный радиатор для транзистора, а так до 20Вт для такой нагрузки полностью безопасно.
Для того, чтобы нагрузка долговременно могла рассеять эти 20Вт мощности в виде тепла, опять же нужен небольшой вентилятор.

Насчет охлаждения. Так как автор использовал микросхему сдвоенного операционного усилителя lm358, а сама схема нагрузки построена всего на одном элементе, второй канал оставался свободным.


Недолго думая, на втором элементе автор решил собрать простенький терморегулятор оборотов вентилятора, который собственно и будет охлаждать наш транзистор.


Если радиатор транзистора нагревается выше заданной температуры, сработает вентилятор. Позже от этого узла автор решил полностью отказаться. Лучше вентилятор напрямую припаять на линию 5В, он будет постоянно вращаться. В архиве проекта, который можно скачать по этой ССЫЛКЕ, найдете плату без узла термо регулировки.

Вентилятор желательно использовать 5-вольтовый, но обычные 12-вольтовые также неплохо работают от напряжения 5В, поэтому допускается их применение.


Конечно, вентилятор нужен малогабаритный, а не такой как у автора. Силовые дорожки печатной платы автор обильно залудил припоем.

Транзистор прикручен на небольшой теплоотвод (это пилотный вариант, в дальнейшем будет установлен радиатор покрупнее и все это будет охлаждаться вентилятором).

Силовой транзистор, на котором рассеивается вся мощность в виде тепла – полевой. Нагрузка работает в линейном режиме и транзистору приходится очень несладко.


Токовый шунт.


От его сопротивления и мощности зависит максимальный ток нагрузки. Автор советует использовать smd-резисторы 2-5Вт с сопротивлением от 0,05 до 0,1Ом. Если под рукой нет мощных резисторов, то можно соединять параллельно несколько штук меньшей мощности, либо использовать обычные низкоомные резисторы выводного типа.

А теперь нагрузим несколько пауэрбанков. Первый образец имеет емкость всего 2000мАч, питание 1 литий-ионый аккумулятор стандарта 18650. Подключаем нашу нагрузку через USB измеритель и плавно увеличиваем ток, вращая переменный резистор на плате электронной нагрузки.


Выходной ток пауэрбанка около 1А. При попытке получить больший ток, выходное напряжение резко просаживается.
Второй образец более дорогой, с емкостью в 10000мАч, питание - 4 литиевых аккумулятора формата 18650.Грузим выход тем же способом. Выходной ток около 1,2А.

Третий образец питается от 6-ти аккумуляторов стандарта 18650, общая емкость около 15000мАч. Максимальный выходной ток 2,6А. Если нагружать еще больше, то произойдет просадка выходного напряжения.

Этот powerbank пока что лучше всех, целых 2 ,6А. Этого хватит для одновременной зарядки 2-3 смартфонов или планшета.

Как уже было сказано, с помощью такой нагрузки можно проверять выходные характеристики блоков питания. Вот зарядное устройство quick charger 3.0:


Оно может выдавать ток до 3А. Проверим, правда ли это?

Как видим, китайский производитель опять обманул, но в нашу пользу. Адаптер выдает 3,5А вместо заявленных 3А, и это не может не радовать.

Ну что же, на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!

Видео:

Источник
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Регулятор температуры жала паяльника

Электронный предохранитель с регулируемым порогом срабатывания

10
Идея
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
10
Описание
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
10
Исполнение
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
Итоговая оценка: 10 из 10 (голосов: 2 / История оценок)

Добавить комментарий

    • smilesmilesxaxaokdontknowyahoonea
      bossscratchfoolyesyes-yesaggressivesecret
      sorrydancedance2dance3pardonhelpdrinks
      stopfriendsgoodgoodgoodwhistleswoontongue
      smokeclappingcraydeclarederisivedon-t_mentiondownload
      heatirefullaugh1mdameetingmoskingnegative
      not_ipopcornpunishreadscarescaressearch
      tauntthank_youthisto_clueumnikacuteagree
      badbeeeblack_eyeblum3blushboastboredom
      censoredpleasantrysecret2threatenvictoryyusun_bespectacled
      shokrespektlolprevedwelcomekrutoyya_za
      ya_dobryihelperne_huliganne_othodifludbanclose

Добрый день, Гость!


Зарегистрируйтесь

Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

Войти

Добавьте самоделку

Добавьте тему

Онлайн чат

Опрос
А Вы знаете, что на сайте оплачиваются отчеты о создании самоделок?

Последние комментарии

Все комментарии
Новые самоделки на почту

Введите электронную почту и получайте письма с новыми самоделками. Не более одного письма в день.