Witajcie moi drodzy
Dzisiaj przedstawię moje testy obciążenia stałoprądowego LD25 zamówionego z Chin. Przetestuję go tutaj na różnych napięciach i prądach, sprawdzę jego dokładność ustawienia prądu za pomocą miernika cęgowego UT210E. Dodatkowo też zweryfikuję, czy jego ochrona przed zbyt dużym napięciem i zbyt dużą mocą działa poprawnie. Przy okazji sprawdzę też, jak szybko grzeje się ono przy różnych mocach.
Krótko o LD25
LD25 to sztuczne obciążenie stałoprądowe które z pozoru wydaje się być przeznaczone tylko dla USB, gdyż ma takie złącza, ale nic bardziej mylnego. Cechuje je:
- praca na napięciu od 4 do 25V (od 25V do 30V wyświetla się komunikat OVP - Over Voltage Protection, powyżej 30V uszkodzi układ)
- praca do 25W (powyżej 25W wyświetla się komunikat OPP - Over Power Protection)
- sztuczne obciążenie sterowane jest cyfrowo, prąd obciążenia ustawiamy potencjometrem wieloobrotowym z dokładnością do 0.01A
- wtyk USB, złącze micro-USB oraz USB-C (do nich można podłączyć napięcie do 25V, przy dużych prądach polecam skorzystać z wtyku USB)
- czterocyfrowy wyświetlacz 7-segmentowy
- dość duży radiator i wentylator od chłodzenia który włącza się gdy jest potrzebny
LD25 zakupiłem od chińczyka na eBayu, tym razem nie było darmowej przesyłki:
£6.5 to około 30 złotych, choć mam wrażenie, że jak ja kupowałem dwa miesiące temu to było taniej.
W sprzedaży też jest mocniejsza wersja tego obciążenia - LD35.
Manual LD25 i LD35 do pobrania:
Testy na różnych zasilaczach
Sztuczne obciążenie LD25 dokładnie przetestowałem z następującymi zasilaczami:
- ładowarka 5V 2000mA od telefonu Xiaomi
- 12V z zasilacza ATX
- 19V ładowarka od laptopa
- 24V z zasilacza WY-15CG2
- 25V z tego samego WY-15CG2 co wyżej (podwyższone 24V w celu sprawdzenia ochrony przed za dużym napięciem)
Sprawdziłem funkcje OVP, OPP i wiatraczka. Szczegółowy opis testów poniżej.
Zapraszam do lektury.
Test przy napięciu 5V - ładowarka od Xiaomi
Na początku LD25 przetestowałem z ładowarką od telefonu Xiaomi Redmi Note 3 zakupionego kilka lat temu w Chinach:
Pokazywane wyniki weryfikowałem za pomocą prostego miernika prądu/napięcia USB Doctor:
Test ładowarki Xiaomi - bez obciążenia:
Test ładowarki Xiaomi - obciążenie 0.1A:
Test ładowarki Xiaomi - obciążenie 0.25A:
Test ładowarki Xiaomi - obciążenie 0.5A:
Test ładowarki Xiaomi - obciążenie 1.0A:
Test ładowarki Xiaomi - obciążenie 1.5A:
W trakcie powyższego testu włączył się wiatraczek od radiatora.
Test ładowarki Xiaomi - obciążenie 2.0A:
Większych prądów już nie mogłem sprawdzić, gdyż użyta ładowarka ma ochronę przeciwko przeciążeniu i gdy pobierzemy więcej niż 2A to po prostu się wyłącza na chwilkę, potem znów włącza i tak dopóki nie zmniejszymy obciążenia.
Dodatkowo przy tej ładowarce sprawdziłem jak mocno będzie się grzało obciążenie przy prądzie 2A i napięciu 5V.
Zdjęcie z początku testu, pobierana moc to 9.8W (przez to że napięcie było nieco mniejsze niż 5V):
Zdjęcie po godzinie testu:
Temperaturę elementów mierzyłem za pomocą pirometru. Najwyższy pomiar zanotowałem na tranzystorze TIP122 (nic dziwnego, on pełni tu najważniejszą rolę), około 40 stopni:
Test przy napięciu 12V - zasilacz ATX
Następnie przetestowałem LD25 z napięciem 12V z zasilacza ATX.
Na ten moment nie pokażę jaki to konkretny ATX, gdyż... mam go pod biurkiem w roli zasilacza do testowania różnych projektów, ale raczej to nie ma tu dużego znaczenia.
Musiałem już wtedy zrezygnować z USB Doctora gdyż jest on na napięcia do 7V i na jego miejsce wziąłem mój nowy miernik cęgowy UT210E:
Dodatkowo podłączyłem też UT10A jako woltomierz, ale jego podłączenie było dość niefortunne, bo przed kabelkami, więc proszę skupić się na pomiarze prądu z UT210E.
Test z zasilaczem ATX (12V) - obciążenie 0.1A:
Test z zasilaczem ATX (12V) - obciążenie 0.25A:
Test z zasilaczem ATX (12V) - obciążenie 0.5A:
Test z zasilaczem ATX (12V) - obciążenie 1.0A:
Test z zasilaczem ATX (12V) - obciążenie 1.5A:
Test z zasilaczem ATX (12V) - obciążenie 2A:
Test z zasilaczem ATX (12V) - próba obciążenia 2.5A:
Próba się nie powiodła - urządzenie pokazało komunikat OPP, czyli Over Power Protection. Wydzielająca się moc na obciążeniu byłaby większa od 25W.
Przy 12V różnica pomiaru prądu wynosi tylko kilka %. Zaraz sprawdzimy jeszcze przy wyższych napięciach.
Test z zasilaczem ATX (12V) - wyniki ze zdjęć przedstawione w tabelce:
| Zasilacz | Ustawiony prąd obciążenia | Zmierzony prąd z UT210A | ATX (12V) | 0.10A | 0.102A | ATX (12V) | 0.25A | 0.251A | ATX (12V) | 0.50A | 0.508A | ATX (12V) | 1.00A | 1.023A | ATX (12V) | 1.50A | 1.547A | ATX (12V) | 2.00A | 2.067A |
Test przy napięciu 19V (zasilacz impulsowy od laptopa)
Do następnego testu użyłem zasilacza od laptopa model 0335A1965 (19V 3.42A), którego końcówka akurat pasuje do klasycznego złącza DC Jack:
Podłączenie całości:
Test z zasilaczem z laptopa (19V) - obciążenie 0.1A:
Test z zasilaczem z laptopa (19V) - obciążenie 0.25A:
Test z zasilaczem z laptopa (19V) - obciążenie 0.5A:
Test z zasilaczem z laptopa (19V) - obciążenie 1.0A:
Test z zasilaczem z laptopa (19V) - obciążenie 1.25A:
Test z zasilaczem z laptopa (19V) - obciążenie 1.42A (tyle mi się udało ustawić bez przekraczania limitu OPP czyli 25W):
Test z zasilaczem z laptopa (19V) - OPP (przekroczenie 25W):
Ponownie ustawiony prąd z tym zmierzonym różni się tylko o maksymalnie kilka %.
Test z zasilaczem z laptopa (19V) - wyniki ze zdjęć przedstawione w tabelce:
| Zasilacz | Ustawiony prąd obciążenia | Zmierzony prąd z UT210A | Z laptopa (19V) | 0.10A | 0.100A | Z laptopa (19V) | 0.25A | 0.250A | Z laptopa (19V) | 0.50A | 0.502A | Z laptopa (19V) | 1.00A | 1.008A | Z laptopa (19V) | 1.25A | 1.261A | Z laptopa (19V) | 1.42A | 1.440A |
Test przy napięciu 24V - zasilacz WY-15CG2
Do tego testu użyłem wiekowego zasilacza impulsowego którego swego czasu naprawiłem ze złomu elektronicznego. Posiada on wyjścia 5V, 12V i 24V oraz możliwość regulacji napięcia wyjściowego w małym stopniu, dlatego też użyję go również w teście na 25V.
Test z zasilaczem z WY-15CG2 (24V) - obciążenie 0.1A:
Test z zasilaczem z WY-15CG2 (24V) - obciążenie 0.25A:
Test z zasilaczem z WY-15CG2 (24V) - obciążenie 0.5A:
Test z zasilaczem z WY-15CG2 (24V) - obciążenie 0.75A:
Test z zasilaczem z WY-15CG2 (24V) - obciążenie 1.0A:
Krok dalej włączało się już OPP (Over Power Protection).
Na powyższych zdjęciach też bardzo ładnie widać jak wraz ze wzrostem obciążenia spada jego napięcie na wyjściu.
Test z zasilaczem z WY-15CG2 (24V) - wyniki ze zdjęć przedstawione w tabelce:
| Zasilacz | Ustawiony prąd obciążenia | Zmierzony prąd z UT210A | WY-15CG2 (24V) | 0.10A | 0.100A | WY-15CG2 (24V | 0.25A | 0.249A | WY-15CG2 (24V) | 0.50A | 0.498A | WY-15CG2 (24V) | 0.75A | 0.747A | WY-15CG2 (24V) | 1.00A | 1.000A |
Dodatkowo wykonałem wtedy drugi test jak bardzo całość się nagrzewa, tym razem przy prawie maksymalnej dozwolonej mocy (prąd 1A przy 24V, prawie 25W):
Jednakże po paru minutach test przerwałem:
Tranzystor TIP122 osiągnął w ten czas temperaturę ponad 60 stopni, a nie chciałem go uszkodzić.
Test przy napięciu 25V - zasilacz WY-15CG2
Ten sam zasilacz co wcześniej, napięcie zmienione za pomocą potencjometru jakiego on oferuje.
W tym przypadku obciążenie nie gra roli, zawsze powyżej 25V włącza się OVP (Over Voltage Protection).
UWAGA: To, że OVP się tutaj włącza, nie oznacza, że to obciążenie wytrzyma np. podłączenie pod 50V! Wręcz przeciwnie - w manualu jest jasno napisane, że napięcie powyżej 30V je uszkodzi. Pamiętajcie o tym i nie popsujcie swojego LD25.
Przyglądamy się płytce
Na koniec jeszcze przyjrzymy się płytce by zorientować się na czym zrealizowany jest cały LD25.
Zaczynamy:
Potencjometr wieloobrotowy widoczny powyżej to BOCHEN 3296.
Sercem układu jest N76E003AT20 firmy Nuvoton, czyli mikrokontroler z rodziny 8051:
Posiada on 18KB pamięci Flash, 1KB SRAM, chodzi na napięciu od 2.4V do 5.5V. Pełniejsza specyfikacja poniżej:
Jak widać, jednak 8051 jest wiecznie młody i nawet teraz powstają z nim produkty.
Załączam jego notę:
Tuż obok niego znajduje się 74HC595:
74HC595 to 8-bitowy rejestr przesuwny. Steruje on wyświetlaczem. Jest on potrzebny gdyż 8051 nie miał tutaj tylu wolnych pinów, by sterować bezpośrednio 4 cyframi.
Więcej informacji o nim jest w niego nocie katalogowej:
W pobliżu jest też LM324:
LM324 to wzmacniacz operacyjny i bierze udział w procesie kontroli prądu. Jego notę katalogową załączam tutaj:
Dwa duże elementy przykręcone do radiatora to LM317 i TIP122:
LM317 to regulator napięcia. To on zasila mikrokontroler (ale nie bezpośrednio; na płytce jest jeszcze inny regulator, o tym dalej) i powiązane z nim układy.
Nota katalogowa LM317:
TIP122 to tranzystor mocy NPN w układzie Darlingtona.
To on pełni główną rolę w układzie obciążenia i to na nim się wydziela największa moc, dlatego przykręcony jest do radiatora.
Obok TIP122 widać też rezystor 0.025 omów:
Na tym rezystorze wykonywany jest pomiar spadku napięcia (w ten sposób realizuje się pomiar prądu, znając rezystancję i spadek napięcia można policzyć prąd), to jest tzw. bocznik.
Mały tranzystor Q2 jest podpisany A2SHB:
Dokładniej to jest MOSFET z kanałem typu N:
Jest on bezpośrednio przy pinach złącza od wentylatorka i to on sterowany poprzez mikrokontroler włącza go lub wyłącza.
Na płytce znajduje się również element podpisany M5350B:
On również jest regulatorem napięcia i znajduje się już za LM317; najprawdopodobniej użyto tu osobnego regulatora by zwiększyć stabilność zasilania układu i co za tym idzie też jego dokładność.
Na płytce obok mikrokontrolera znajduje się też element który mi wygląda na czujnik temperatury, mówi on układowi kiedy włączyć wentylator.
Podsumowanie
Te sztuczne obciążenie w miarę mi się spodobało a pomiary drugim miernikiem pokazały, że wyświetlany prąd jest dość bliski zmierzonemu. Różnice były do kilku procent. Wszystko sprawdziłem na różnych napięciach i mogę stwierdzić, że parametry LD25 podawane przez producenta są zgodne z rzeczywistością. Czyli wbrew pozorom LD25 nie jest przeznaczone tylko do testowania ładowarek USB, rzeczywiście działa dobrze aż do napięcia 25V. Dodatkowe zabezpieczenia i chłodzenie też są silną stroną LD25, ale jego wadą z kolei jest brak ochrony przed odwrotnym podłączeniem zasilania. W przyszłości być może przetestuję 'starszego brata' tego obciążenia, czyli LD35.
A co Wy sądzicie o tym sztucznym obciążeniu, czy może znacie coś lepszego w tym progu cenowym?
Fajne? Ranking DIY Pomogłem? Kup mi kawę.
2000A nie w kij dmuchał
