В связи с большим распространением блоков питания и внешних аккумуляторов со стандартным USB разъемом, появился отдельный класс электронных нагрузок для их тестирования.
В этой статье мы расскажем об особенностях этих устройств, о моделях USB нагрузок и о их применении.
 Время чтения: 15 минут
|
У USB нагрузок много общего с обычными, но, из-за особенностей применения, они имеют функции, которых нет у обычных, но при этом они могут не уметь то, что умеют их «старшие братья».
С их помощью тестируют нагрузочную способность блоков питания (зарядных) и оценивают емкости внешних аккумуляторов (повербанков).
Объединяет обычные и USB нагрузки то, что и те, и другие имеют в конструкции силовой узел, состоящий из транзистора высокой мощности, узла контроля тока и радиатора с вентилятором. Из-за этого параметры выбора USB нагрузки совпадают с таковыми у обычных: ток, напряжение и мощность.
Важная особенность USB нагрузок и состоит в том, что они имеют «на борту» соответствующие разъемы и это один из критериев выбора.
Есть модели, где на плате установлены только гнезда, к ним источники подключаются при помощи стандартных USB кабелей. При этом обычно стоит как минимум два типа разъемов: MicroUSB и USB Type-C, но иногда попадается и «вымирающий» MiniUSB.
Второй тип подключения подразумевает на плате штекер USB-A, тогда нагрузка подключается непосредственно к блоку питания.
К устройствам ZKEtech можно докупить USB адаптер. Он не блещет разнообразием разъемов, но имеет пару особенностей: четырехпроводное подключение и возможность измерения тока в режиме мониторинга, т.е. можно следить за током, который потребляет другая нагрузка, например, смартфон.
На случай, если нагрузка не имеет нужных разъемов, существуют специальные платы-адаптеры, которые используются как в цельном виде, так и делятся на составные части.
Еще один фактор - это поддержка электронной нагрузкой управления протоколами быстрого заряда, например, Quick Charge и Power Delivery. Эта функция встречается редко, особенно Power Delivery. Но даже для такого случая есть варианты решения: использовать один из разъемов для подключения USB тестера или триггера переключения протоколов, причем первый вариант предпочтительнее, хотя и дороже.
Тестер или триггер протоколов может быть включен и последовательно с входом нагрузки.
И последний решающий фактор — мощность.
Для большинства бытовых применений достаточно 10~35 Вт. Если нужен тестер для любых USB блоков питания, потребуется 100 Вт, такая мощность максимальна для протокола Power Delivery, но если устройство берется «на вырост», тогда лучше смотреть на модели 150 ~ 180 Вт и более.
Самый простой и правильный вариант - резистивная нагрузка. Конечно, здесь нельзя плавно регулировать ток, а вся индикация сводится к паре светодиодов, но даже в таком виде их можно использовать для тестирования USB зарядных и для оценки емкости повербанков.
В первом случае можно использовать нагрузку саму по себе, переключая величину тока, во втором — потребуется USB тестер, ну или, по крайней мере, секундомер. Из недостатков — отсутствие стабилизации тока (ток зависит от напряжения), тестируемое напряжение только до 5 вольт (при большем будет перегрев), нет никаких сервисных возможностей. Преимущество — цена.
USB нагрузки JUWEI
Нагрузку можно сделать самостоятельно из нескольких резисторов, но лучше взглянуть на продукцию JUWEI. Представлены два варианта, отличающиеся диапазоном и дискретностью установки. Первая имеет три ступени: 1, 2 и 3 А — вторая позволяет выставить от 0.25 до 4 А с шагом 0.25 А, токи для обоих моделей указаны для напряжения 5 В.
|
Поскольку при токе в 4 А и напряжении 5 В мощность достигает 20 Вт, производитель задумался об охлаждении и выпустил модель с вентилятором. |
|
|
Части описанных недостатков лишена регулируемая USB нагрузка JUWEI, она плавно изменяет ток до 3 А и имеет максимальную мощность 15 Вт в диапазоне напряжений от 3.7 до 13 В. В качестве «бонуса» к ней даются провода с крокодилами. |
|
JUWEI JW-D2LCDS-35W имеет больше функций, чем предыдущая модель. Здесь добавлена регулировка посредством двух переменных резисторов (грубо и точно), много вариантов разъемов для подключения, дисплей с отображением как тока и напряжения по входу, так и напряжения на линиях данных USB порта, а также подсчет емкости в Ач. Здесь мощность составляет уже серьезные 35 Вт в диапазоне от 3 до 21 В. По сути она некий гибрид нагрузки и USB тестера. Можно сказать даже по-другому: производитель взял электронную нагрузки и прикрутил к ней USB тестер, потому это устройство "два в одном". |
USB тестер с регулируемой нагрузкой JUWEI JW-D2LCDS-35W (J7-f) |
Электронные нагрузки USB RuiDeng
На рынке USB нагрузок известна фирма RuiDeng, которая производит нагрузки, тестеры, преобразователи напряжения.
|
Самые простые модели – LD25 и LD35. У них несколько вариантов подключения, простой светодиодный дисплей и переменный резистор для установки тока. На дисплей выводится измеренное значение тока и напряжения, а также рассчитанная потребляемая мощность. |
|
Но если смотреть на все продукты RuiDeng, то есть пара моделей с дополнительными функциями: HD25 и HD35 - они похожи на предыдущие, но поддерживают управление протоколами QC2.0 5 В, 9 В, 12 В, 20 в, QC3.0, FCP, AFC9V.
Различия моделей в максимальном токе (4 и 5 А), мощности (25 и 35 Вт) и поддержке управления протоколами быстрого заряда. При одинаковых внешних размерах 35-ваттные версии больше рассеивают мощность, поскольку на них установлен более производительный вентилятор.
| Наименование модели | LD25 | LD35 | HD25 | HD35 |
| Номинальное рабочее напряжение | DC4-25.0V | |||
| Максимальная мощность нагрузки | 25 Вт | 35 Вт | 25 Вт | 35 Вт |
| Номинальный рабочий ток | 0,25 А - 4 А |
0,25 А - 5 А |
0,25 А - 4 А |
0,25 А - 5 А |
| Скорость вентилятора |
Масляный подшипник Интеллектуальный вентилятор контроля температуры, скорость 5800 ± 10 % об/мин |
Гидравлический подшипник Умный вентилятор контроля температуры, скорость 80000 ± 10 % об/мин |
Масляный подшипник Интеллектуальный вентилятор контроля температуры, скорость 5800 ± 10 % об/мин |
Гидравлический подшипник Умный вентилятор контроля температуры, скорость 80000 ± 10 % об/мин |
| Режим запуска быстрой зарядки | Нет | Нет | QC2.0 5 В, 12 В, 20 В, QC3.0, FCP, AFC9V |
QC2.0 5 В, 12 В, 20 В, QC3.0, FCP, AFC9V |
| Точность измерения постоянного тока |
± (2 % + 3 цифры) |
|||
| Точность измерения постоянного напряжения |
± (2 % + 3 цифры) |
|||
| Размеры устройства | 84 мм х 41 мм х 28 мм | |||
|
Еще более интересным решением выглядит USB нагрузка DTU-CCL01, она также имеет несколько разъемов для подключения, встроенный триггер протоколов и мощность до 35 Вт при напряжении до 30 В и токе до 3 А, но гораздо более информативный экран. |
|
Снизу установлена алюминиевая пластина, она не участвует в охлаждении, но призвана защищать электронные компоненты платы от повреждения.
Нагрузка поддерживает протоколы быстрого заряда, измеряет сопротивления кабелей, защищена от перегрузки и имеет программную калибровку измерения тока, но устанавливается ток, как и у более простых, при помощи двух резисторов (грубо, точно).
USB нагрузки «всё в одном»
Иногда в построении устройств китайские разработчики немного увлекаются и получаются целые тестовые стенды «все в одном», как пример — JUWEI Atorch Q7-T.
|
Эта модель имеет характеристики сходные с моделями показанными выше, мощность 30Вт при токе до 2.8А и напряжении до 24В, много вариантов подключения, установку тока при помощи пары «крутилок». |
|
Устройство «гибридное» и состоит из нескольких модулей, один из которых - аналог USB тестера UM24C. Об этом говорит меню с воодушевляющим набором настроек и высокая точность измерения тока и напряжения. Поддерживается определение протоколов быстрого заряда, но управление ими отсутствует.
Зато у Juwei Atorch Q7-T есть и своя «изюминка», в отличие от предыдущих, здесь один из модулей - это приемник для работы с беспроводными зарядными устройствами.
Поскольку за измерение отвечает аналог тестера UM24C, а «на борту» расположен еще и Bluetooth, то, при установке соответствующей программы, тестер (нагрузкой это устройство уже сложно назвать) может контролировать измерения при помощи компьютера или смартфона.
Минус тестера в невозможности управления функцией быстрого заряда.
|
А вот эта USB нагрузка хоть и выглядит, как предыдущие, но в действительности сильно отличается от них функционально. Это устройство производителя ZKEtech, модель EBD-USB+. |
|
В плане характеристик здесь все те же 35 Вт, 4 А, 0.4 ~ 21 В, но внимательный читатель заметит, что нижний диапазон напряжений начинается c 0.4 В. Эта нагрузка питается отдельно (через разъем MicroUSB), потому может не только измерять малые напряжения, но и использоваться для тестирования емкости аккумуляторов.
Еще более внимательные читатели заметят, что у EBD-USB+ нет ни ручек для регулировки тока, ни кнопок для управления режимами, ни даже экрана. Объясняется это тем, что всё управление производится посредством компьютера при помощи специализированного ПО, причем оно универсально для почти всех устройств (исключение серия EBC-X). Эта особенность - основная «фишка», так как даёт гораздо больший функционал.
Здесь, как и у других моделей ZKEtech, задаются пороги отключения для тестирования аккумуляторов, имеется автотест для проверки блоков питания, калибровка и возможность строить графики с сохранением их в файл формата .csv.
К сожалению, выбор разъемов для подключения ограничен только типом USB-A, но при необходимости можно докупить небольшую плату-адаптер и тем самым получить как microUSB, так и более новый USB Type-C.
Показанные нагрузки отличаются функционалом, конструкцией, наличием дисплея, органами регулировки. Их объединяет одно: мощность ограничена на уровне 30-35 Вт. Для тех, кому этого мало, производятся и гораздо более мощные USB электронные нагрузки, хотя в данном случае эта функция скорее вспомогательная.
Как пример, пара моделей JUWEI Atorch. Они отличаются только размерами радиатора и максимальной мощностью в 150 Вт и 180 Вт соответственно.
Кроме мощности различается и диапазон входного напряжения (до 200 В) и тока (до 20 А), что ставит эти электронные нагрузки в один ряд с более серьезными моделями, а так как собственная потребляемая мощность высокая, то питание только внешнее (MicroUSB или круглый разъем 5мм).
Не рекомендована длительная эксплуатация при максимальном входном напряжении и максимальной мощности нагрузки.
Обе нагрузки имеют большой экран на который выводятся измеренные параметры, сервисная информация и расчетные данные (мощность, емкость).
Для тестирования USB блоков питания и внешних аккумуляторов есть три вида разъемов: MicroUSB, MiniUSB и USB Type-C — встроенного триггера протоколов нет, но есть USB-A для подключения внешнего триггера. Кроме этого, есть отдельные клеммы для подключения к мощным источникам.
Управление классическое, при помощи двух переменных резисторов (грубо, точно) и одной кнопки.
Нагрузка имеет настройки, позволяющие установить лимиты по мощности, минимальному и максимальному напряжению, отрегулировать яркость подсветки и пр.
Собственно это обычная электронная нагрузка со свойственными им настройками и возможностями, но с добавленными USB разъемами, потому она пригодится не только для тестирования зарядных и повербанков.
Не так давно появилась обновленная версия нагрузки JUWEI Atorch, она также выпускается в двух вариантах мощности (150 и 180 Вт), но у неё существенно переработано управление, а также добавлено много новых функций.
Комплект разъемов соответствует предыдущей версии, но на экран выводится больше информации, да и сам экран теперь цветной. Переменные резисторы заменили на цифровое управление осуществляемое при помощи четырех кнопок.
Как еще один признак принадлежности к более серьезным моделям — четыре режима работы (CC, CV, CR, CP), возможность подключения внешнего датчика температуры и много настроек порогов защиты и автоотключения.
Но помимо этого есть возможность подключения к компьютеру или смартфону, причем поддерживается как проводное, так и беспроводное (bluetooth) подключение. Единственный недостаток - производитель убрал порт для подключения триггера протоколов быстрого заряда, а сама нагрузка данную функцию не поддерживает, потому скорее всего придется использовать переходники.
На самом деле, нельзя однозначно сказать, что одна USB нагрузка хорошая, а другая - плохая, это определяется задачами, которые поставлены перед ней и суммой, которую вы готовы потратить.
Например, даже самая простая резистивная нагрузка, в комплекте с USB тестером, позволит протестировать зарядные устройства или повербанки с выходом 5 вольт.
Более удобны устройства со встроенным индикатором, плавной регулировкой и различными сервисными возможностями, например продукция Rui Deng или DTU-CCL01, но в свете распространения зарядных с функцией Power Delivery они также могут потребовать применения дополнительного триггера протоколов.
Особняком стоит вариант фирмы ZKEtech — EBD-USB+, при относительно скромных технических характеристиках это устройство имеет продвинутое ПО, которое поддерживает управление несколькими нагрузками одновременно и позволяет собрать даже многоканальный стенд.
Ну а если функция поддержки USB нужна больше как дополнение, то лучше обратить внимание на модели 150, 180 Вт, которые можно использовать и как полноценные электронные нагрузки.
WARNING! У нас слишком много электронных USB нагрузок! Спешите!
