Почему выходное напряжение 5V SMPS (зарядное устройство USB) увеличивается с нагрузкой?

Я использовал USB-устройство для измерения напряжения/тока, чтобы оценить энергопотребление USB-устройств и производительность USB-зарядных устройств и аккумуляторов. Большинство источников питания USB, которые я использовал, являются импульсными источниками питания, которые имеют напряжение без нагрузки чуть более 5 В и проседают в разной степени под нагрузкой; тем не менее, я заметил, что одно из моих USB-зарядных устройств, «дорожный адаптер» Samsung (5 В, рейтинг 0,7 А), поставляемое с функциональным телефоном, демонстрирует значительное увеличение напряжения под нагрузкой, пока не будет достигнут предел источника питания.

Вот что я получаю:

Amps    Volts   Error
0.00    5.11    0.02
0.03    5.14    0.02
0.06    5.17    0.02
0.12    5.20    0.02
0.17    5.23    0.02
0.25    5.28    0.02
0.31    5.32    0.02
0.35    5.35    0.02
0.41    5.39    0.02
0.46    5.41    0.02
0.50    5.42    0.02
0.56    5.45    0.02
0.61    5.49    0.02
0.64    5.51    0.02
0.67    5.53    0.02
0.70    5.54    0.02
0.73    5.55    0.02
0.82    5.60    0.02
0.83    5.59    0.02
0.85    5.07    0.05
0.89    3.90    0.15
0.93    3.70    0.25

График зависимости выходного напряжения от силы тока

Обратите внимание, что напряжение возрастает по мере увеличения нагрузки до 0,82 А. Попытка получить больше мощности приводит к резкому падению напряжения, поскольку превышен лимит источника питания.

Я нахожу это поведение странным, потому что ни один другой SMPS, с которым я работал, не выдавал повышенного напряжения под нагрузкой. Какая конструкция SMPS вызовет увеличение напряжения под нагрузкой и чем она будет отличаться от более типичных конструкций? Какие преимущества, если таковые имеются, будет нести эта конструкция?

Возможно, в цепи обратной связи есть ошибка, зависящая от нагрузки.

Ответы (4)

Некоторые дешевые зарядные устройства не используют регулятор на выходе, контролирующий выходное напряжение и возвращающий эту информацию на первичную обмотку через оптопару. Вместо этого они регулируются на основе того, что «видят» на вспомогательной обмотке на первичной обмотке, экономя затраты на оптопару. На вспомогательной обмотке обратноходового преобразователя вы получаете очень приблизительную информацию о напряжении на вторичной обмотке, а иногда вместо теоретически идеального отражения выходного напряжения в картине доминируют звон и всплески. Возможно, в условиях средней и высокой нагрузки звон на вспомогательной обмотке становится меньше, и регулятор увеличивает мощность только потому, что получает уменьшающийся коэффициент выходного напряжения.

Если это так, то ошибка на самом деле возникает при малых нагрузках (поскольку именно здесь звон может быть сильным), но она компенсируется за счет уменьшения общего регулирования, так что напряжение находится в пределах спецификации во всем диапазоне нагрузки. Детали будут зависеть, например, от того, для чего оптимизированы демпферы.

Недорогие USB-зарядные устройства иногда сводятся к абсолютному минимуму компонентов из-за резкого снижения стоимости. Манцинг — это что угодно, только не старомодный торговый трюк.

Поиск по фразе «стабилизация первичной стороны в обратноходовых преобразователях» может привести к некоторой справочной информации, подобной этой статье .

Иногда отрицательный член регулирования нагрузки вводится специально, чтобы компенсировать падение IR в кабеле между регулятором и нагрузкой. Это распространено в автомобильных или промышленных системах, где кабель длинный и громоздкий, а толстые кабели нежелательны.

Если этот регулятор был разработан для конкретного телефона, также возможно, что он компенсирует внутренние перепады напряжения в цепи питания телефона. Например, если LDO используется для создания внутренней шины 5 В, его падение напряжения будет расти по мере увеличения тока нагрузки. Разработчик телефона мог компенсировать это и уберечь LDO от пропадания, увеличив входное напряжение в зависимости от нагрузки...

Это действительно крутая функция. Увеличение на 0,5 В/А компенсирует падение напряжения в кабеле на 0,5 Ом. Конечно, 0,5 Ом звучит много, пока вы не примете во внимание провода №28, которые составляют 65 мОм на фут. Если вы используете 3-футовый USB-кабель с проводом питания № 28, эта компенсация будет почти правильной. Или 10-футовый кабель с #24.

Не совсем ответ на вопрос. Вы можете прокомментировать вопрос, когда у вас будет достаточно репутации.
@pipe: это ответ на вполне разумную интерпретацию заглавного вопроса. Все остальные ответы касаются того, как это могло произойти, в этом упоминается, почему вы спроектировали это именно так. В заголовке спрашивается почему , а в основной части вопроса задается и то, и другое (какой дизайн, какие преимущества).

Рейтинги никогда не означают максимальную ценность. Рейтинги основаны на некоторых стандартных условиях испытаний. Кроме того, если вы видите кривую V-I, это кажется более или менее похожим на цикл зарядки аккумулятора, за исключением того, что V и I меняются местами. Обычно в типичном цикле зарядки аккумулятора напряжение сначала возрастает, в течение которого ток остается постоянным. После того, как OCV (напряжение разомкнутой цепи) батареи достигает заданного значения, напряжение остается постоянным, но ток уменьшается. Через некоторое время зарядка прекращается. Но в вашем случае это прямо противоположно типичному циклу зарядки. Если вы изменили порядок данных, то с зарядным устройством все в порядке. Он работает нормально.

Вы можете найти более подробную информацию о процессе зарядки аккумулятора здесь

Зарядное устройство USB должно быть регулируемым источником питания 5 В. Преобразование в правильное зарядное напряжение осуществляется устройством, к которому подключен источник питания; мощность не подается непосредственно в аккумулятор.
Ах, теперь я понял. Я думал, что эти измерения были сделаны на выходе зарядного устройства USB. В таком случае я считаю правильным то, что сказал Зебонавт.
Почему выходное напряжение 5V SMPS (зарядное устройство USB) увеличивается с нагрузкой?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v