Takže: Jeden BEC? Dva BECy? Viac BECov? - 2. časť
Dnes sa pozrieme, čo sa stane, ak palubnú elektroniku budú napájať dva BECy zapojené paralelne.
A aby sme nasimulovali najhoršie podmienky, vybrali sme dva BECy s čo najodlišnejším výstupný napätím.
Tie sme potom krátkodobo postupne zaťažovali čoraz väčším a väčším prúdom.
autor: Janko O.
V minulej časti sme sa zatiaľ sústredili len na jeden BEC.
Avšak ešte skôr si musíme ozrejmiť jeden dôležitý údaj: vnútorný odpor BECu. Meraním Volt-Ampérovou metódou sme zistili, že vnútorný odpor lineárnych BECov (vrátane výstupných vodičov a konektora), ktoré sme pre naše merania použili, je menej ako 40 miliOhmov. To znamená, že bez záťaže je výstupné napätie napr. 5,00 Voltu, pri odbere 0,5A to bude 4,98V, pri odbere 1A už len 4,96V atď.
Ďalším dôležitým údajom je teplotná závislosť výstupného napätia BECov. Zistili sme, že pri zvyšovaní teploty BECu jeho výstupné napätie mierne klesá, rádovo miliVolty na stupeň Celzia. Je to spôsobené zrejme poklesom napätia referenčného zdroja vo vnútornej štruktúre lineárnych stabilizátorov, z ktorých sú lineárne BECy poskladané.
Tieto skutočnosti nám o chvíľu pomôžu pochopiť, čo sa deje, keď paralelne zapojíme dva (alebo aj tri, štyri, ...) takéto BECy.
Ako sme merali?
Aby nevznikali žiadne pochybnosti, výstupný prúd BECov sme merali pomocou bipolárnych prúdových senzorov ACS758-050B firmy Allegro podľa nasledovnej schémy:
Napájanie pre oba BECy bolo spoločné a bola to 3-článková LiPol batéria, ktorej napätie bolo neustále udržiavané (pri poklese bola dobíjaná) na hodnote 12,0 Voltu pomocou laboratórneho zdroja.
Z piatich rovnakých regulátorov TowerPro Mag8-18A, ktoré sme mali k dispozícii, sme vybrali dva s najodlišnejšími výstupnými napätiami ich BECov. BEC s vyšším výstupným napätím dával naprázdno (bez záťaže, bez odberu) 5,038 Voltu (U1) a BEC s nižším napätím dával 4,999 Voltu (U2).
Výstupné napätia z prúdových senzorov sme zobrazovali na obrazovke digitálneho pamäťového osciloskopu. Aby sa nám priebehy prvého a druhého kanála nekrížili a tým neznižovali prehľadnosť, rozhodli sme sa zobrazovať symetricky – zrkadlovo:
Vodorovne, stredom obrazovky vedie pomyselná nulová os.Od nej smerom hore je zobrazovaný prúd BECu s vyšším výstupným napätím (žltý priebeh). Čím väčší prúd, tým je viac nad nulovou osou. Od nulovej osi smerom dole je zobrazovaný prúd BECu s nižším výstupným napätím (modrý priebeh). Čím väčší prúd, tým je viac pod nulovou osou. Citlivosť prúdových senzorov je 40mV/A a osciloskop je prepnutý na citlivosť 20mV/dielik, z čoho vyplýva, že jeden vertikálny dielik na obrazovke zodpovedá prúdu 0,5A.Časová základňa osciloskopu je nastavená na hodnotu: 1 sekunda/dielik, takže jednému horizontálnemu dieliku zodpovedá čas jedna sekunda.
To sme dosiahli tým, že zatiaľčo prúd do prvého prúdového senzora vchádza do vývodu 4 a vychádza z vývodu 5, u druhého prúdového senzora je to naopak. To bolo umožnené tým, že sme použili bipolárne prúdové senzory (ACS758-050B). To sú senzory, ktoré dokážu merať prúd tečúci jedným aj druhým smerom (takže napr. aj striedavé prúdy).
Našim zámerom bolo overiť, aké prúdy tečú do záťaže (zaťažovacieho reostatu) z jednotlivých BECov, ktorých výstupné napätie nie je rovnaké, pri postupnom zvyšovaní odoberaného prúdu (znižovaní odporu reostatu).
Najskôr sme hodnotu reostatu nastavili tak, aby ním pri napätí 5 Voltov tiekol prúd 250 mA. Aké prúdy dodávali jednotlivé BECy ukazuje nasledujúci obrázok:
Jeden vertikálny dielik zodpovedá prúdu 0,5A. Jeden horizontálny dielik zodpovedá času 1 sekunda.
Je evidentné, že vďaka rozdielnym výstupným napätiam, v tomto prípade prúd do záťaže dodáva len BEC s vyšším výstupným napätím. Je „vyhrievaný“ výkonom 1,75W, takže sa hreje. Druhý BEC sa na dodávke prúdu nijako nepodieľa a preto je úplne studený.
Pri tomto prúde (0,25A) a vnútornom odpore BECu asi 0,04 Ohmu, kleslo jeho výstupné napätie z 5,038V na asi 5,028V, čo je dosť nad hodnotou výstupného napätia druhého BECu (s nižším výstupným napätím), ktoré je 4,999V. Preto tento BEC „nemá dôvod“, aby dodával prúd zo svojho nižšieho napätia, do vyššieho napätia na zaťažovacom reostate.
Potom sme hodnotu reostatu nastavili tak, aby ním pri napätí 5 Voltov tiekol prúd 500 mA. Aké prúdy dodávali jednotlivé BECy ukazuje nasledujúci obrázok:
Jeden vertikálny dielik zodpovedá prúdu 0,5A. Jeden horizontálny dielik zodpovedá času 1 sekunda.
Zo začiatku (prvé 3 a pol sekundy) dodáva prúd stále len jeden BEC. Samozrejme ten s vyšším výstupným napätím (žltý priebeh). Je „vyhrievaný“ výkonom 3,5W, čo je na hornej hranici jeho „uchladiteľnosti“, takže sa riadne hreje.
To sa prejavilo tak, že po asi 3 a pol sekunde, vplyvom narastajúcej teploty, kleslo výstupné napätie BECu s vyšším výstupným napätím tak, že sa vyrovnalo napätiu BECu s nižším výstupným napätím (4,999V), takže tento tiež začal dodávať prúd do záťaže.
Jasne vidieť, že od tohto okamihu začína prúd BECu s vyšším výstupným napätím pomaly ale isto klesať (žltý priebeh) a prúd BECu s nižším výstupným napätím (modrý priebeh) sa „odlepí“ od nuly a začína rovnako mierne stúpať. To, že súčet prúdov je stále rovnaký, dokazuje to, že vzdialenosť obidvoch kriviek je stále rovnaká (skoro by sa dalo povedať, že sú rovnobežné).
Po niekoľkých sekundách sa situácia stabilizuje: „žltý“ prúd už ďalej neklesá a „modrý“ prúd už ďalej nerastie. Výstupné napätie je niekoľko miliVoltov pod hodnotou 5V.
Ďalej sme hodnotu reostatu nastavili tak, aby ním pri napätí 5 Voltov tiekol prúd 750 mA. Aké prúdy dodávali jednotlivé BECy ukazuje nasledujúci obrázok:
Jeden vertikálny dielik zodpovedá prúdu 0,5A. Jeden horizontálny dielik zodpovedá času 1 sekunda.
Situácia je podobná, ako v predchádzajúcom prípade, len nárast teploty a tým pádom pokles výstupného napätia BECu s vyšším výstupným napätím bol razantnejší a dosiahol hodnotu 4,999V už po necelej sekunde. Nečudo, veď tento BEC bol „vykurovaný“ výkonom 5,25W a bolo jasné, že to nemôže dlho utiahnuť sám.
Takže, po necelej sekunde od zapnutia je „modrý“ prúd síce nulový, ale potom začína pomaly narastať, pretože vďaka nárastu teploty BECu začína „žltý“ prúd zase pomaly klesať. Súčet prúdov je rovnaký – krivky sú od seba stále rovnako vzdialené. Výstupné napätie nijako nekolíše a je stále niekoľko miliVoltov pod hodnotou 5V.
Pri štvrtom meraní sme hodnotu reostatu nastavili tak, aby ním pri napätí 5 Voltov tiekol prúd 1000 mA (1A). Aké prúdy dodávali jednotlivé BECy ukazuje nasledujúci obrázok:
Jeden vertikálny dielik zodpovedá prúdu 0,5A. Jeden horizontálny dielik zodpovedá času 1 sekunda.
Toto je posledný prípad, keď po zapnutí ešte stále netečie prúd z BECu s nižším výstupným napätím (modrý priebeh). To znamená, že výstupné napätie zaťaženého BECu s vyšším výstupným napätím stále nekleslo pod hodnotu napätia BECu s nižším výstupným napätím (4,999V) a nedalo mu tak dôvod, aby hneď od začiatku dodával prúd do záťaže aj on.
To však bude trvať len zlomok sekundy, pretože už po 0,3 sec. od zapnutia, vplyvom rýchlo narastajúcej vnútornej teploty, kleslo výstupné napätie BECu s vyšším výstupným napätím (je „vykurovaný“ výkonom 7W). To sa vyrovnalo napätiu BECu s nižším výstupným napätím (4,999V) a tým pádom došlo k „zapojeniu“ BECu s nižším výstupným napätím do procesu dodávky prúdu. Vidno, že pokles „žltého“ prúdu je výraznejší, ako v predchádzajúcich prípadoch, rovnako je výraznejší nárast „modrého“ prúdu. Súčet prúdov je stále rovnaký – krivky sú od seba stále rovnako vzdialené. Výstupné napätie nijako nekolíše a je stále len niekoľko miliVoltov pod hodnotou 5V.
Pri piatom meraní sme hodnotu reostatu nastavili tak, aby ním pri napätí 5 Voltov tiekol prúd 1500 mA (1,5A). Aké prúdy dodávali jednotlivé BECy ukazuje nasledujúci obrázok:
Jeden vertikálny dielik zodpovedá prúdu 0,5A. Jeden horizontálny dielik zodpovedá času 1 sekunda.
Pri šiestom meraní sme hodnotu reostatu nastavili tak, aby ním pri napätí 5 Voltov tiekol prúd 2000 mA (2A). Aké prúdy dodávali jednotlivé BECy ukazuje nasledujúci obrázok:
.jpg)
Jeden vertikálny dielik zodpovedá prúdu 0,5A. Jeden horizontálny dielik zodpovedá času 1 sekunda.
Pri siedmom meraní sme hodnotu reostatu nastavili tak, aby ním pri napätí 5 Voltov tiekol prúd 3000 mA (3A). Aké prúdy dodávali jednotlivé BECy ukazuje nasledujúci obrázok:
Jeden vertikálny dielik zodpovedá prúdu 0,5A. Jeden horizontálny dielik zodpovedá času 1 sekunda.
Tieto tri prípady majú spoločné to, že hneď od začiatku sa na dodávke prúdu podieľa aj BEC s nižším výstupným napätím (modrý priebeh). To znamená, že vplyvom záťaže kleslo výstupné napätie BECu s vyšším napätím pod hodnotu 4,999V, čo je výstupné napätie BECu s nižším výstupným napätím bez záťaže.
Hneď na začiatku je BEC s vyšším výstupným napätím „vykurovaný“ výkonom asi 9,1W (respektíve 10,5W, či 14W), takže jeho vnútorná teplota rýchlo rastie a výstupné napätie mierne klesá, čo spôsobí znižovanie jeho prúdu (žltý priebeh) a úmerne tomu začne narastať „modrý“ prúd. Súčet prúdov je stále rovnaký – krivky sú od seba stále rovnako vzdialené. Výstupné napätie nijako nekolíše a je stále len niekoľko miliVoltov po hodnotou 5V.
Tento stav je však trvale neudržateľný, pretože aj keby sa záťaž rozdelila rovnomerne medzi obidva BECy, v žiadnom prípade nie sú schopné každý uchladiť 5,25W (respektíve 7W, či 10,5W). Takže v priebehu pár sekúnd musí nastať kolaps. Ako dlho to bude trvať a aký to bude kolaps, o tom zase v ďalšej časti.
Dnes sme sa venovali stupňujúcemu sa prúdovému zaťažovaniu dvojice BECov s rozdielnym výstupným napätím z krátkodobého hľadiska – asi tak prvých sedem sekúnd.
Aký záver by mohol vyplynúť z dnešnej časti?
Nenaplnili sa karastrofické scenáre odporcov paralelného spájania BECov, ktoré hovorili, že všetok prúd bude dodávať len jeden BEC. Teda ten s vyšším výstupným napätím a ten druhý nič. A že keď sa ten prvý "usmaží", tak všetok prúd začne dodávať pre zmenu zase ten druhý a po čase že sa "usmaží" aj ten . Ukázalo sa, že vďaka poklesu výstupného napätia pri zvýšení teploty sa do dodávky prúdu zapojí aj BEC s nižším výstupným napätím a po čase si záťaž primerane rozdelia.
Čo sa stane počas dlhodobého zaťažovania, vlastne preťažovania, či začne pôsobiť prúdová, alebo tepelná poistka a aký nebezpečný ten kolaps bude, to si povieme nabudúce.
Súvisiace články:
Paralelné zapojenie BECov - zhrnutie
Takže: Jeden BEC? Dva BECy? Viac BECov? - 3. časť
Takže: Jeden BEC? Dva BECy? Viac BECov? - 1. časť
Paralelné spojenie BECov s nie úplne rovnakým výstupným napätím
Elektroinštalácia viacmotorových modelov
Na pol ceste k Power Boxu - 1.časť
Na pol ceste k Power Boxu - 2.časť
Spínaný BEC (SBEC, UBEC) - radosti a strasti - 1.časť
Spínaný BEC (SBEC, UBEC) - radosti a strasti - 2.časť
Spínaný BEC (SBEC, UBEC) - radosti a strasti - 3.časť
Vplyv dlhých prívodných káblov na činnosť serv.
27.8.2013
<Staršie | tento článok | Novšie>
Napísané: 26. 6. 2023, 11:49 | Prečítané: 8750x | Kategórie: Elektronika | Napísal: admin |
Komentáre: 4
(zálohový BEC by bol pripojený na prijímač cez schottky aby "nabehol" až pri výpadku primárneho)
Na prvý pohľad by to malo byť elektrický bezproblémové (ak niekto ovsem nevie o nejakej záludnosti ktorá by to mohla komplikovať?)
Vďaka
Stano
Lenže, názor je názor, ale aká je realita? A tak som to zmeral.
Nemám dva spínané BECy, ale našiel som jeden a namiesto druhého som použil regulovateľný laboratórny zdroj.
Výsledok?
Taký ako ten názor: funguje to. A ani som nepoužil tú Schottkyho diódu.
Výstupy obidvoch - teda spínaného BECu aj laboratórneho zdroja som spojil paralelne - napriamo, bez diód.
Keď som na lab. zdroji nastavil nižšie napätie (aj o 2 až 3 Volty), ako má spínaný BEC, tak na výstupe bolo napätie BECu a lab. zdroj bol tzv. "zahradený". Tiekol do neho prúd jednotky mA (v závislosti od napätia lab. zdroja).
Keď som na lab. zdroji nastavil vyššie napätie (aj o 2 až 3 Volty), ako má spínaný BEC, tak sa "zahradil" BEC. A na výstupe bolo napätie lab. zdroja. Z neho do BECu tiekol prúd necelý mA (v závislosti od napätia lab. zdroja).
Takže, žeby koniec ďalšieho mýtu? Mýtu o zákaze spájania výstupov spínaných BECov.
Najprv som na internete "pošmátral" a pohľadal zapojenia SBECov a UBECov. Štúdiom schém som došiel k záveru, že pri ich paralelnom zapojení by sa nemalo nič stať. Ale najlepšie je to overiť.
Našiel som doma 115A regulátor Birdie, ktorý má 3A spínaný BEC. Paralelne k nemu som napriamo - bez nejakých diód zapojil 3A UBEC (samostatný spínaný BEC - bez regulátora).
Ten prvý dával naprázdno napätie 5,53V, ten druhý 5,27V. Po spojení ich výstupov sa nič zvláštne nedialo - výsledné napätie bolo 5,53V. Túto kombináciu som zatiaľ ničím nezaťažoval, čiže odber bol 0. Potom som pripojil reostat s odporom 18 Ohmov a zvyšoval som odber. Pri asi 2,5A som usúdil, že tento reosat je na to "slabý" a tak som namiesto neho zapojil reostat 1,1 Ohmu. Na ňom som nastavil spoločný odber 6A. Napätie vtedy bolo 5,03V. Všetko fungovalo ako má. Koľko dával ten-ktorý BEC som nemeral, to urobím inokedy pomocou prúdových senzorov Allegro. Každý BEC som napájal samostatnou batériou - 3-článkom LiPol.
Vyskúšal som aj to, čo sa stane, keď jednému BECu odpojím tú jeho batériu, ale výstupy BECov nechám zapojené. Raz jeden, potom druhý. Nestalo sa nič. BECy fungujú aj po tejto skúške.
Niekedy inokedy urobím viac meraní a mohol by z toho byť samostatný článok.
Toto som potreboval pre prakticku realizaciu,
vdaka.
(tu schottky diodu tam chcem dat preto aby sekundarny BEC nabiehal az pri vyraznom poklese napatia , ci jeho uplnom vypadku. A teda zalozna bateria by bola vybijana len v pripade nevyhnutnej potreby)
Pridaj komentár
- Pre odoslanie správy môžete aj použiť klávesovoú skratku Alt+S. (Podporujú len niektoré prehliadače)
- HTML znaky budú prevedené na entity.
- Vyjadrujte sa tu ako doma, aby sme vedeli ako to u Vás vypadá.
- Odkazy začínajúce http:// budú automaticky prevedené na odkazy , nepoužívajte však v jednom príspevku viac ako 3 - to robia len spam roboti:-)