Paralelné spojenie BECov s nie úplne rovnakým výstupným napätím
Lineárne BECy sa medzi modelármi tešia stále veľkej obľube, hlavne vďaka svojej nízkej cene, slušnej spoľahlivosti, absencii rušenia a možnosti paralelného spájania.
autor: Janko O.
Že si zase až tak veľmi nevymýšľame, dosvedčuje článok "Paralelné zapojenie BECov", ktorý je na našej Web stránke v Top Päťke, to znamená, že patrí medzi päť najčítanejších. V článku je pomerne podrobne rozoberané, ako si mnohí výrobcovia "nelámu hlavy" a pre posilnenie prúdovej zaťažiteľnosti BECov vo svojich regulátoroch, zapájajú lineárne stabilizátory (z ktorých je lineárny BEC zložený) bez rozpakov paralelne. Z tohoto poznatku vychádzal záver, že aj výstupy samostatných BECov je možné spájať paralelne, pokiaľ ovšem sú ich výstupné napätia rovnaké a samozrejme aj spájané regulátory sú rovnaké. V našich úvahách sme "tajne dúfali", že výrobcovia viac-ampérových BECov tieto osadzujú lineárnymi stabilizátormi, ktoré sú starostlivo vyberané na zhodu parametrov. Vtedy sme trochu "štipľavo" poznamenali, že máme určité pochybnosti o tom, ako Číňania niečo do niečoho starostlivo vyberajú.
Je fakt, že "odpálených" čínskych regulátorov sme videli dosť, ale ani v jednom nebol odpálený lineárny BEC. Zato sme videli pár výkonnejších regulátorov, ktoré odpálené neboli, ale zato mali odpálený svoj spínaný BEC.
Pred časom sme sa podrobne zaoberali jedným lacným 18 Ampérovým čínskym regulátorom, ktorý má "sakramentsky" dobrý lineárny BEC. Ten sa skladá zo štyroch lineárnych stabilizátorov triedy 7805. Regulátor sme pripojili na 3-článkovú LiPolku a postupne sme BECu zvyšovali odoberaný prúd. Keď hodnota odoberaného prúdu presiahla 3 Ampére a výstupné napätie stále "držalo", zostali sme veľmi prekvapení. Skúšku sme zopakovali s tým, že sme "ohmatávaním" kontrolovali teplotu jednotlivých lineárnych stabilizátorov, z ktorých sa BEC skladá. Zistili sme zaujímavú vec: S postupným zvyšovaním odoberaného prúdu, sa najprv hreje jeden zo štvorice stabilizátorov, ostatné nie. Potom sa hrejú dva, neskôr tri a pri maximálnom odbere všetky štyri lineárne stabilizátory. Z toho nám vyplynul záver, že jednotlivé lineárne stabilizátory tohoto BECu nemajú rovnaké parametre (hodnotu výstupného napätia).
Zaujímalo nás, do akých extrémov sa dá "beztrestne" ísť, čím sme mali na mysli rozdiely v parametroch paralelne spájaných lineárnych stabilizátorov v BECoch. Testovaniu sme podrobili dva absolútne rozdielne, paralelne zapojené lineárne stabilizátory triedy 78xx: - rôzni výrobcovia, - rôzne maximálne prúdy (jeden max. 2 Ampére, druhý max. 1,2 Ampéra), - rôzne výstupné napätia (jeden na 8 Voltov, druhý na 5 Voltov). Tieto dve úplne rozdielne súčiastky spolu nažívali v podivuhodnej symbióze. Schéma zapojenia a zaťažovacia charakteristika sú na nasledujúcich obrázkoch.
Z nich vyplýva, že pri nižších odberoch je hodnota výstupného napätia daná stabilizátorom s vyšším napätím. Ten aj dodáva všetok odoberaný prúd (a aj sa hreje). Druhý stabilizátor je nečinný, pretože je blokovaný vyšším výstupným napätím, než na ktoré bol navrhnutý. Po dosiahnutí maximálneho odoberaného prúdu prvého stabilizátora (2 A), začne pôsobiť prúdové obmedzenie (niečo vyše 2 A) a výstupné napätie postupne klesá. Ale len do hodnoty výstupného napätia druhého stabilizátora (5 V), kedy aj tento začne dodávať prúd do záťaže (a začne sa tiež hriať). Keď odoberaný prúd dosiahne súčet maximálnych prúdov jednotlivých stabilizátorov (2 A + 1,2 A = 3,2 A), tak výstupné napätie začne nemilosrdne klesať až k nule.
K čomu bol tento extrémny experiment dobrý? K tomu, aby sme dokázali, že pri paralelnom spájaní lineárnych BECov, nie je bezpodmienečne nutné dodržať absolútnu zhodu ich parametrov. V reálnych podmienkach sa výstupné napätia lineárnych BECov nebudú líšiť o 3 Volty ale sotva o 0,1 Voltu, tak ako to ukazuje obrázok.
Vtedy aj výstupné napätie bude vykazovať schod o tejto výške. To, čo s výstupným napätím BECu spôsobí rozbiehajúce sa servo, podrobne popisuje článok "Vplyv dlhých prívodných káblov na činnosť serv". Tu je dobré si uvedomiť, že oproti tomu je rozdiel výstupných napätí paralelne spojených BECov v rádoch stotín Voltu, smiešnou hodnotou.
Na prvý pohľad by sa mohlo zdať, že prúd dodáva hlavne ten BEC, ktorý má mierne vyššie výstupné napätie a ten druhý sa len nečinne vezie, ale vzhľadom na silne nárazový charakter prúdového odberu spôsobený servami, je BEC s mierne nižším napätím zaťažený len o málo menej, ako prvý BEC.
Samozrejme, čím je rozdiel výstupných napätí BECov menší, tým je menší aj rozdiel dodávaných prúdov.
Ak je pokles výstupného napätia vplyvom záťaže väčší ako je rozdiel výstupných napätí BECov (a to počas rozbehu serva, ako vidno z obrázku, je), začne sa na dodávkach prúdu podieľať aj BEC s menším napätím.
Cez to všetko je, z hľadiska rovnomerného prúdového zaťaženia a rovnomerného zahrievania, vhodné paralelne spájať BECy rovnakého výrobcu, rovnakých maximálnych odoberateľných prúdov a rovnakého výstupného napätia. Vyznačená prúdová zaťažiteľnosť BECov nie je trvalá, ale len krátkodobá, pretože sa predpokladá, že servo chvíľu beží (a odoberá prúd), ale oveľa dlhšiu dobu sa pohybuje len pomaly alebo vôbec a vtedy je jeho spotreba oveľa nižšia.
Pre modely, ktoré sú osadené väčším počtom serv, alebo kde sú servá trvalo zaťažené, alebo sú v neustálom pohybe, lineárne BECy nie sú vhodné. Tu sú vhodnejšie buď spínané BECy (UBECy), alebo ešte vhodnejšie je palubnú sieť napájať samostatným palubným zdrojom (NiCd), tak ako je to popisované v článku "Na pol ceste k Power Boxu - 2. časť".
Súvisiace články:
Elektroinštalácia viacmotorových modelov - 1.časť