Omezení proudu

[Croog]

V mém klasickém předspánkovém přemýšlení jsem narazil na otázku, u které bych rád znal odpověď.

Koupil sem si takovou mobilní UPS pro malá napětí. Nabíjecí obvody má v sobě podobně jako mobil nebo notebook. Dodaný napájecí adaptér má na výstupu 19V/3A, ale podle specifikace to lze napájet napětím 12-20V.

Předpokládám, že když to napíchnu na nějaký zdroj 12V/1A, tak to ten zdroj přetíží - což vyústí ve snížení napětí, v horším případě ke zničení zdroje?
Je jasné, že tu UPS lze nabíjet i malými proudy, protože ji lze napájet například ze solárního panelu a tak (originální auto nabíječka má na sobě napsáno IN: 12V OUT: 12V/1A). Co můžu udělat, abych omezil maximální proud a mohl ji nabíjet slabším adaptérem/zdrojem? Paralelně vložit odpor? Nebo není potřeba nic, a ty napájecí obvody jsou schopny to uřídit tak, aby to prostě fungovalo?

Omlouvám se za lama dotaz, prostě bych si toto rád osvětlil a nemám se koho zeptat v okolí. dík

[kocourleo]

"když to napíchnu na nějaký zdroj 12V/1A, tak to ten zdroj přetíží -"

A ten zdroj 12V/1A nemá žádné omezení proudu? Pokud ne a ta UPS chce více, tak ten zdroj přetížit může. Nemá UPS specifikovaný maximální nabíjecí proud (případně příkon)?

[Croog]

To nemá, vše co vím je ten rozsah voltáže pro nabíjení a výstupní parametry dodaného zdroje. Ten zdroj je ale jistě navržen tak, aby utáhl jak nabíjení, tak to co je připojeno na výstup k té UPS - může dávat až asi 50W.

Já pro předpokládané použití ale nebudu potřebovat současně UPSkou něco napájet a zároveň ji dobíjet - a u samotného dobíjení mi nezáleží na době nabití. A vhledem k faktu, že ta UPS lze nabíjet třeba i solárním panelem, zjevně ji nedělají potíže nižší proudy pro pomalejší nabíjení.

Jde o to, že mi nějak není jasná ta teorie. Dobrý příklad je to napájení solár. panelem. Pokud je minimální potřebné slunce, tak si ten panel drží napětí a dodává podle toho proud, nebo je to naopak? To se mu z pohledu teorie přitom mění vnitřní odpor? Mám v tom fakt hokej.

"A ten zdroj 12V/1A nemá žádné omezení proudu?"
Kdyby měl, tak to jako znamená, že když to zkratuju, tak tam poteče 1A a nebude se dít nic (pokud nepoužiju dostatečně slabý kablík, který by se uškvařil)?
Tak dejme tomu tento zdroj: http://www.gme.cz/cz/index.php?page=...detail=751-464
Co se stane, když se z tohoto zdroje pokusim odebírat víc A? "Vyhodnotí" to jako zkrat a přestane cokoliv dodávat?

Prosím o trpělivost.

[Marty]

Odpovědi na většinu otázek jsou závislé podle mého názoru na konstrukci zdroje.

Pokud to je úplně obyčejný zdroj - tzv. "dozďák" apod., tak se dle mého názoru stane pouze to, že bude UPSce horko-těžko dodávat napětí a proud dle specifikace, případně naroste proud, ale poklesne napětí. Je pak otázka, co se stane - zda to UPS pobere a nebo se přestane nabíjet.

Já osobně jsem kdysi zkoušel připojit jeden takový šitový zdroj na svůj NTB - specifikace 16.5V, 4.5A a napájel jsem ho 9V, 1A. Výsledek byl, že se nabíjel, ale nabíl se jen asi na 20% a pak se přestal nabíjet.
Podle mého názoru to bude i s UPS vypadat podobně.

Standartní princip při propojení dvou zdrojů (=nabíjení baterky) je ten, že měkčí zdroj nebo zdroj s nižším napětím odebírá proud z tvrdšího zdroje nebo zdroje s vyšším napětím a snaží se tak vyrovnat svůj potenciál. Nabíjení je ukončeno, jakmile slabší odebere tolik proudu, že se napětí vyrovnají. Ve chvíli, kdy jsou napětí stejná, neteče proud.
Tohle ale přestává platit, pokud je na straně spotřebiče (nabíjeného) nějaký nabíjecí obvod, který se to nějak snaží regulovat. Pak záleží na specifikaci toho nabíjecího obvodu.

[Croog]

Jj, že to závísí na specifikaci zdroje i spotřebiče je celkem jasné.

Začněme tedy tím nejjednoduším. Mám obavu, že nechápu, co je to spotřebič. Je správná moje domněnka, že je to prostě odpor a podle toho kolik má aktuálně ohmů, takový má příkon?

[Marty]

Spotřebič je zjednodušeně řečeno přístroj, který odebírá proud.
Zdroj je zjednodušene řečeno přístroj, který proud dodává.

S tím odporem to není úplně přesné ona může být zátěž kapacitní nebo induktivní a taky odebírat ze zdroje proud, ale to nebudeme komplikovat (ostatně to platí pro střídavý proud a o tom tady ani není řeč)
Když se to tak vezme tak je ta domněnka teda taky platná, jen u zařízení, které obsahuje víc než jen odpory (tranzistory a další aktivní prvky), ten odpor obtížně určuješ. Dá se to spočítat ale jen pro statické situace (přesně dané podmínky na všech místech obvodu) - není to tedy univerzálně aplikovatelné na např. průběh nabíjení, který zřejmě nebude lineární.

[Croog]

Ok, jasné. Uvažujeme pouze stejnosměrný proud. Tzn. dle Ohmova zákona, čím se bude zvyšovat příkon spotřebiče (řádově), tím jsme blíže ke zkratu, protože zkrat je vlastně příliš malý odpor mezi výstupními póly zdroje.

U obyč lineárního zdroje tedy při přetížení letí nahoru proud a napětí dolů, dokud se něco neuškvaří (pojistka, kabely ke spotřebiči, nebo něco v samotném zdroji).

Není mi teda jasná leova otázka "A ten zdroj 12V/1A nemá žádné omezení proudu?".

Když teda vemu například ten solární panel (u kterého v nějakém výkonovém rozsahu předpokládám konstantní napětí a měnící se proud) a připojím ho na na spotřebič s vyšším příkonem, tak... eee.. mu to napětí prostě padne, ne?

Jde nějak v jednoduchosti teda popsat chování těch chytrých napájecích obvodů ve složitějších hračkách typu notebook? Pokud se mu nedostává dostatek V, tak to vyrovnává zvýšeným odporem? Jaktože tu UPS lze pomalinku dobíjet solárem, když dle standartní dobíjecí doby ze sítě potřebuje pro dobíjení příkon asi 12W?

Marty: Předpokládám, že tím zdrojem 9V, si ten notebook pouze nabíjel ve vypnutém stavu, zapnout by asi nešel, ne?

[Marty]

Ok, jasné. Uvažujeme pouze stejnosměrný proud. Tzn. dle Ohmova zákona, čím se bude zvyšovat příkon spotřebiče (řádově), tím jsme blíže ke zkratu, protože zkrat je vlastně příliš malý odpor mezi výstupními póly zdroje.

U obyč lineárního zdroje tedy při přetížení letí nahoru proud a napětí dolů, dokud se něco neuškvaří (pojistka, kabely ke spotřebiči, nebo něco v samotném zdroji).

Není mi teda jasná leova otázka "A ten zdroj 12V/1A nemá žádné omezení proudu?".

Když teda vemu například ten solární panel (u kterého v nějakém výkonovém rozsahu předpokládám konstantní napětí a měnící se proud) a připojím ho na na spotřebič s vyšším příkonem, tak... eee.. mu to napětí prostě padne, ne?

Jde nějak v jednoduchosti teda popsat chování těch chytrých napájecích obvodů ve složitějších hračkách typu notebook? Pokud se mu nedostává dostatek V, tak to vyrovnává zvýšeným odporem? Jaktože tu UPS lze pomalinku dobíjet solárem, když dle standartní dobíjecí doby ze sítě potřebuje pro dobíjení příkon asi 12W?

Marty: Předpokládám, že tím zdrojem 9V, si ten notebook pouze nabíjel ve vypnutém stavu, zapnout by asi nešel, ne?

Jo, notebook šel zapnout a normálně indikoval nabíjení.


Jinak k ostatním bodům:
příkon spotřebiče nijak moc se zkratem nesouvisí, zkrat = odpor 0 ohmů (prostě kus drátu )
obecně příkon je součin napětí a proudu na vstupu do zařízení, nebo také součin kvadrátu odebíraného proudu a odporu.

Při přetížení obyč lineárního zdroje se stane to, že na primáru zdroje (tam kde je strčenej do zásuvky) zůstane příkon konstatní, ale na sekundáru (tam, kde se napájí spotřebič) klesne napětí a vzroste proud. To zřejmě způsobí větší tepelné ztráty a také pokud je na sekundáru pojistka - její přepálení. Nicméně ta nebývá.
No, globálně to ale závisí na tvrdosti zdroje, zjednodušeně u nejjednoduššího zdroje čím více závitů vinutí v transformátoru, tím tvrdší zdroj.

v případě solárního panelu .. těžko říct. nikdy jsem to v ruce neměl a moc nevím jak se to chová a ani nechci spekulovat.

co se týče napájecích obvodů.
V případě "chytrého" zdroje je to tak, že za obyčejným transformátorem a usměrňovačem a kondenzátorem je stabilizátor, který má za úkol držet napětí. Specifikace toho stabilizátoru většinou obsahuje jaké napětí a jakej proud to umí dodávat a kdy dochází k poklesu jedné nebo druhé veličiny. Zjednodušeně se to dá říct tak, že do mezních hodnot se stabilizátor chová jako ideální tvrdý zdroj (drží napětí i proud podle požadavku spotřebiče) a za mezní hodnotou prudce padá dolů. Funkce stabilizátoru může být degradována příliš měkkým zdrojem (před stabilizátorem), který způsobí pokles napětí ještě před dosažením mezních hodnot stabilizátoru.

No a napájecí obvody v noteboocích... popsat jednoduše nejdou. Vzhledem k tomu, že do velikosti proudu, kterým se baterka nabíjí, zasahuje teplota baterky, napětí baterky, a navíc to nebývá stejnosměrný proud ale pulzní (např. sinusovka bez záporné části), tak tuplem.

Ostatně nabíjecí obvody jsou dost chytré na to, aby řekly zdroji - hele smůla, tohle neberu, a nabíjet nebudou. pak budou představovat nekonečný odpor a proud nepoteče. A nebo jim zdroj vyhoví a oni budou proud odebírat.

Osobně bych to s klidem zkusil, jen dát pozor na to jaký proud tam pouštím a v případě že SS tak na polaritu.
Lépe to zkusit s chytrým zdrojem který má měřák, abys viděl, že jde něco špatně.

[kocourleo]

"Není mi teda jasná leova otázka "A ten zdroj 12V/1A nemá žádné omezení proudu?"."

Pokud nemá omezení proudu a při odběru 3 ampér poklesne napětí zdroje třeba na 8 V, se může zničit (zvlášť pokud je to něco od Ťamanů bez pojistky). Ztráty v mědi (vodičích) jsou úměrné čtverci proudu, při trojnásobném proudu jsou tedy ztráty v mědi devítinásobné. Obecně zapojovat dva zdroje k sobě je vždy problematické, obzvlášť pokud o nich nic nevíš.

"Když teda vemu například ten solární panel (u kterého v nějakém výkonovém rozsahu předpokládám konstantní napětí a měnící se proud) a připojím ho na na spotřebič s vyšším příkonem, tak... eee.. mu to napětí prostě padne, ne?"

Ano, ale to nemusí znamenat, že to ten zdroj přežije, pokud je proudově přetížen. Pokles napětí je samozřejmá záležitost, kterou ovlivňuje vnitřní impedance zdroje. V žádném případě to neznamená, že zdroj (napěťový) může v tomto režimu dlouhodobě fungovat. U proudového zdroje, který prakticky může pracovat do zkratu, je to v pořádku, ale to určitě nebude tvůj případ.

[Jezevec]

Je to preci jasne ne ? Kdyz zdroj skratujes (to odpovida extremnimu pripadu aku) tak je proud !!!teoreticky!!! nekonecnej, ale napeti je nula. No a protoze zadnej zdroj neni dokonalej a ma nejakej vnitrni odpor (kdyz sme u stejnosmernyho) tak ten proud bude konecnej.

Jestli to zdroj prezije nebo ne zalezi na jeho konstrukci. Vzhledem k tomu jak sou zdroje dneska staveny, tak v 80% pripadu to bude OK. Pouziva se tam nejaky stabilizator, kterej mimo jiny zajisti omezeni proudu (eventuelne odpojeni trafa, ale to u beznyho made in taman nehrozi).

Jinak uplne nejjednodussi dobijecka na maly aku kerou muzes mit = trafo + dioda. Pak samozrejme jeste zalezi na "spotrebici" = akumulatoru, ale bezny AA aku s timhle vpohode dobijes, protoze maji dost velkej vnitrni odpor => dokud dioda sviti, tak tece proud = dobiji se.

Vetsinou se doporucuje dobijeci proud = 0,1 kapacity => 1000mA/h = 100mA proudu. To samo bezna LED dioda nevydrzi, ale kdyz budes dobijet 20mA, tak se nabije taky, jen za dost dlouho.

A k puvodnimu dotazu. Kup si nejaky multak (postaci cokoli do 200Kc) a zmer si, kolik ti to z toho zdroje bere proudu pri dobijeni vybiteho aku. To ze je zdroj dimenzovanej na 3A neznamena, ze 3A dava.
UPSka pokud je napajena uz stejnosmerne a predpoklada se i dobijeni z ruznych zdroju, tak na 100% obsahuje jeste vlastni regulacni obvod, kterej zajisti predevsim spravny napeti (to potrebujes aby se aku vubec nabijel) a proudove si ze zdroje veme "kolik da" => reguluje si odber tak, aby napeti bylo OK.
To samo muze znamenat, ze pokud to budes nabijet horsim zdrojem, bude se nabijet radove dyl (a ta zavislost neni linearni, to upozornuju - 1/2 proud != dvojnasobek casu, bude to trvat dyl)

Edit: Predpokaldam ze vlastni AKU bude 6V, proto tech 12V, aby se z toho dalo udelat 6 s dostatkem proudu.

[Croog]

Ok, díky všem za příspěvky. Vlastně jste všichni kromě jiného rozebrali do víc podrobností to, co jsem popsal v mém předchozím příspěvku.
Co mi tam stále hapruje je to "omezení proudu".

Leo: ok, a pokud omezení proudu ten zdroj má, tak to znamená, že se prostě při vyšším příkonu připojeného spotřebiče sám bezpečně vypne nebo něco jiného?

Co se týče napájecího obvodu notebooku, nezajímá mě co pouští do baterky, spíše jak se chová jako spotřebič. Je jasné, že když jim nestačí výkon zdroje, tak jsou schopni ho "odpojit" úplně (nekonečný odpor).

Jezevec: Právě to tebou popisované "regulování" proudu ze strany spotřebiče (nabíječky) mě zajímá - To se děje tak, že si regulační obvod určí "pod jaké napětí nepůjde" a vyvažuje to zvyšováním svého odporu (snížení příkonu)? Tzn. nedopustí přetížení zdroje?

---

Jinak multimetr mám, a velmi kvalitní. Ono, já (až na některé tragické propasti ve znalostech) o eletrice trochu přehled mám, páč sem ji studoval. Marty možná ví. Už je to ale dáááávno. Podle toho to taky vypadá, aktuálně se mi z té UPS ani nedaří nabíjet nokie a to sem sakra myslel, že 5V jim musí v pohodě stačit.
Jinak možná vás bude zajímat, o jaké UPS to tu celou dobu mluvím:
http://www.tekkeon.com/site/products-mypall-specs.php (ta silnější) - chytrá věcička!

Je jasné, že ten original. zdroj je dimenzován, aby ustál jak plnou zátež UPSky, tak současné dobíjení. Při samotném dobíjení a pokud by dobíjela lineárně (jako že jistě ne), se nabíjí 4h - což dle její kapacity vychází asi na příkon 12W, což je pochopitelně výrazně nižší hodnota, než 19V/3A.. Přesně jsem to zatím něměřil, blbě se k tomu dostává, když nemám alternativní kabel na kterém to lze multimetrem lehce změřit.

Ještě k tomu solárnímu panelu. Asi je pravda, že když se k tomu připojí něco s velkým příkonem, tak se taky může zničit. Já jsem ho tahal před lety na jedné "expedici" a nabíjel s ním mobil a GPS. Ani jedno nemá žádné výkonové nároky a ještě to obsahuje chytré nabíjecí obvody, takže když prostě zašlo slunce, tak napětí padlo na hubu a telefon dobíjení přerušil (pro opakovaný start nabíjení bylo nutné solár k telefonu "reconnectnout"). Nicnéně určitě zde platilo, že při menším slunci se nabíjelo pomaleji a naopak. Solár byl ale 12V (max 5W) a dobíjel jsem přes pulsní autonabíječku, která do toho taky jistě dost "kecala"..

[Marty]

Marty ví

Jinak nabíjecí obvod se bude v roli spotřebiče chovat podle mě tolerantně - podobně jako stabilizátor ve zdroji vůči transformátoru/usměrňovači.

Tedy, dokud mu bude zdroj schopen dodat napětí a proud v požadované úrovni (viz specifikace daného nabíjecího obvodu) tak bude pracovat. Podle mého tato specifikace bude vypadat asi tak, že vstupní napětí = napětí nabíjené baterky + 10% a imho s tím proudem to nebude nijak žhavé, prostě nedodá, bude pomalu nabíjet...

[kocourleo]

"Leo: ok, a pokud omezení proudu ten zdroj má, tak to znamená, že se prostě při vyšším příkonu připojeného spotřebiče sám bezpečně vypne nebo něco jiného?"

Záleží na konstrukci zdroje, může mít pravoúhlou charakteristiku, kdy po překročení maximálního proudu zareaguje proudová ochrana a zdroj se pak chová jako proudový (jeho napětí letí strmě dolů tak, aby byl zachován nastavený zkratový proud - třeba právě ten 1 A). Pokud je na to dimenzován a uchladí ztrátový výkon, může takto klidně pracovat. Jeho napětí pak je ale nízké a asi nebude UPS stačit (nabíjení se tedy omezí na maximální proud, který je zdroj schopen dát při jmenovitém napětí - ve tvém případě 12V/1A). Toto platí pro elektronicky řízený zdroj. Pro neřízený napěťový zdroj je to však problém, ten může klidně shořet, obzvlášť pokud nemá pojistku.

[Marty]

Jo, je to tak. Osobně mám ale (náhodou ) domácí laboratorní zdroj dimenzovaný tak, že stabilizátor (LM317T přemostěný KD617 - 60W PNP) a trafo si ve specifikacích odpovídají tak, že ho můžu dlouhodobě zkratovat a jediné co se stane je, že se mi začne přehřívat trafo a trochu výkoňák.

A to je celkem jednoduchá konstrukce - při překročení určitého odebíraného výkonu (kolem těch 50W) začne napětí na výstupu klesat, ale stabilizátor to celkem rovná - problém je pak s maximálním možným napětím, při určitém odebíraném výkonu mi klesá maximální nastavitelné napětí. (klesá totiž napětí na sekundáru trafa)

[Croog]

Takže ještě jednou díky všem přispívajícím. Pro mě již thread účel splnil a jsem rád, že jsem si v tom udělal trochu jasno a procvičil ohmův zákon.

Myslím, že by zde ještě neměl chybět odkaz na anglickou wikipedii, kde se tím jeden artikl také zabývá:
http://en.wikipedia.org/wiki/Current_limiting

Mimochodem jsem nabité znalosti rovnou mohl ověřit: Při mé snaze nabíjet tu nokii jsem vygoogloval, že je třeba dát do série odpor (dokonce psali, že prý právě kvůli "proudovému omezení", což se mi nezdá, odpor v serii přece snížuje napětí). Je to snad kvůli diagnostice toho regulačního obvodu v telefonu před zahájením nabíjení, to je ale vedlejší - funguje to. Měl jsem po ruce 10ohm rezistor, a bylo tak krásně vidět, jak si telefon opravdu bere jenom tolik proudu, aby nabíjecí napětí nepadlo pod asi 4,4V (baterka má 3.7V). Ze zdroje šlo 6V, takže tam lezlo asi 160mA. To je celkem málo, tak si ještě seženu menší rezistor a uvidíme.

Až mi zase stoupne sebevědomí, tak se začnu vyptávat jak přesně fungují spínané zdroje a regulované nabíjecí obvody.

EDIT: leo, nějak mi nejde ti přidat karmu, tak později.

[Marty]

Odpor v sérii omezí proud - při daném napětí přes ten odpor prostě větší proud nepoteče (I=U/R).

Jinak spínané a nabíjecí obvody jsou celkem magie, už to je trochu složitější elektronika... Začal bych u zpětnovazebních stabilizačních obvodů do zdroje (princip např. tradiční LM317) a pak poskočit dál