以往用來測試USB充電器/行動電源輸出的簡易負載器,大多是使用大功率繞線電阻/水泥電阻來當作負載,因為其歐姆值固定,所以當充電器或行動電源的輸入電壓變動後,就會使其電流產生變動(歐姆定律),加上電阻溫度上升後其阻抗會略微增加,所以無法滿足恆定電流放電,炬為推出一款產品,使用控制MOSFET導通方式來維持消耗電流恆定,並可以透過手轉可變電阻來調整電流值大小,加上有溫控風扇對其MOSFET進行散熱,比起傳統使用電阻的簡易負載器要實用許多,以下是簡介及測試

 

本體外觀,紅色PCB左邊是可變電阻旋鈕,中間是散熱用風扇,右邊是待測電源輸入USB A插頭,USB A座旁有一個綠色鎖式端子,也可以把待測電源正負極線路直接接到這裡,USB A座附近也有一個藍色LED指示燈,電源輸入後會點亮

01.jpg

 

本體背面,黑色最大顆的是MOSFET,電路板右側印上產品名稱

02.jpg

 

拆下固定風扇的四顆不銹鋼螺絲,可取下風扇,風扇規格為5V 0.2A,未詳細標註型號以及軸承種類

03.jpg

 

因為MOSFET直接使用電路板銅箔當作散熱片,可以看到紅色電路板上有許多開孔,用來讓風扇氣流通過帶走熱量

04.jpg

 

炬為炬能芯,可控制MOSFET導通狀況來控制消耗電流,以及風扇的溫度控制

05.jpg

 

PT1102降壓式電源IC,可接受最高18V輸入電壓,最大連續輸出電流1A

06.jpg

 

使用MOSFETAOB240LTO-263 D2PAK封裝,最高耐壓40V,可承受105A(攝氏25)/82A(攝氏100)Pd176W(攝氏25)/88W(攝氏100)MOSFET上方黑色小元件為溫度感測熱敏電阻,供風扇溫控使用,旁邊有兩顆並聯的0.2歐姆SMD電阻作為電流回授使用,旁邊大面積銅箔讓MOSFET可把熱量傳出

07.jpg

 

把可變電阻轉到最小,與USB電壓電流表一起插上一5V充電器輸出端,USB A旁藍色指示燈點亮,風扇最初狀態為不運轉,此時消耗25mA左右電流

08.jpg

 

慢慢旋轉可變電阻,USB電壓電流表指示目前消耗1A電流,這時風扇開始間歇性轉動

09.jpg

 

風扇間歇性轉動時,會對其電流產生一點影響,風扇速度下降時會使整體消耗電流稍微下降(圖中由1.0057A降至0.9902A)

10.jpg

 

後面MOSFET溫度上升至69度,熱量還沒有完全導到電路板上

11.jpg

 

把電流加到2A

12.jpg

 

電流調整後MOSFET溫度再度往上衝,已經破百達到111度,電路板上深色區域面積開始縮小,表示MOSFET熱量已有部分傳到電路板上

13.jpg

 

把電流加到3A

14.jpg

 

MOSFET溫度繼續往上衝,突破150度達到154度,附近電路板深色區域面積更小

15.jpg

 

優點:

1.可維持電流恆定消耗,比起傳統使用電阻的負載器要好上許多

2.可透過調整可變電阻來控制消耗電流,使用方便

 

缺點:

1.消耗電能的MOSFET本體溫度較高,使用時須注意避免觸摸造成燙傷

2.使用電路板散熱不若使用傳統金屬散熱片要快,大電流下長時間運作須注意散熱

3.風扇運轉震動及聲音較大

 

接下來是進行散熱強化的改裝

首先把MOSFET解焊,移到正面中央處,並將背後D極焊接面朝上,依照原本的接法把G/D/S接回電路,找出一個主機板的北橋散熱片,後面依照孔位鑽螺絲孔,在MOSFET背後D極焊接面上塗一點散熱膏,然後把散熱片結合上去,兩邊使用彈簧+螺絲使散熱片能緊密壓在MOSFET背後D極焊接面上

 

組裝完成圖

mod01.jpg

 

MOSFET背後D極焊接面與散熱片緊密接觸,中間有散熱膏

mod02.jpg

 

原本手轉VR更換成25轉精密可變電阻

mod03.jpg

 

改裝後的()與原本的()比較一下

mod04.jpg

 

接上電源,拜25轉可變電阻之賜,電流調整可以很細緻

mod05.jpg

 

MOSFET溫度可以更有效的傳至散熱片上

mod06.jpg

 

少掉MOSFET的熱,從熱影像圖可以更好看出後方兩顆電流偵測的0.2歐姆貼片電阻也有發熱情形

mod07.jpg

 

過了一會,因為檢流電阻溫度變化的關係,使負載電流產生飄移,少了約5mA

mod08.jpg

 

把電流調整到2A

mod09.jpg

 

不像未改之前一到2A溫度會馬上破百,散熱片與MOSFET溫度只上升了一點,

mod10.jpg

後方檢流電阻的溫度也更高一點

mod11.jpg

 

把電流調整到3A

mod12.jpg

 

散熱片與MOSFET溫度增加更明顯一點,但仍比之前15X度要好很多,更何況這還是使用被動散熱下的表現呢

mod13.jpg

 

後方檢流電阻溫度更高了,要破百了,超越散熱片與MOSFET的溫度

mod14.jpg

 

因為檢流電阻溫度上升太多,也造成更大幅度的電流飄移,差了約15mA

mod15.jpg

 

改後心得:

散熱有改有差,對MOSFET安全運作有很大的幫助,25VR讓電流調整更細緻,不過檢流電阻的溫度變化,讓電流產生飄移現象

報告完畢,謝謝收看

, , , ,

港都狼仔 發表在 痞客邦 PIXNET 留言(1) 人氣()


留言列表 (1)

發表留言
  • 充仔
  • 沒想到...只有風扇會這麼無助....
    ...另外突然想起一個文章~~散熱片的計算與應用
  • 只靠銅箔還是比較不夠力

    港都狼仔 於 2015/10/08 01:21 回覆