"Проглот" – vs "Вампирчик"

Введение

На сайте www.vampirchik-sun.nm.ru представлены два весьма похожих по функциональному назначению и характеристикам устройства. Это накопители на литиевых аккумуляторах "Проглот-М" и "Вампирчик-Литий" (далее, просто "Вампирчик" и "Проглот").

Цель данного обзора, сравнить эти два накопителя. Итак, поехали.

Характеристики

 

Назначение

"Проглот"

"Вампирчик"

Автономное питание мобильных устройств, включая видеокамеры с питанием 8..9В до 1.5(2)А.

Автономное питание мобильных устройств. Предпочтительно с напряжением питания 5В и более 9В(до 15В)

 

Внешний вид, размеры и вес.

"Проглот"

"Вампирчик"

 

Как говорится, найдите 10 отличий. Внешний вид практически одинаков. Изготавливаются они в одинаковых корпусах и различаются только расположением и количеством разъёмов на торцах корпусов.

Размеры:  135х70х24 мм

Вес 250г

Размеры:  135х70х24 мм

Вес 200г

 

Структурная схема

"Проглот"

"Вампирчик"

Достоинства такой конфигурации:

- Простой выходной стабилизатор с высоким КПД.

- "Квадратная" выходная характеристика. (см. рис .с выходной характеристикой стабилизаторов)

 

Достоинства:

- Простая схема зарядки и контроля состояния аккумуляторов.

- Выходное напряжение может быть любым, но большим, чем напряжение на аккумуляторах.

Недостатки:

- Более сложная схема зарядки (следовательно, большие потери при зарядке) и контроля.

- Выходное напряжение всегда меньше, чем напряжение на аккумуляторах.

Недостатки:

- Более сложный повышающий стабилизатор. Его КПД ниже, чем у понижающего.

- Максимальный выходной ток зависит от выходного напряжения. (см. рис. с выходной характеристикой стабилизаторов)

Получается, что в схеме "Проглота" мы проигрываем в эффективности зарядки, а в схеме "Вампирчика" чуть более расточительны при использовании, запасённой в аккумуляторах, энергии. (Конкретные цифры в следующей таблице.)

 

Ёмкость аккумуляторов

"Проглот"

"Вампирчик"

Тип аккумуляторов Li-Ion

Количество акк. 3 шт.

Ёмкость одного акк. 2200мАч.

Напряжение акк. 3.7В

Суммарная ёмкость акк. 24.4Вт*ч

Установлены последовательно.

Тип аккумуляторов Li-Ion

Количество акк. 2 шт.

Ёмкость одного акк. 2200мАч.

Напряжение акк. 3.7В.

Суммарная ёмкость акк. 16.3Вт*ч

Установлены параллельно.

КПД выходного стабилизатора в среднем около 85%.

Реально отдаваемая потребителю ёмкость с учётом КПД выходного стабилизатора – 20.8Вт*ч

КПД выходного стабилизатора в среднем около 75%.

Реально отдаваемая потребителю ёмкость с учётом КПД выходного стабилизатора – 12.2Вт*ч

 

Параметры выходного стабилизатора

"Проглот"

"Вампирчик"

Выходное напряжение – 3…9(11)В 1)

Выходной ток – 0…1.7(2)А 2)

Ток короткого замыкания 1А или 3А 3)

Выбор напряжений: 5.4В, 9.4В, Vрег. 4)

 

Выходное напряжение – 4…15В1)

Выходной ток – 0…1.7А 2)

Ток короткого замыкания до 1А или 2А

Выбор напряжений: 5.4В, 9.4В, Vрег.(2шт)

 

Примечания:

1)  Зависит от степени заряженности внутреннего аккумулятора.

2)  Максимальный ток может отдаваться независимо от величины выходного напряжения. 1.7А – это долговременный ток с учётом нагрева. 2А – кратковременно, до прогрева элементов схемы.

3)  Зависит от установки джампера тока.

4)  Vрег – регулируемое переменным резистором в пределах от 3 до 9(или 15В) в зависимости от питания выходного стабилизатора.

Примечания:

1)  Выходное напряжение не зависит от заряженности аккумулятора.

2)  Максимальный выходной ток зависит от выходного напряжения, т.е. выходная мощность потребителей не должна превышать приблизительно 10Вт. Т.е. при 5В можно долговременно отдавать 1.7А, а при 9В – около 1А.

 

Стабилизатор может работать от внешнего источника напряжением от 6 до 20В.

При этом выходное напряжение может быть установлено от 3 до 15В, но не выше, чем входное, минус 0.5В.

Стабилизатор может работать от внешнего источника, напряжением 3…5В (3..4 пальчиковых аккумулятора или батарейки).

Напряжение на выходе будет всегда выше питающего или равно ему.

КПД стабилизатора около 85…90%.

Реальный измеренный КПД выходного стабилизатора:

Uвых = 5В, Iвых=1.57А,  КПД=70%

Uвых = 5В, Iвых=1.1А,    КПД=77.5%

Uвых = 5В, Iвых=0.57А,  КПД=83.7%

Uвых = 9В, Iвых=1А,       КПД=81%

Uвых = 9В, Iвых=0.66А,  КПД=82%

 

Примерный вид выходной характеристики накопителей

Видно, что есть области, которые не перекрываются, поэтому ни одно из устройств не может на 100% заменить другое.

 

Параметры схемы зарядки

"Проглот"

"Вампирчик"

Входное напряжение – 4…20В

Потребляемый ток при зарядке от 0.5 до 1.3А

Время зарядки: min 3часа, max – до 18 часов (от USB)

Входное напряжение – 5…20В

Потребляемый ток при зарядке от 0.25 до 0.7А 1) (при питании от USB – не более 0.4А)

Время зарядки: min 6 часов, max – до 15 часов (от USB)

Зарядка аккумулятора может выполняться через 2 входа: низковольтный (т.е. входное напряжение повышается до напряжения зарядки), либо только через ограничитель тока (когда входное напряжение выше напряжения зарядки аккумуляторов).

Недостатком использования повышающей схемы являются лишние потери. В аккумулятор попадает приблизительно 2/3 энергии источника. Это неважно в стационарных условиях, но в поле, где мощность источника, например, солнечной батареи может быть ограничена – это будет недостатком.

При питании через высоковольтный вход повышения не требуется и в батарею приходит до 90% энергии источника.

Примечания:

1) Это максимальный ток, который может взять схема зарядки от источника питания. Если источник отдает меньший ток, то схема "возьмёт" и его.

 

В данной схеме зарядки, в отличие от "Проглота", присутствует, фактически только ограничитель тока. При этом практически вся мощность (около 90%) попадает в аккумулятор.

 

 

Разъемы и индикаторы

"Проглот"

"Вампирчик"

Входные разъемы:

·        Нажимная колодка 1шт

·        USB-В 1шт

·        Круглый 5.5х2.1мм – 2шт (низковольтный и высоковольтный входы)

Входные разъемы:

·        Нажимная колодка 1шт

·        USB-В 1шт

·        Круглый 5.5х2.1мм – 1шт

Выходные разъемы:

·        Нажимная колодка 1шт

·        USB-А 1шт

Выходные разъемы:

·        Нажимная колодка 1шт

·        USB-А 1шт

·        Круглый 5.5х2.1мм – 1шт

·        Круглый 3.5х1.1мм – 1шт (совместим с разъемом "старых" сотовых телефонов Nokia, поэтому подходят переходники от различных дешевых китайских заряжалок)

Разъемы с "лицевой" стороны

 

То же самое у "Вампирчика"

 

Разъемы со стороны ж.. ой, с другой стороны.

 

Аналогично

 

Индикация

·        Наличия выходного напряжения.

·        Разряда аккумуляторов.

·        Уровня заряда аккумуляторов.

·        Окончания заряда аккумуляторов.

·        Наличия выходного напряжения.

·        Разряда аккумуляторов.

·        Уровня заряда аккумуляторов.

·        Окончания заряда аккумуляторов.

·        Индикация реального тока заряда.

·        Индикация реального тока в нагрузке.

·        Индикация, что в выходном USB разъеме напряжение, подходящее для USB устройств. 1)

 

Примечания:

1) Поскольку, все выходные разъемы параллельны между собой, то при выставке напряжения не равного 5В, оно также появляется и на контактах выходного USB разъема, что может повредить подключаемое устройство. Чтобы предотвратить это, рядом с USB разъемом расположен светодиод, который светиться только в том случае, когда на разъеме "правильное" напряжение.

 

Управление

"Проглот"

"Вампирчик"

·        Общий выключатель питания. 1)

·        Блок джамперов выбора выходного напряжения (3 позиции).

·        Джампер выбора выходного тока.

·        Переменный резистор установки выходного напряжения.

·        Кнопка включения измерителя уровня заряда аккумуляторов.

·        Джампер соединения входной нажимной колодки и низковольтного входа зарядки (внутри корпуса).

·        Общий выключатель питания. 1)

·        ДИП переключатель выбора выходного напряжения (4 позиции).

·        Джампер выбора выходного тока.

·        Два переменных резистора установки выходного напряжения.

·        Кнопка включения измерителя уровня заряда аккумуляторов.

·        Кнопка включения фонаря.

·        Блок джамперов задания рабочей точки солнечной батареи. 2)

Примечания:

1) Зарядка аккумуляторов идёт всегда, когда на входные разъемы подано напряжение питания, независимо от положения любых переключателей. Исключение – входная нажимная колодка, напряжение с которой может быть отключено пользователем и не подаваться на аккумуляторы.

Примечания:

1) Зарядка аккумуляторов идёт всегда, когда на входные разъемы подано напряжение питания, независимо от положения любых переключателей. Исключение – входная нажимная колодка, она служит только внешним входом стабилизатора.

2) Эти джамперы позволяют выбрать напряжение начала зарядки аккумуляторов. Т.е. зарядка начинается только если напряжение на входе больше заданного. Это позволяет заряжаться даже от маломощных источников не "просаживая" их, что особенно актуально при питании от солнечных батарей, где из-за такой "просадки" скорость заряда может упасть в разы.

 

 

Фенечки (полезные свойства)

Здесь изменю табличному стилю, поскольку в основном, все такие прибамбасы реализованы в "Вампирчике", поэтому просто перечислю их.

1.      Аккумуляторы в "Вампирчике" вставляются в батарейный отсек! Т.е. пользователь может самостоятельно их заменить, как обычные батарейки! Считаю это важным, т.к. Li-Ion аккумуляторы имеют свойство "стареть" и должны являться, фактически, расходным материалом. А на рынке сейчас уже можно свободно купить такие Li-Ion аккумуляторы, поэтому проблем в дальнейшей эксплуатации быть не должно. Также в "Вампирчик" можно ставить аккумуляторы разной ёмкости – она просто суммируется.
В "Проглоте" же, чтобы заменить аккумулятор, требуется выпаять старый блок из 3х аккумуляторов и впаять на его место новый, что в походных условиях сделать вряд ли возможно.

2.      Уже упомянутый, блок джамперов для задания рабочей точки солнечной батареи. Очень полезная штука при питании от солнечной батареи, т.к. позволяет в несколько раз увеличить снимаемую с батареи мощность при малой освещенности. Кроме того, при "слабом" солнце, когда "Проглот" еще не заряжается, "Вампирчик" уже вовсю заправляет свой аккумулятор..
При ярком солнце, когда батарея может дать больше, чем способен "съесть" "Вампирчик", эта опция на скорость зарядки не влияет.

3.      Дополнительные индикаторы, введённые "по просьбам трудящихся". Это индикация реальных токов по входу и выходу, она позволяет не гадать, а сразу видеть, начался ли процесс зарядки, либо идёт ли реально ток в нагрузку.
Также своеобразной "защитой от дурака" (термин такой, технический ;-) служит индикация, что напряжение на USB разъеме "в норме" для стандартных USB устройств.

4.      Добавился светодиодный фонарь из 4х диодов. Это не привело к усложнению схемы, т.к. эти же светодиоды (на пониженной яркости) используются для индикации уровня заряда аккумуляторов.

 

Надёжность

Надежность приборов можно разбить на две составляющие: надежность "железа" и надежность эксплуатационная. С точки зрения комплектующих, их режимов работы, изготовления конструкции и т.д. оба изделия примерно одинаковы. Ниже просто сведу в табличку список защит и решений, которые влияют на техническую надёжность устройств.

 

"Проглот"

"Вампирчик"

Защита аккумуляторов от перезаряда и излишнего разряда. (индивидуально на каждую банку)

Защита аккумуляторов от перезаряда и излишнего разряда.

Защита от перепутки полярности по высоковольтному входу последовательным диодом.

Защита от перепутки полярности по входу зарядки аккумуляторов последовательным диодом.

Защита от короткого замыкания по выходу.

(Длительность режима КЗ не должна превышать 30 сек., далее наступает перегрев элементов схемы)

Перегрев возможен только на режиме ограничения тока на уровне 2А. При ограничении в 0.5А – перегрева нет.

Защита от короткого замыкания по выходу.

(Длительность режима КЗ не должна превышать 5 сек., далее наступает перегрев элементов схемы)

При любой установке тока, просто при установке 0.5А – это время будет больше, чем 5сек.

Защита от КЗ лучше организована в "Проглоте". Во-первых, у пользователя есть больший запас времени, чтобы исправить положение, и, во-вторых, нагревающиеся элементы расположены легкодоступно и можно просто пальцем пощупать насколько перегреты критичные элементы.

У "Вампирчика", к сожалению, нагревающиеся части расположены внутри корпуса и недоступны для непосредственного контроля.

Выходной стабилизатор может работать от внешнего источника независимо от внутренних аккумуляторов, даже если те будут отсутствовать или повреждены.

Выходной повышающий стабилизатор также может работать от внешнего источника, но на контактах встроенного аккумулятора должно присутствовать напряжение, т.е. аккумуляторы должны быть вставлены (хотя бы один).

Недостаток "Проглота", как раз в том, что выход из строя хотя бы одного из 3х аккумуляторов приводит к невозможности питаться от них. Также и ёмкость всего блока аккумуляторов, будет определять самый "дохлый" из аккумуляторов.

Может работать как от одного, так и от пары вставленных Li-Ion аккумуляторов. Их ёмкости просто суммируются, поэтому могут быть любыми.

Такой защиты нет, но он достаточно устойчив к таким режимам и в большинстве случаев должен "выжить".

(не забывайте, что это все эти режимы из серии издевательств над прибором, которые при штатной эксплуатации не возникают. Типа, "давайте стукнем молотком, что уцелеет") ;о)

Есть защита выхода от неправильного подключения внешнего аккумулятора к выходу "Вампирчика". (Длительность такого аварийного режима так же, как и при КЗ не должна превышать 5 сек.)

 

Рассмотрим теперь подробнее, что сделано с точки зрения "защиты от дурака".

Здесь первенство у "Проглота", т.к. его практически невозможно спалить, что-либо меняя в джамперах или настройках.

У него есть один потенциально опасный случай – длительное короткое замыкание на выходе. При этом ток КЗ составит около 3А, что приводит к перегреву силовых элементов. Но этот перегрев развивается сравнительно медленно и легко отслеживается. Кроме того, этот случай опасен лишь при установке ограничителя тока на максимальный выходной ток, если же установить выходной ограничитель на меньший ток, то длительные КЗ не страшны. Это позволяет использовать "Проглот" для зарядки внешних аккумуляторов.

Спалить "Вампирчик" легче.

Во-первых, КЗ на выходе при любой установке выходного тока, либо неправильная полярность подключения внешнего аккумулятора для зарядки, может привести через 5…10 сек. к порче прибора.

Во-вторых, превышение лимита нагрузки в 10Вт, также приводит к перегреву и отказу. Чтобы этого избежать, нужно всегда при выдаче наружу напряжения выше 6В снимать джампер ограничителя тока, чтобы ограничить выходной ток и не превысить лимит по мощности. При этом при 9В выдается ток до 1А.

Кстати, лимит в 10Вт обеспечивает питание всех известных КПК, коммуникаторов и прочей пятивольтовой мелочи.

Как помним, в "Проглоте" такого ограничения мощности нет, ему все равно, на каком напряжении выдавать свои 1.5..2А.

Т.е., как видим, основной способ "убить" "Вампирчик" – это нештатно перегрузить его. Эта проблема решается введением термозащиты, тогда получится весьма неубиваемая конструкция. Но на первых экземплярах её нет, иначе так можно усовершенствовать бесконечно, не выдавая ничего в реальную эксплуатацию. В дальнейшем её установку планирую.

Тогда получится конструкция, думаю, даже более стойкая, чем "Проглот".

 

Эксплуатация

Здесь субъективные заметки.

В "Вампирчике" в качестве переключателя выбора напряжения стоит ДИП-переключатель, в "Проглоте" – набор джамперы. С одной стороны, переключатель более удобен и имеет больший ресурс, а с другой пользователь может случайно выбрать одновременно несколько диапазонов, вместо одного. На выходе при этом будет практически сумма задаваемых напряжений (но не более 16В). Джампер же в "Проглоте", может быть установлен только в одно положение, при этом в момент переключения напряжение на выходе снижается до 1.2В. Т.е. в "Вампирчике" нужно быть более внимательным, чтобы "не включить лишнего напряжения".

Также, "Вампирчик", как уже говорил, более приспособлен к зарядке от солнечных батарей в походе, т.к. берёт от них всё, почти без потерь, даже от маломошных. В городе это не слишком важно, а в лесу – весьма, поскольку погода может быть любая.

Также от "Вампирчика" легко зарядить Li-Ion(Li-Po) аккумулятор на 3.7В, т.к. зарядник под такие аккумуляторы уже находится внутри него и заряжает внутренний аккумулятор.

Набора разъёмов под конкретные виды телефонов, КПК и т.д. оба устройства не имеют – это, пока, к сожалению, забота пользователя.

Выводы (для тех, кто ничего не понял из данного текста) ;о)

1.      И "Вампирчик", и "Проглот" выполняют примерно одну и ту-же задачу.

2.      "Проглот" более ёмкий.

3.      "Проглот" будет мощнее "Вампирчика" только при выходных напряжениях свыше 6В. На 5В они равны по мощности.

4.      Для зарядки пятивольтовых потребителей: КПК, коммуникаторов, сотовых, GPS и т.д. оба подходят одинаково хорошо.

5.      Для питания видеокамер, где требуется более 1А при 8.4…9В нужно использовать "Проглот".

6.      Если нужны напряжения выше 9В (до 15В) при относительно небольших токах, то нужен "Вампирчик".

7.      Удобство в эксплуатации выше у "Вампирчика", (главное: легкая смена Li-Ion аккумуляторов, настройка под солнечную батарею и более полное ёе использование, большая информативность индикаторов, фонарь).

8.      Для похода с сол.бат. "Вампирчик" предпочтительней, если нет потребителей типа видеокамер.

9.      Электронику "Проглота" сложнее повредить, но в реальной эксплуатации с учетом надежности аккумуляторов, при соблюдении инструкции, "Вампирчик" имеет такую же надежность как и "Проглот". (страшилки, описанные выше, - просто попытка отыскать все возможные потенциально опасные случаи, которых желательно избегать при эксплуатации").

 

Ну, хватит, а то совсем мозги запудрю.  ;о)

Данные сняты по первому инженерному образцу "Вампирчика", с выходом основного варианта могут быть скорректированы.

 

 

Автор:  Николай Носов

Последнее обновление:  20.02.08

Оригинал статьи находится на сайте  www.vampirchik-sun.nm.ru. Копирование разрешено при сохранении авторства и указании оригинала.

 

Автор будет благодарен за информацию о замеченных в статье неточностях или ошибках. Ему можно написать, используя почтовую форму, приведенную на сайте www.vampirchik-sun.nm.ru.