¿Por qué el voltaje de salida de un SMPS (cargador USB) de 5 V aumentaría con la carga?

He estado usando un dispositivo de medición de voltaje/corriente USB para evaluar el consumo de energía de los dispositivos USB y el rendimiento de los cargadores y baterías USB. La mayoría de las fuentes de alimentación USB que he usado son fuentes de alimentación de modo conmutado que tienen un voltaje sin carga de poco más de 5 V y se hunden en cantidades variables bajo carga; sin embargo, he notado que uno de mis cargadores USB, un "adaptador de viaje" de Samsung (5 V, 0,7 A) suministrado con un teléfono básico, muestra un aumento significativo de voltaje bajo carga, hasta que se alcanza el límite de suministro.

Esto es lo que obtengo:

Amps    Volts   Error
0.00    5.11    0.02
0.03    5.14    0.02
0.06    5.17    0.02
0.12    5.20    0.02
0.17    5.23    0.02
0.25    5.28    0.02
0.31    5.32    0.02
0.35    5.35    0.02
0.41    5.39    0.02
0.46    5.41    0.02
0.50    5.42    0.02
0.56    5.45    0.02
0.61    5.49    0.02
0.64    5.51    0.02
0.67    5.53    0.02
0.70    5.54    0.02
0.73    5.55    0.02
0.82    5.60    0.02
0.83    5.59    0.02
0.85    5.07    0.05
0.89    3.90    0.15
0.93    3.70    0.25

Gráfico que representa el voltaje de salida contra el amperaje

Observe que el voltaje aumenta a medida que aumenta la carga hasta 0,82 A. Intentar extraer más energía que eso hace que el voltaje caiga por un precipicio a medida que se excede el límite de la fuente de alimentación.

Encuentro que este comportamiento es extraño porque ningún otro SMPS con el que he trabajado genera un voltaje aumentado bajo carga. ¿Qué tipo de diseño de SMPS haría que el voltaje aumentara bajo carga y en qué se diferenciaría de los diseños más típicos? ¿Qué ventajas, si las hubiere, tendría este diseño?

Tal vez haya un término de error dependiente de la carga en el circuito de retroalimentación.

Respuestas (4)

Algunos cargadores baratos no usan un regulador en el lado de salida, monitorean el voltaje de salida y envían esta información al primario a través de un optoacoplador. En cambio, regulan en función de lo que "ve" en el devanado auxiliar en el lado primario, ahorrando el costo del optoacoplador. En el devanado auxiliar de un convertidor flyback, obtiene una información muy aproximada sobre el voltaje en el devanado secundario y, a veces, los zumbidos y los picos dominan la imagen en lugar del reflejo teóricamente ideal del voltaje de salida. Podría ser que en condiciones de carga media a alta, el zumbido en el devanado auxiliar sea menor y el regulador aumente la potencia solo porque recibe una proporción decreciente del voltaje de salida.

Si este es el caso, el error en realidad ocurriría con cargas livianas (porque aquí es donde el zumbido puede ser severo), pero se compensa al disminuir la regulación general de modo que el voltaje esté algo dentro de la especificación en todo el rango de carga. Los detalles dependerán de para qué están optimizados los amortiguadores, por ejemplo.

Los cargadores USB Cheapo a veces se reducen a un mínimo absoluto de componentes porque la presión de los costos es dramática. Muntzing es cualquier cosa menos un truco anticuado del oficio.

La búsqueda de "regulación del lado primario en convertidores flyback" podría conducir a información de fondo como este artículo .

A veces, se introduce un término de regulación de carga negativa a propósito para compensar la caída de IR en el cable entre el regulador y la carga. Esto es común en sistemas automotrices o industriales donde el cable es largo y voluminoso, no es deseable un cableado grueso.

Si este regulador fue diseñado para un teléfono específico, también es posible que esté compensando las caídas internas en el circuito de alimentación del teléfono. Por ejemplo, si se usa un LDO para generar un riel interno de 5 V, su voltaje de caída aumentará a medida que aumente la corriente de carga. El diseñador del teléfono podría compensar eso y evitar que el LDO se caiga aumentando el voltaje de entrada en función de la carga...

Esa es una característica realmente genial. El aumento de 0,5 V/A compensa una caída del cable de 0,5 ohmios. Claro, 0,5 ohmios parece mucho hasta que considera los cables #28, que son 65 miliohmios por pie. Si usa un cable USB de 3' hecho con cableado de alimentación #28, esta compensación es casi correcta. O un cable de 10' con el #24.

No es realmente una respuesta a la pregunta. Puede comentar sobre la pregunta cuando tenga suficiente reputación.
@pipe: es una respuesta a una interpretación perfectamente razonable de la pregunta del título. Todas las otras respuestas abordan cómo podría suceder, esta menciona por qué lo diseñaría de esa manera. El título pregunta por qué y el cuerpo de la pregunta pregunta ambos (qué tipo de diseño, qué ventajas).

Las calificaciones nunca significan el valor máximo. Las clasificaciones se basan en algunas condiciones de prueba estándar. Además, si ve la curva V - I, esto parece más o menos similar a un ciclo de carga de la batería, excepto que V e I están invertidos. Por lo general, en un ciclo de carga de batería típico, el voltaje aumenta inicialmente durante el cual la corriente permanece constante. Después de que el OCV (voltaje de circuito abierto) de la batería alcanza un punto establecido, el voltaje permanece constante pero la corriente se reduce. Después de una cierta cantidad de tiempo, la carga termina. Pero en tu caso, es exactamente lo contrario a un ciclo de carga típico. Suponiendo que haya invertido el orden de los datos, entonces no hay ningún problema con el cargador. Está funcionando bien.

Puede encontrar más detalles sobre el proceso de carga de la batería aquí

Se supone que un cargador USB es una fuente de alimentación regulada de 5V. La conversión al voltaje de carga correcto está a cargo del dispositivo al que está conectada la fuente de alimentación; la energía no se alimenta directamente a la batería.
Ah, ahora lo entiendo. Estaba pensando que estas medidas eran de la salida del cargador USB. En ese caso, creo que lo que dijo Zebonaut es correcto.
¿Por qué el voltaje de salida de un SMPS (cargador USB) de 5 V aumentaría con la carga?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v