Łatwa dostępność i niskie ceny komputerów z systemem Android i innych linuksopochodnych (jak na przykład urządzeń z serii MK80x czy niezwykle popularnego Raspberry Pi) a przy tym duże możliwości funkcjonalne samego komputera i systemu operacyjnego, zachęcają wielu programistów oraz nie zawsze doświadczonych użytkowników nie mających doświadczeń z elektroniką, do stosowania tych – wbrew pozorom – zaawansowanych urządzeń w różnorodnych aplikacjach. O ile sam system operacyjny i rozwiązania sprzętowe stosowane w komputerach zapewniają znaczną odporność na elementarne błędy użytkowników, to sporym zagrożeniem dla stabilnej pracy komputerów są nie do końca przemyślane sposoby ich zasilania. W większości przypadków producenci stosują jak złącza zasilające różnego rodzaju złącza USB, coraz częściej – ze względu na konieczność zachowania niewielkich wymiarów – są to złącza mikro USB (jak w przypadku Raspberry Pi – fotografia 1).
Fot. 1. Typowym złączem zasilającym współczesne komputery są różne odmiany USB
Standard USB2.0 wymaga gwarancji poprawnego dostarczania do zasilanego via USB urządzenia prądu o natężeniu do 500 mA przy napięciu 5 VDC i co najmniej takie parametry gwarantują współczesne komputery stacjonarne oraz notebooki. Wygodnym i tanim źródłem zasilania wydają się także ładowarki telefonów komórkowych ze złączami USB, zwłaszcza że producenci podają na ich obudowach niezwykle zachęcające dane: dopuszczalne obciążenia prądem o natężeniu do nawet 800 mA nie należą do rzadkości.
Film ilustrujący zmiany w czasie natężenia prądu zasilającego komputer MK809 podczas startu
Doświadczenia przeprowadzone w laboratorium portalu MIKROKONTROLER.pl pokazują, że znaczna liczba tanich ładowarek dostępnych na rynku poza oficjalnym obiegiem to niskiej jakości podróbki, których parametry znacznie odbiegają od deklarowanych na obudowach. Jednym z elementów uznanym przez konstruktorów tych urządzeń za zbędny jest wysokiej jakości kondensator elektrolityczny o niskiej wartości współczynnika ESR (Equivalent Series Resistance), dużej pojemności i niewielkich wymiarach. W przypadku niektórych ładowarek (także w wykonaniach oryginalnych producentów) takie kondensatory nie są w ogóle stosowane, bowiem jego rolę spełnia podczas ładowania dużą pojemność ładowanego akumulatora (rysunek 2), ponadto charakter pracy ładowarki (prąd o stałym w średnich odcinkach czasu natężeniu) nie wymaga stosowania kondensatorów o dużych pojemnościach na wyjściach. Wyjście ładowarki zazwyczaj nie jest obciążane impulsowo i rzadko jest przystosowane do prawidłowej reakcji na takie obciążenia.
Rys. 2. Obwody wyjściowe typowe zasilacza i ładowarki, ze względu na odmienne przeznaczenie, często mocno różnią się parametrami, co utrudnia zastosowanie ładowarki jako typowego zasilacza
Dlaczego tak bardzo podkreślamy specyfikę obwodów wyjściowych ładowarek? Ma ona bowiem bardzo duży wpływ na jakość odpowiedzi wyjścia zasilacza na impulsowy pobór prądu, charakterystyczny dla pracy urządzeń cyfrowych – średnie natężenie pobieranego prądu (możliwe do zmierzenia za pomocą tradycyjnych multimetrów) jest mniejsze (czasami znacznie) niż natężenie szczytowe, występujące rzadko, ale o wartościach przekraczających nawet kilkukrotnie wartość średnią.
Fot. 3. Widok ekranu oscyloskopu z przebiegiem pokazującym zmiany amplitudy prądu pobieranego przez komputer MK809 podczas startu (skala w osi Y wynosi 200 mA/działkę)
Przykład ilustrujący zmiany natężenia prądu pobieranego przez komputer MK802 pokazano na fotografii 3 orazna filmie, a schemat układu pomiarowego, który posłużył do wykonania tej ilustracji pokazano na rysunku 4.
Rys. 4. Schemat elektryczny układu do pomiaru natężenia prądu zasilającego komputer MK80x, Raspberry Pi lub dowolnego innego urządzenia zasilanego przez złącze USB
Na rysunku pokazano schematycznie sposób połączenia zasilacza, zasilanego urządzenia i oscyloskopu spełniającego rolę graficznego monitora spadku napięcia na rezystorze pomiarowym, którego rezystancję dobrano w taki sposób, żeby można było łatwo przeliczyć wskazanie na ekranie oscyloskopu na chwilowe natężenie prądu, które w przykładzie wynosi 1V/1A. Przyjęta wartość rezystancji ma jednocześnie relatywnie niewielki wpływ na działanie zasilanego komputera, ale w przypadku konieczności wykonania pomiarów o większej precyzji zalecane jest stosowanie bardziej zaawansowanych torów pomiarowych, jak na przykład opisany w artykule Diodes (Zetex) ZXCT1086: jednoukładowy monitor natężenia prądu o szerokim zakresie napięć pracy.
