Как проверить контроллер заряда батареи телефона

Как проверить контроллер заряда батареи телефона

Покупая телефон, особенно китайский, многим хочется узнать, насколько соответствует реальная емкость его аккумулятора заявленной. Многие также желают узнать, насколько износилась батарея их смартфона после определенного периода эксплуатации. Особенно часто такое желание возникает, если девайс начинает держать заряд ощутимо хуже, чем после покупки.

Проверить емкость аккумулятора телефона можно несколькими способами, как программными, так и аппаратными. Первые удобнее, так как требуют только установки приложения и тестирования в нем. Однако проверка аккумулятора на аппаратном уровне, с помощью специального оборудования, иногда бывает точнее.

В чем правильно измерять емкость аккумулятора

Начать стоит с определения единиц, в которых правильно измерять емкость аккумулятора. Многие считают таковыми миллиампер-часы (мАч), что не совсем верно. Измерять в мАч можно только относительную разницу в емкости между двумя батареями одного типа и напряжения.

Дело в том, что электрическая мощность вычисляется путем умножения рабочего напряжения (вольты) на силу рабочего тока (амперы). Единица измерения этой мощности – ватт. Количество энергии – это мощность, которая может быть выдана за период времени (часы). Соответственно, при ее измерении – к вольтам и амперам добавляются часы. Правильная единица измерения емкости аккумулятора – ватт-часы (Втч).

Емкость в ватт-часах – это электрическая мощность, которую аккумулятор может выдавать в течение часа. Соответственно, объем 10 Втч указывает, что при выдаче мощности 10 Вт батарея протянет ровно час, а если снизить нагрузку до 5 Вт – 2 часа, 1 Вт – 10 часов. Напряжение и сила тока сравниваемых аккумуляторов при этом не имеют значения, так как ватт-час – единица самостоятельная, абсолютная.

Измеряя емкость батареи в мАч, мы учитываем только ток (миллиамперы), но не напряжение (вольты). Если два аккумулятора, на 2000 мАч и 4000 мАч, имеют одинаковое напряжение, то второй больше первого ровно вдвое. Но если первый выдает при этом 4 вольта (литий-ионный), а второй – только 2 (свинцово-кислотный, 1 ячейка), то аккумуляторы будут одинаковыми. Ведь если умножить 2000 мАч (2 Ач) на 4 вольта – будет 8000 милливатт-часов (8 Втч), а если умножить 4000 мАч на 2 вольта – в итоге тоже будет 8000 мВтч.

Из-за того, что ампер-часы без учета напряжения в конкретный момент времени не позволяют определить количество энергии, не стоит оценивать объем аккумулятора телефона по показателям мАч, которые выдает USB-тестер.

Среднее напряжение литиевой батареи смартфона составляет чуть меньше 4 вольт, и показатель мАч в характеристиках указывается для него. Зарядка телефона же обычно производится напряжением 5 вольт (от 5 до 12 при поддержке быстрой зарядки). Поэтому, если за время зарядки от 0 до 100% прибор показал 3000 мАч, а КПД зарядки около 100%, то в батарею залилось 15 Втч энергии.

С учетом понижения напряжения на батарее до 3,8 вольт, это значит, что емкость аккумулятора в единицах, используемых производителем, составляет около 3,94 Ач или 3940 мАч (15 Втч, разделенные на 3,8 вольт). Так что не спешите обвинять китайцев, будто они «не долили» миллиампер-часов, если прибор показывает меньше, чем должно быть.

Как проверить емкость аккумулятора телефона USB-тестером

Как уже говорилось выше, самый простой способ проверить емкость батареи телефона – использовать USB тестер.

Такой прибор с одной стороны содержит штекер USB, которым вставляется в блок питания, с другой – гнездо USB, в которое смартфон подключается кабелем. Также прибор содержит экран, на которые выводятся показатели тестирования.

Разновидностей USB-тестеров много: от простеньких за пару долларов, умеющих только показывать вольты, амперы и считать мАч – до продвинутых профессиональных в десятки раз дороже. Последние часто оснащаются цветными экранами, умеют считать ватт-часы в готовом виде, поддерживают быструю зарядку, учитывают КПД, могут синхронизироваться с ПК для построения графиков и т.д. Чтобы просто проверить емкость аккумулятора телефона – достаточно и простенького приспособления, вроде того, что на иллюстрации.

Чтобы провести замеры – разрядите смартфон «в ноль». Затем подключите тестер в зарядное устройство, к тестеру подсоедините кабелем свой аппарат, и оставьте заряжаться до 100%. Когда батарея зарядится – тестер покажет, сколько энергии в нее залито.

Если прибор умеет показывать ватт-часы – это и есть количество энергии. Чтобы перевести его в мАч, разделите полученное число на напряжение 3,8 вольт, и умножьте на примерно 0,9 (так как КПД редко превышает 90%). То есть, если прибор показывает 10 ватт-часов (10 Wh), то (10/3,8)*0,9=2,37 Ач или 2370 мАч составляет объем батареи. Если заявленная в характеристиках смартфона емкость – 2500 мАч, то износ батареи около 5%.

Если USB тестер измеряет только мАч, то нужно делать поправку на разницу напряжений. Для этого сначала умножьте число мАч на 5 (вольт), а затем полученный результат (это будут милливатт-часы) разделите на 3,8 и умножьте на 0,9.

При показаниях тестера 4669 мАч емкость аккумулятора смартфона составит 4669*5=23345 мВтч, (23345/3,8)*0,9=5529 мАч. То есть, хоть прибор и указал только 4669 мАч, но емкость батареи телефона в единицах, указанных в характеристиках – около 5529 мАч.

Как измерить емкость батареи телефона программным способом

Если у вас нет тестера, измерить емкость батареи смартфона можно с помощью специальных приложений. Один из лучших вариантов такого – AccuBattery. Бесплатная версия программы обладает широкой функциональностью и умеет вычислять рабочие параметры аккумулятора. Скачать ее можно в Google Play.

Для тестирования установите программу на смартфон, а затем рязрядите его до выключения. Поставьте устройство на зарядку, включите и запустите приложение. Во вкладке «Зарядка» внизу установите проектную емкость, указанную производителем, если она отображается неправильно. Оставьте устройство заряжаться, желательно, до 100%.

Когда смартфон зарядится – вы можете перейти в программе во вкладку «Здоровье». Там отображается текущий показатель емкости, рассчитанный на основе данных, встроенных в контроллер заряда в телефоне. Программа автоматически рассчитывает степень износа аккумулятора и показывает его.

Если держать AccuBattery в фоне постоянно – приложение может формировать графики износа, чтобы вы могли определять, насколько быстро деградирует батарея в вашем телефоне.

Минусом AccuBattery, как и любого аналога, является большая зависимость от точности бортовых сенсоров смартфона. Ведь расчеты ведутся на основе показателей вольтметра и амперметра, встроенных в контроллер заряда. Если эти датчики неточны, искажают информацию – то и конечные показатели будут некорректными.

Хуже всего программные методы работают (точнее, на работают) с дешевыми китайскими смартфонами из ценового диапазона около $100. Такие устройства, с целью удешевления, часто лишают полноценных датчиков. Если они и есть (а измерять напряжение и ток умеет любой контроллер батареи на плате смартфона), то доступ к данным сенсорам из операционной системы отсутствует. В таком случае измерить емкость аккумулятора телефона программой не получится.

Помимо тестеров и программ, есть и более точные способы измерения емкости батареи. Имеются полноценные тестеры для проведения замеров на батареях, отключенных от смартфона. Такие часто используются для тестов, например, круглых аккумуляторов форматов 18650, 14500 и тому подобных.

Проведя замеры на батарее, отключенной от смартфона, вы получите наиболее точные показатели емкости. Но так как 90% современных мобильников оснащаются несъемными аккумуляторами, использующими для подключения шлейф вместо контактной площадки (как было раньше), этот метод измерения емкости для них неприменим.

Источник: hype.ru

Контроллер батареи в смартфоне — что это и как работает?

Как работает контроллер питания в современных телефонах?

В современных литий-ионных аккумуляторах установлен контроллер заряда — устройство, которое следит за текущим напряжением. Оно нужно, чтобы из-за поступления большого напряжения смартфон не вышел из строя или не сгорела батарея.

Процесс зарядки смартфона состоит из нескольких этапов.

  1. Если текущий заряд равен 0%, при подключении телефона к сети начинается первый этап — предварительная зарядка. Когда аккумулятор достигает значения заряда около 5-10%, начинается второй этап.
  2. Здесь подключается контроллер — он подает постоянный ток. Со временем напряжение увеличивается, вместе с этим повышается скорость зарядки. Когда заряд батареи достигает 80-85%, контроллер снижает напряжение.
  3. Начинается последний, третий этап — медленная зарядка, также известный как режим дозарядки.

Контроллер питания снижает напряжение, чтобы снизить нагрузку на аккумулятор телефона. Когда достигается низкое значения напряжения (обычно 1,5-2 Вольт), контроллер отключает MOSFET-транзистор, который отвечает за подачу тока в гаджет. Устройство переходит в режим сна, потребление энергии снижается. Благодаря этому смартфон не перегревается, даже если оставить его заряжаться на всю ночь.

Если подключить некачественное зарядное устройство к гаджету, контроллер начнет проверку. Его задача — установить предельные значения для основных параметров ЗУ: напряжение, ток заряда, входной ток. Для контроллера важно, чтобы зарядное устройство не повредило батарею. Благодаря этому снижается износ аккумулятора.

Читать еще:  Сорвал грани болта как открутить

Еще одно назначение контроллера — отключение мобильного устройства. Когда аккумулятор разряжается практически полностью, смартфон отключается. Это снижает процесс износа батареи, благодаря чему увеличивается срок эксплуатации гаджета.

Источник: androidlime.ru

Тайна чёрного экрана: что делать, если ваше устройство Android не включается

Как говорил в своё время Воланд: «Беда не в том, что человек смертен, а в том, что он внезапно смертен». То же самое можно сказать и о наших электронных друзьях — смартфонах и планшетах. Ещё полчаса назад он таинственно мерцал экраном и качал в наушниках басы, а теперь лежит чёрный, холодный и никак не реагирует на ваши попытки его оживить: не включается, не заряжается. Такая же беда может подстеречь и при покупке бывшего в употреблении устройства. Да и купленные по акционным ценам на распродажах аппараты могут неприятно удивить владельца. Из-за чего смартфон уходит в глубокую кому и как его из этого состояния вывести — тема нашей небольшой инструкции по оказанию неотложной помощи.

Почему не включается устройство

Проблема аппарата, не подающего признаков жизни, — едва ли не самая распространённая в мире цифровых гаджетов. Как и в большинстве аварийных ситуаций, правильно поставленный диагноз — 99% успеха.

Смартфон или планшет могут не включаться из-за программных проблем, поломок аппаратной части или неисправностей аккумуляторной батареи. Причин, из-за которых устройство не включается, — вагон и маленькая тележка.

Неисправность зарядного устройства

Зарядные устройства компактны, работают в тяжёлом тепловом режиме и поэтому часто выходят из строя. Самый правильный способ проверки — при помощи вольтметра убедиться, что на выходе блока питания присутствует постоянное напряжение 5 В. Если такой возможности нет, нужно подключить к этому блоку питания другой, работающий смартфон и проверить, идёт ли зарядка.

Повреждение кабеля USB

Кабели выходят из строя гораздо чаще блоков питания. Провод перегибается, а зарядный штекер расшатывается при многократных подключениях/отключениях. В какой-то момент электрический контакт нарушается, ток через кабель уже не идёт. Нет тока — нет зарядки. Кабель проверяется подключением к заведомо исправному блоку питания и рабочему смартфону.

Глубокий разряд аккумуляторной батареи

Проблема глубокого разряда характерна для устройств, которые долго лежали без использования/зарядки или находились на складском хранении. Причина заключается в том, что даже у выключенного смартфона аккумулятор разряжается за счёт саморазряда и потребления тока дежурными цепями. Рабочее напряжение литий-полимерного аккумулятора — 3,6–3,7 В. Если напряжение батареи упадёт ниже 3,2 В, контроллер заряда смартфона не сможет зарядить его из-за алгоритма работы. Чтобы удостовериться в проблеме глубокого разряда, нужно снять батарею с устройства и подключить её к вольтметру.

Выход из строя аккумуляторной батареи

Оригинальный аккумулятор рассчитан примерно на 500 циклов заряда/разряда. В течение срока эксплуатации его ёмкость падает. В один прекрасный момент ёмкость батареи становится настолько маленькой, что она уже не может заряжаться. Такая неисправность легко отслеживается, так как с ёмкостью батареи падает и время работы устройства.

Отдельным пунктом рассмотрим выход из строя батареи от перегрева. Чаще всего от этого страдают бескорпусные литий-полимерные аккумуляторы в планшетах и некоторых смартфонах с несъёмной батареей. Из-за высокой температуры в герметичном аккумуляторе начинается газообразование, он вспучивается. Если его вовремя не заменить, последствия могут быть самые плачевные.

При потере герметичности батарея загорится или взорвётся, кроме того, увеличиваясь в размерах от газов, аккумулятор может повредить собой внутренности смартфона. Раздавленные изнутри экраны и сенсоры не редкость.

Неисправность контроллера заряда в смартфоне или планшете

Часть электронной схемы смартфона предназначена для заряда аккумулятора при подключении сетевого устройства. Контроллер заряда следит за остаточной ёмкостью батареи, заряжает её при низком уровне и прекращает заряд по достижению 100 %. При подключении неоригинального зарядного устройства, кабеля с коротким замыканием или броска напряжения в электросети контроллер заряда может выйти из строя. После этого смартфон не сможет заряжать батарею, хотя будет прекрасно работать от заряженной батареи или от блока питания.

Ремонт контроллера питания на плате планшета — недешёвое удовольствие. Если ваше устройство немолодое, целесообразнее будет питать его через Micro-USB порт с помощью внешней батареи (PowerBank), так как ремонт может превысить стоимость вашего любимца на вторичном рынке.

Устранение проблем с питанием

Сетевое зарядное устройство и кабель проверены. Теперь мы точно знаем, что проблема в аппарате. Наша первая задача — попытаться зарядить аккумулятор.

Если батарея у смартфона съёмная, нам поможет зарядное устройство, называемое в народе «Лягушка».

Подключите аккумулятор к «Лягушке» и заряжайте в течение 2–3 часов. Затем установите его обратно в смартфон. Если смартфон запустился — подключите его родное зарядное устройство и контролируйте заряд. Не заряжается — неисправен контроллер заряда. Весело шагаете с аппаратом в сервис-центр.

В случае глубоко разряда аккумулятора алгоритм действий будет несколько сложнее. Если вы не умеете держать в руках паяльник, лучше обратиться в сервисный центр или купить новую батарею. Полны решимости сделать всё сами? Приступим:

  1. Извлеките из устройства батарею. Если батарея несъёмная, разберите смартфон, отключите разъём батареи или отпаяйте её провода от платы.
  2. При помощи вольтметра измерьте напряжение на контактах, маркированных «+» и «-». В случае несъёмной батареи это будут красный «+» и чёрный «-» провода. Если напряжение ниже 3,2 В, а то и даже ноль, отпаяйте от «банки» аккумулятора его встроенный контроллер и зарядите её напрямую, подключив к зарядному устройству. Последовательно с «банкой» подключите токоограничивающий резистор или лампочку на 6–12 В.

Видео: как зарядить аккумулятор при помощи «Лягушки»

Устройство начинает загрузку, но не доводит до конца

Ваш электронный друг включается, высвечивает заставку и даже начинает грузиться. Потом гаснет и всё повторяется по новой. Эта неисправность может иметь две причины: программную и аппаратную.

Причин программного сбоя может быть много: и вирусы, и повреждённая файловая система пользовательского раздела, и бездумное использование серьёзных системных утилит. Алгоритм исправления простой — загрузка смартфона в режим Recovery и сброс на заводские настройки:

  1. Выключите смартфон кнопками или извлечением аккумулятора.
  2. Для загрузки в Recovery зажмите одновременно кнопку включения и громкости.

Аппаратный сбой может заключаться в том, что контроллер батареи заблокировал её, скажем, на 10–15% заряда. Смартфон при загрузке видит низкий уровень заряда и выключается. Рецепт лечения тот же, что и в случае с глубоким разрядом аккумулятора: снимаем батарею, отпаиваем контроллер от «банки», заряжаем банку зарядным устройством до 3,7–4 В. Но такое решение — паллиативное. Прошедший через глубокий разряд аккумулятор уже необратимо потерял изрядную часть своей ёмкости. Наилучшим решением будет покупка новой батареи, если есть такая возможность.

Смартфон вибрирует, но не включается

Если смартфон вибрирует, но не загружается, это говорит о разряженной до 0% батареи. Из такого состояния смартфон самостоятельно зарядить батарею не сможет. Её нужно снимать и заряжать при помощи универсального зарядного устройства, как было описано выше. При извлечении батареи оцените её состояние. Если есть следы вздутия или потери герметичности, обязательно замените её.

Не заряжайте универсальной зарядкой аккумулятор дольше 1,5–2 часов — это может повредить батарее, ведь контроля температуры и защиты от перезаряда у универсального устройства нет.

Смартфон не включается после прошивки или обновления

Прошивка прошла неудачно. Был это программный сбой или на середине процесса «потухла» батарея — уже неважно. Нужно перевести смартфон в аварийный (download) режим, повторить процесс прошивки или восстановить её. Все пользовательские данные, скорее всего, при этом погибнут. Рассмотрим такую операцию на примере смартфона семейства Galaxy фирмы Samsung:

    Переведите смартфон в Download режим: одновременно нажмите кнопку включения, громкости вверх и центральную клавишу.

Устройство заряжается, но не включается

В этом случае причин может быть несколько:

  • аккумулятор сильно разряжен и смартфону нужно несколько часов, чтобы поднять уровень заряда до значения, достаточного для старта операционной системы. Убедитесь, что к устройству подключена его зарядка, которая обеспечит нужный зарядный ток. Если пробовать заряжать смартфон маломощной зарядкой, заряжаться он будет вечно.
  • при обновлении прошивки был повреждён загрузчик и теперь операционная система просто не может стартовать. В этом случае требуется перепрошивка сервисными программами: Odin, SP Flashtool или подобными. Это очень непростая процедура. Если вы никогда не занимались такой перепрошивкой, лучше обратиться в сервисный центр.

Конечно же, покупая новый смартфон, нужно всесторонне проверять его в магазине. Но при покупках на интернет-площадках такой возможности может и не быть. И вернуть проблемный агрегат зачастую непросто. Дело в том, что лежать на складе новый смартфон может долгими месяцами, всё это время его аккумулятор разряжается и вполне может дойти до такого нижнего порога, когда будет заблокирован контроллером заряда.

Кнопки, гнёзда и контакты

Вскользь упомянем о нескольких частых отказах механического характера:

  • сломана кнопка включения смартфона. Из всех кнопок она нажимается чаще всего, так как служит и кнопкой гашения экрана. Ресурс её не бесконечен, и в какой-то момент она ломается. А без кнопки включения включить смартфон нельзя. Вот такая тавтология;
  • сломано гнездо USB в смартфоне. Неаккуратно подключая и отключая кабель, можно привести в негодность не только его, но и гнездо USB в самом смартфоне. И если кабель можно просто купить новый, то гнездо придётся менять у специалистов сервисного центра;
  • окислены контакты подключения аккумулятора. Чаще всего такая проблема возникает после «купания», попадания смартфона в жидкость. Можно попытаться очистить контакты самому при помощи ластика средней твёрдости, но лучше обратиться в сервис, ведь жидкость проникла куда глубже разъёма подключения аккумулятора.

Видео: что делать, если зависает или не включается телефон

Профилактика дешевле ремонта

Чтобы ваш любимец не попал на операционный стол к сервисным инженерам, а кошелёк не стал ощутимо легче, стоит выполнять ряд простых правил:

  • заряжайте смартфон только оригинальным зарядным устройством и родным кабелем;
  • аккуратно подключайте к устройству кабель зарядки, избегая боковых нагрузок на гнездо;
  • раз в полтора-два месяца осматривайте аккумулятор на предмет отсутствия повреждений и вздутий;
  • не роняйте смартфон и держите его подальше от воды;
  • избегайте сильного нагрева устройства, не оставляйте смартфон на открытом солнце.

Если ваше устройство не включается или не заряжается, первым делом нужно самостоятельно попробовать найти проблему и устранить её. И хотя некоторые неисправности гарантированно сделают вас клиентом сервисного центра, несложные причины позволят обойтись простыми недорогими решениями, защищая ваш кошелёк и повышая самооценку.

Источник: www.2dsl.ru

Колхоз в ремонтном деле. Часть 2. Питание. Аккумуляторы.

Предыдущий пост: https://pikabu.ru/story/kolkhoz_v_remontnom_dele_chast_1_pit.
Итак, продолжаем тему ремонта и создания электрических узлов при помощи «подручных» материалов. Существуют ещё некоторые интересные платы, которые могут найти место в арсенале любого ремонтника или радиолюбителя.
3. Аккумуляторы. Контроллер заряда. Система заряда.
Некоторые пункты можно пропустить, если вы их уже знаете.
3.1. Теория гальванических элементов:
Известно, что в качестве первых портативных источников тока использовались одноразовые гальванические батареи. В них используются реактивы для одноразового получения электрической энергии. Как только реактивы прореагировали до конца — весь элемент можно выбросить. Многие в детстве начинают изучение электротехники именно с таких батареек, присоединяя к ним лампочки, моторы и т.п. Однако, такая электроэнергия чрезвычайно дорога, а использованные элементы без правильной утилизации сильно загрязняют окружающую среду (в основном, в них содержится непрореагировавшая щелочь — хлорид аммония). Практический опыт показал, что в природе такие остатки щелочи постепенно убивают вокруг все живые организмы и разъедают кожу/растения. Поэтому оборот данных элементов стараются ограничивать, а их стоимость с каждым годом повышается.
3.2. Теория аккумуляторов:
Для исправления данной проблемы были придуманы аккумуляторы — при обратном протекании тока реактивы восстанавливаются до первоначального. Однако, в обращении с аккумуляторами есть ряд нюансов — они требуют особый контроль за зарядом и разрядом, и его нарушение приводит к повреждению аккумулятора, а иногда — к пожару и взрыву. В большинстве портативной электроники используется литий-ионный вид аккумуляторов. Их рабочее напряжение варьируется от 3.6 до 4.2 Вольт.
3.3. Контроллер заряда аккумулятора в заводской аппаратуре. Его функции.
Задача контроллера заряда, установленного в заводском электронном устройстве — плавно довести напряжение с ограничением по току, а затем, по окончании заряда, отключить ток на аккумуляторной батарее (далее — АКБ). Самые простые контроллеры заряда должны содержать следующие узлы:
Измеритель напряжения, или цифровой вольтметр контролирует напряжение на батарее, и, соответственно ВАХ (Вольт-Амперной характеристике) определяет уровень заряда АКБ на текущий момент. Этот узел отправляет данные в процессор (и мы можем видеть уровень заряда батареи на текущий момент в графической оболочке), а также управляет работой остальных узлов контроллера заряда.
Логический блок КЗ (не путать с кз — коротким замыканием). Логический блок — набор элементов, микросхема, зачастую встроенная в сам КЗ. Эта микросхема содержит внутри маленький процессор и блок памяти (опционально). Процессор определяет режим работы ключа и управляет всеми операциями, производимыми с батареей. В памяти может быть записан режим заряда конкретного АКБ, используемого в устройстве (т.е. 1 час зарядить током 200 мА, второй час 100 мА и т.п.). Соблюдение режима заряда продлевает срок службы АКБ. Зачастую, сам процессор КЗ питается от заряжаемой им батареи. Поэтому, если батарея села ниже порогового напряжения старта КЗ, то КЗ не запустится и не будет заряжать батарею. Именно из-за этого телефоны, планшеты или ноутбуки с посаженными батареями становятся одним из видов т.н. «кирпичей». Решается данная проблема обычно дозарядкой АКБ в обход контроллера до уровня, когда КЗ сам может стартовать. Именно процессор КЗ принимает сведения с измерителя напряжения, и принимает решение о приостановке подачи тока, если батарея уже заряжена.
Выходной ключ — в основном, набор мощных транзисторов и диодов, регулирующих протекание тока через АКБ. Зачастую, при выходе из строя контроллера заряда, прекращает работу именно ключ. Это мощный силовой элемент, состоящий фактически из трёх каналов (входов/выходов). На вход ключа подводится напряжение заряда (в смартфонах и планшетах это +5В от шины USB). На выходе ключа подключена АКБ. Затвором (прим. на полевом транзисторе) — или базой (прим. на биполярном транзисторе) управляет логика контроллера питания.

Исходя из свойств транзистора, чем сильнее будет ток на «слабом входе» (в биполярном транзисторе — переход «база-эмиттер»), тем сильнее он будет и на «сильном» (переход коллектор-эмиттер). Ток будет изменяться пропорционально. Благодаря этому свойству становится возможна реализация таких контроллеров. На слабом входе — логика КЗ. Ток ничтожный. На сильном — большой ток, заряжающий АКБ, соответственно режиму заряда.
Контроллер заряда может быть частью контроллера питания. Но, зачастую, его стараются выносить в отдельную микросхему.
3.4. Замена контроллера заряда. Колхоз.
В радиомагазине можно приобрести такую платку (её стоимость — около 100 рублей). Выглядит она так (данный вариант выполнен на микросхеме TP4056):

Данная микросхема представляет собой контроллер заряда с обвязкой, содержащий все вышеперечисленные элементы. Его использование предельно просто — входное напряжение (с USB) подается на входы IN+ и IN — (GND) (поэтому на многих платах уже распаян USB разъем). Батарея подсоединяется согласно полярности к выводам «BAT+» и «BAT-» (GND). Процессор микросхемы имеет, также, два служебных вывода — на них установлены красной и зеленый светодиоды (их можно увидеть на фотографии около надписи). Красный светодиод загорается, когда идёт процесс заряда (идёт ток через внутренний ключ). Зелёный загорается, если ток не идёт. Процессор запрограммирован отключать ток, когда напряжение на АКБ достигает определенной точки. Тогда загорается зелёный светодиод. Всё очень просто.
Если в устройстве вышел из строя контроллер заряда (зачастую, выходит из строя выходной ключ, поэтому индикация заряда остаётся, но ток через батарею не поступает) мы можем заменить сгоревшую часть при помощи данного «покупного» контроллера. Для этого нам нужно отыскать на плате землю, входное напряжение и + АКБ. Если на плате нет отдельных пятачков под эти нужды, тогда провод IN+ подпаивается напрямую к плюсу с USB разъема, IN- или BAT- (они соединены) к земле или минусу батареи, BAT+, соответственно, к плюсу батареи, после этого убедитесь, что индикатор заряда не горит при отключенном USB (батарея не сможет заряжать сама себя). Полный процесс такого ремонта показан у меня в посте ( https://pikabu.ru/story/pocketbook_301_plus_remont_chast_2_5. ). Аккуратно закрепите плату и проводники, и ваше устройство готово к работе.
3.6. Экономия.
В некоторых устройствах (например, дешевые китайские плееры) батарея подключена напрямую к напряжению питания USB, и не содержит никакого контроллера или ключа, ограничивающего ток (в лучшем случае, содержит диод). Использование таких устройств быстро убивает АКБ, и может привести к взрыву — при перезаряде батарея раздувается (оттуда и идут вздутые «подушки» в планшетах), и может проколоться об части корпуса. При разгерметизации заряженной литий-ионной батареи начинает в большом количестве выделяться газ водород — зачастую, он тут же воспламеняется на воздухе, вызывая пожар и приводя к полной порче устройства). Поэтому вовремя заменяйте вздутые АКБ, а простые устройства заряжайте через такую плату заряда, но вынесенную отдельно (можно сделать самодельную зарядку). Именно поэтому производители и рекомендуют использовать «оригинальные» зарядные устройства для своих продуктов — во многих китайских поделках может просто не быть никакого контроля за зарядом АКБ. А если его не оказывается и в заряжаемом устройстве — это приводит к вышеперечисленным печальным последствиям..
3.7. Делаем своими руками
При помощи двух плат, о которых я рассказывал в постах, мы можем сделать своими руками зарядное «повер банк» для мобильного телефона. Нам понадобится две платы: повышающий инвертор DC-DC (см. первый пост), и внешний контроллер заряда литий-ионных батарей (как в этом посту). Так же нам понадобится аккумуляторная ячейка. Самый подходящий вариант — тип 18650 (лучше брать АКБ большой ёмкости, например, около 2200 мАч. Можно взять плоскую литий-ионную батарею от старого планшета. От смартфона тоже можно взять, но её ёмкость будет ничтожной. Также нам понадобится гнездо USB и переключатель с тремя контактами. Эти компоненты соединяются таким образом:

При переключении тумблера в режим «заряда» батарея подключена только к модулю заряда. Сам модуль не потребляет тока, поэтому, устройство фактически «выключено». При переключении нагрузки на инвертор батарея будет подключена только к инвертору, а на выходе USB появится напряжение. При желании в цепь можно включить индикатор работы (светодиод с резистором) или цифровой вольтметр (можно сделать самодельный индикатор заряда на логической микросхеме) для контроля уровня заряда ячейки. Таким образом можно сделать портативный перезаряжаемый источник питания для различных устройств (например, осциллографа DSO-138 — тогда нужно выставить 9 Вольт на выходе инвертора). КПД преобразователя 60-70% т.е. из 2000 мАч на ячейке вы получите максимум 1400мАч к заряду вашего потребителя. Также продаётся инвертор, уже настроенный на 5В и с разъемом USB, но приобрести его сложнее.
Выводы. Применение в ремонте:
Данный блок может быть применен как полная функциональная замена практически ЛЮБОМУ контроллеру заряда, управляющему одной ячейкой литиевой батареи в смартфоне, планшете, электронной книге. Если контроллер заряда в самом устройстве вышел из строя полностью, то светодиоды для визуального контроля заряда можно вывести из корпуса через щель или распаять отдельно.

В следующих постах планирую рассказать об аудиоусилителях. С вами был Kekovsky, спасибо за чтение.

Источник: pikabu.ru

Схема контроллера литий-ионного аккумулятора

Устройство и принцип работы защитного контроллера Li-ion/polymer аккумулятора

Если расковырять любой аккумулятор от сотового телефона, то можно обнаружить, что к выводам ячейки аккумулятора припаяна небольшая печатная плата. Это так называемая схема защиты, или Protection IC.

Из-за своих особенностей литиевые аккумуляторы требуют постоянного контроля. Давайте разберёмся более детально, как устроена схема защиты, и из каких элементов она состоит.

Рядовая схема контроллера заряда литиевого аккумулятора представляет собой небольшую плату, на которой смонтирована электронная схема из SMD компонентов. Схема контроллера 1 ячейки («банки») на 3,7V, как правило, состоит из двух микросхем. Одна микросхема управляющая, а другая исполнительная – сборка двух MOSFET-транзисторов.

На фото показана плата контроллера заряда от аккумулятора на 3,7V.

Микросхема с маркировкой DW01-P в небольшом корпусе – это по сути «мозг» контроллера. Вот типовая схема включения данной микросхемы. На схеме G1 — ячейка литий-ионного или полимерного аккумулятора. FET1, FET2 — это MOSFET-транзисторы.

Цоколёвка, внешний вид и назначение выводов микросхемы DW01-P.

Транзисторы MOSFET не входят в состав микросхемы DW01-P и выполнены в виде отдельной микросхемы-сборки из 2 MOSFET транзисторов N-типа. Обычно используется сборка с маркировкой 8205, а корпус может быть как 6-ти выводной (SOT-23-6), так и 8-ми выводной (TSSOP-8). Сборка может маркироваться как TXY8205A, SSF8205, S8205A и т.д. Также можно встретить сборки с маркировкой 8814 и аналогичные.

Вот цоколёвка и состав микросхемы S8205A в корпусе TSSOP-8.

Два полевых транзистора используются для того, чтобы раздельно контролировать разряд и заряд ячейки аккумулятора. Для удобства их изготавливают в одном корпусе.

Тот транзистор (FET1), что подключен к выводу OD (Overdischarge) микросхемы DW01-P, контролирует разряд аккумулятора – подключает/отключает нагрузку. А тот (FET2), что подключен к выводу OC (Overcharge) – подключает/отключает источник питания (зарядное устройство). Таким образом, открывая или закрывая соответствующий транзистор, можно, например, отключать нагрузку (потребитель) или останавливать зарядку ячейки аккумулятора.

Давайте разберёмся в логике работы микросхемы управления и всей схемы защиты вцелом.

Защита от перезаряда (Overcharge Protection).

Как известно, перезаряд литиевого аккумулятора свыше 4,2 – 4,3V чреват перегревом и даже взрывом.

Если напряжение на ячейке достигнет 4,2 – 4,3V (Overcharge Protection VoltageVOCP), то микросхема управления закрывает транзистор FET2, тем самым препятствуя дальнейшему заряду аккумулятора. Аккумулятор будет отключен от источника питания до тех пор, пока напряжение на элементе не снизится ниже 4 – 4,1V (Overcharge Release VoltageVOCR) из-за саморазряда. Это только в том случае, если к аккумулятору не подключена нагрузка, например он вынут из сотового телефона.

Если же аккумулятор подключен к нагрузке, то транзистор FET2 вновь открывается, когда напряжение на ячейке упадёт ниже 4,2V.

Защита от переразряда (Overdischarge Protection).

Если напряжение на аккумуляторе падает ниже 2,3 – 2,5V (Overdischarge Protection VoltageVODP), то контроллер выключает MOSFET-транзистор разряда FET1 – он подключен к выводу DO.

Далее микросхема управления DW01-P перейдёт в режим сна (Power Down) и потребляет ток всего 0,1 мкА. (при напряжении питания 2V).

Тут есть весьма интересное условие . Пока напряжение на ячейке аккумулятора не превысить 2,9 – 3,1V (Overdischarge Release VoltageVODR), нагрузка будет полностью отключена. На клеммах контроллера будет 0V. Те, кто мало знаком с логикой работы защитной схемы могут принять такое положение дел за «смерть» аккумулятора. Вот лишь маленький пример.

Миниатюрный Li-polymer аккумулятор 3,7V от MP3-плеера. Состав: управляющий контроллер — G2NK (серия S-8261), сборка полевых транзисторов — KC3J1.

Аккумулятор разрядился ниже 2,5V. Схема контроля отключила его от нагрузки. На выходе контроллера 0V.

При этом если замерить напряжение на ячейке аккумулятора, то после отключения нагрузки оно чуть подросло и достигло уровня 2,7V.

Чтобы контроллер вновь подключил аккумулятор к «внешнему миру», то есть к нагрузке, напряжение на ячейке аккумулятора должно быть 2,9 – 3,1V (VODR).

Тут возникает весьма резонный вопрос.

По схеме видно, что выводы Стока (Drain) транзисторов FET1, FET2 соединены вместе и никуда не подключаются. Как же течёт ток по такой цепи, когда срабатывает защита от переразряда? Как нам снова подзарядить «банку» аккумулятора, чтобы контроллер опять включил транзистор разряда — FET1?

Дело в том, что внутри полевых транзисторов есть так называемые паразитные диоды – они являются результатом технологического процесса изготовления MOSFET-транзисторов. Вот именно через такой паразитный (внутренний) диод транзистора FET1 и будет течь ток заряда, так как он будет включен в прямом направлении.

Если порыться в даташитах на микросхемы защиты Li-ion/polymer (в том числе DW01-P, G2NK), то можно узнать, что после срабатывания защиты от глубокого разряда, действует схема обнаружения заряда — Charger Detection. То есть при подключении зарядного устройства схема определит, что зарядник подключен и разрешит процесс заряда.

Зарядка до уровня 3,1V после глубокого разряда литиевой ячейки может занять весьма длительное время — несколько часов.

Чтобы восстановить литий-ионный/полимерный аккумулятор можно использовать специальные приборы, например, универсальное зарядное устройство Turnigy Accucell 6. О том, как это сделать, я уже рассказывал здесь.

Именно этим методом мне удалось восстановить Li-polymer 3,7V аккумулятор от MP3-плеера. Зарядка от 2,7V до 4,2V заняла 554 минуты и 52 секунды, а это более 9 часов ! Вот столько может длиться «восстановительная» зарядка.

Кроме всего прочего, в функционал микросхем защиты литиевых акумуляторов входит защита от перегрузки по току (Overcurrent Protection) и короткого замыкания. Защита от токовой перегрузки срабатывает в случае резкого падения напряжения на определённую величину. После этого микросхема ограничивает ток нагрузки. При коротком замыкании (КЗ) в нагрузке контроллер полностью отключает её до тех пор, пока замыкание не будет устранено.

Источник: go-radio.ru

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector