Uniwersalna ładowarka akumulatorów litowo-jonowych – co jest w środku?: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Wynik zniszczenia produktu może być wykorzystany przez hobbystów/twórców, aby dowiedzieć się, jakie komponenty są wykorzystywane w produkcie elektronicznym. Taka wiedza może pomóc w zrozumieniu działania systemu, w tym innowacyjnych cech projektowych, i może ułatwić proces inżynierii odwrotnej obwodów. Ten artykuł, pełen szczegółów dotyczących uniwersalnej ładowarki akumulatorów litowo-jonowych, jest skromnym wysiłkiem w tym kierunku i jest wynikiem wielu eksperymentów przeprowadzanych od czasu do czasu.

Krok 1: Wprowadzenie

Ostatnio kupiłem w serwisie eBay małą zewnętrzną ładowarkę do telefonów komórkowych. Za pomocą regulowanego zestawu styków ładowarka jest jednak w stanie ładować prawie wszystkie popularne akumulatory litowo-jonowe. Ładowarka otoczyła tutaj ten chiński produkt o wartości 1 USD dostępny pod różnymi markami.

Krok 2: Bateria litowo-jonowa i ładowarka litowo-jonowa

Baterie litowo-jonowe (Li-ion) stały się popularne w przenośnych urządzeniach elektronicznych, takich jak smartfony, ponieważ charakteryzują się najwyższą gęstością energii ze wszystkich komercyjnych technologii baterii. Ponieważ lit jest materiałem wysoce reaktywnym (nieprawidłowe ładowanie nowoczesnego ogniwa Li-ion może spowodować trwałe uszkodzenie lub, co gorsza, niestabilność i potencjalne zagrożenie), akumulatory Li-ion muszą być ładowane zgodnie ze starannie kontrolowanym reżimem stałego prądu / stałego napięcia, który jest unikalny dla tej chemii komórkowej.

Krok 3: Uniwersalna ładowarka akumulatorów litowo-jonowych

Poniżej znajduje się wyjaśnienie, w jaki sposób zasilać uniwersalną zewnętrzną ładowarkę akumulatorów, wkładać akumulator do ładowarki i ładować.

• Podłącz ładowarkę do gniazdka ściennego AC (AC180 - 240V)
• Umieść akumulator na podstawie (3,7 V litowo-jonowy)
• Przesuń styki ładowarki, aby zrównały się z zaciskami „+” i „-” akumulatora. Ładowarka automatycznie wykryje polaryzację „+” i „-”
• Teraz wskaźnik „zasilanie” zaświeci się, a wskaźnik „ładowanie” będzie migać podczas ładowania
• Wskaźnik „Full Charge” świeci się, gdy bateria jest w pełni naładowana

Ważną cechą tej ładowarki jest wbudowany mechanizm wykrywania odwrotnej polaryzacji. Po włożeniu akumulatora system automatycznie dostosowuje polaryzację wyjściową zgodnie z aktualną sytuacją, aby zapewnić bezpieczny i zdrowy proces ładowania. Co więcej, inteligentny algorytm ładowania adaptacyjnego oferuje zabawne funkcje, takie jak wykrywanie końca ładowania, ładowanie doładowujące, ochrona przed przeładowaniem, wykrywanie rozładowanej baterii, odnawianie stanu bliskiego wyczerpania itp.

Krok 4: Rozbijanie refleksji

Elektronika wewnętrzna: Elektronika ładowarki składa się z dwóch równie ważnych części; „dziwny” zasilacz smps i „tajemniczą” ładowarkę baterii. Głównym elementem układu smps jest jeden tranzystor TO-92 13001, podczas gdy ładowarka baterii zbudowana jest na jednym 8-pinowym układzie DIP HT3582DA firmy HotChip (https://www.hotchip.com.cn). Według arkusza danych HT3582DA jest uniwersalnym układem sterującym ładowarką akumulatorów z automatyczną identyfikacją biegunowości akumulatora, zabezpieczeniem przed zwarciem i zabezpieczeniem przed przegrzaniem (maksymalny prąd 300mA). Zauważyłem również, że sama płytka drukowana jest bardzo ogólna – główna rzecz, która oddziela jedna ładowarka z wielu innych na rynku to zmiana w obwodzie smps (więcej w dalszej części notatki laboratoryjnej).

Krok 5: Schemat obwodu i notatka laboratoryjna

Teraz jest dobry moment, aby przejść do schematu brudno wyglądającej płytki drukowanej (prześledzonej i zweryfikowanej przeze mnie).

Notatka laboratoryjna: Jak wskazano wcześniej, najważniejszą rzeczą, która oddziela jedną ładowarkę od wielu innych na rynku, jest zmiana w obwodzie smps. Jako przykład zaobserwowano, że wartość R1 została zmieniona na 1,5M lub 2,2M, a R2 na 56R lub 47R w niektórych innych ładowarkach. Podobnie C2 został zastąpiony przez typ 10μF/25v.

Krok 6: Na końcu…

Niestety, nic więcej nie jest dostępne na temat transformatora smps (X1) i układu kontrolera ładowarki (IC1), z wyjątkiem chińskiego arkusza danych wypełnionego surowymi danymi. Następnym zdziwieniem jest brak tradycyjnego wysokonapięciowego filtra/kondensatora buforowego prądu stałego (zazwyczaj jeden typ 4,7 μF - 10 μF/400 V) na froncie smps. Oczywiste jest jednak, że dioda wejściowa wysokiego napięcia 1N4007 (D1) zamienia wejście AC na pulsujący prąd stały. Tranzystor mocy 13003 (T1) przełącza zasilanie do transformatora smps (X1) ze zmienną częstotliwością (prawdopodobnie wyższą niż 50kHz). Transformator smps ma dwa uzwojenia pierwotne (główne i sprzężenia zwrotnego) oraz uzwojenie wtórne. Prosty obwód sprzężenia zwrotnego reguluje napięcie wyjściowe; oscylacja sprzężenia zwrotnego z uzwojenia sprzężenia zwrotnego i sprzężenie zwrotne napięcia z powiązanych komponentów są połączone w tranzystorze mocy 13001. Tranzystor następnie napędza transformator smps. Po stronie wtórnej (wyjściowej) dioda 1N4148 (D3) prostuje wyjście transformatora smps do DC, który jest filtrowany przez kondensator 220μF (C3) przed dostarczeniem pożądanego napięcia wyjściowego (blisko 5V) do reszty obwodu. Przez cały czas trwania eksperymentu rozbierania stwierdzono 4,1 V DC na stykach ładowarki (bez baterii), a także zaobserwowano tam obecność aktywności impulsowej (z baterią).

I wreszcie zakłada się, że wyjście PWM (o określonej częstotliwości) generowane przez układ kontrolera ładowania akumulatora HT3582DA ładuje akumulator. Wbudowany ADC i PWM (bez komponentów zewnętrznych) umożliwia wdrożenie wydajnej ładowarki akumulatorów litowo-jonowych!

Krok 7: Uwaga grzecznościowa

Ten artykuł (napisany przez T. K. Hareendrana) został pierwotnie opublikowany przez www. coderey.com w roku 2017.