Kolejna ładowarka do pakietów akumulatorów Li-Ion 3S

Kolejny test niewielkiej ładowarki do pakietów akumulatorów 3S (12,6 V). Niedawno opublikowałem test wersji 3 A, a dziś pora na prostszą, 1 A.
Niestety, nie wszystko poszło tak, jak chciałem, ale nie uprzedzajmy faktów — szczegóły w teście.

Wszystko zaczęło się od tego, że zamówiłem dla znajomego pięć niewielkich ładowarek. Chociaż nie, zamówiłem ich jakieś trzy razy więcej, ale pozostałe należą do mocniejszej serii i opowiem o nich innym razem. Na razie pokażę „maluchy”.

Nie mam zastrzeżeń ani do dostawy, ani do opakowania — sprzedawca podszedł do sprawy całkiem odpowiedzialnie. Wszystko było ciasno ułożone w kartonowym pudełku, a na wierzchu leżał kawałek pianki polietylenowej.


Ponadto każda ładowarka była zapakowana w osobny woreczek. Oczywiście kartonowe pudełka wyglądałyby lepiej, ale tak też jest całkiem nieźle.


Do wyboru były dwa rodzaje wtyczek, więc oczywiście wybrałem europejską. Każda ładowarka ma przewód do podłączenia obciążenia o długości około metra, zakończony popularnym złączem 5.5/2.1.
Deklarowane parametry to 12,6 V i prąd 1 A, zgodnie z informacją na stronie produktu. Podano też, że jest to ładowarka.


Obudowa nie jest sklejona, więc odkręcamy jedyną śrubkę i zaglądamy do środka.


Płytka zasługuje na mocną trójkę. Już na pierwszy rzut oka widać, że brakuje przynajmniej filtra wejściowego, a transformator jest trochę za mały jak na deklarowaną moc 12,6 W. Po uwzględnieniu strat na diodzie i boczniku wychodzi raczej 13 W, ale to nieistotne — później sprawdzimy, jak urządzenie radzi sobie w praktyce.
Warto odnotować, że jest bezpiecznik. Przy ogólnej jakości wykonania nie zdziwiłbym się, gdyby go zabrakło.


1. Zastosowano sterownik PWM KTG207C ze zintegrowanym tranzystorem wysokonapięciowym. Zgodnie z kartą katalogową moc wynosi 12 W dla zasilacza i 18 W przy otwartej obudowie. W naszym przypadku mamy do czynienia z zasilaczem w małej, zamkniętej obudowie, więc będzie się przegrzewał.
2. Kondensator wejściowy ma pojemność 15 µF, zmierzona wynosi 13,8 µF, ESR — 1 Ω. Bez zapasu, ale w ładowarce to normalne.
3. Jest porządny kondensator przeciwzakłóceniowy typu Y. Kiedyś opowiadałem o nich w swoim filmie.
4. Na wyjściu znajduje się dioda Schottky’ego na prąd 3 A, kondensator 16 V 470 µF i dwukolorowa dioda LED. Do kondensatora mam zastrzeżenia. Pojemność 470 µF (w rzeczywistości 500 µF) jest w tym przypadku w porządku — to nie zasilacz, a tętnienia szkodzą tylko kondensatorowi, nie obciążeniu. Napięcie 16 V to jednak za mało.


Jakość lutowania zasługuje mniej więcej na tę samą trójkę co wygląd płytki z góry. Na niektórych stykach są duże „gluty” z cyny. Przewody wyjściowe przylutowano od spodu, choć na płytce są dla nich odpowiednie otwory. Przekrój przewodów też nie jest zbyt duży, ale w przypadku ładowarki nie ma to większego znaczenia.


Strona pierwotna interesuje mnie najmniej, za to wtórna jest znacznie ważniejsza.
Już widać, że ładowarka jest „bez mózgu”, a jako wzmacniacz operacyjny zastosowano popularny LM358. Widać też, że na jednym z rezystorów przylutowano drugi — najwyraźniej dobierano w ten sposób prąd wyjściowy.


Ponieważ odczytanie układu z płytki drukowanej nie jest zbyt wygodne, przerysowałem schemat w bardziej czytelnej postaci.


Zgodnie z przewidywaniami mamy przed sobą prostą ładowarkę. Początkowo chciałem nazwać ją prymitywną, ale są przecież znacznie prostsze konstrukcje.
Na schemacie zaznaczyłem główne bloki.
1. Niebieski — układ stabilizacji napięcia. W praktyce określa napięcie końcowe ładowania.
2. Czerwony — układ stabilizacji prądu. Określa prąd ładowania.
3. Zielony — źródło napięcia odniesienia. Odpowiada za stabilność pomiaru prądu ładowania i wskazań.
4. Pomarańczowy — układ sygnalizacji. Za koniec ładowania akumulatorów litowych uznaje się spadek prądu ładowania poniżej 1/10 początkowej wartości, dlatego ten układ przypomina układ stabilizacji prądu, ale ma inne progi zadziałania.
Zwrócę uwagę, że układ sygnalizacji nie ma histerezy, a pełne przełączenie z czerwonego na zielony może trwać 10–40 sekund, zależnie od pojemności akumulatorów.


Standardowy test wstępny.
1. Napięcie końcowe ładowania wynosi 12,67 V, czyli każdy akumulator zostanie naładowany nie do 4,20 V, lecz do 4,22 V. To nieco powyżej normy, ale jeszcze do zaakceptowania.
2. Przy podłączonym pakiecie i odłączonym zasilaniu pobór prądu wynosi 14 mA — dość dużo. Do tego świeci się dioda LED.
3. Prąd ładowania wynosi 1,05 A, czyli nieco więcej niż deklarowano. Co ciekawe, wcześniej pokazywałem płytkę drukowaną, na której był dodatkowy rezystor. Po jego wylutowaniu prąd spada z 1,05 do 1,00 A (zgodnie z obliczeniami). Po co go przylutowano — zagadka.
4. Prąd, przy którym przełącza się sygnalizacja, wynosi 70 mA, czyli poniżej normy (100 mA).
5, 6. Z ciekawości sprawdziłem prąd 5 i 10 minut po przełączeniu sygnalizacji. Po 5 minutach spadł do 35 mA, a po kolejnych 5 minutach do 20 mA. Taki tryb ładowania nie jest zalecany, ale dopuszczalny. Zalecenie jest proste — nie zostawiać urządzenia na dłuższy czas (kilka dni).


Teraz możemy przejść do testów pod obciążeniem.
Ponieważ moje obciążenie elektroniczne nie obsługuje trybu CV, podłączyłem się przed bocznikiem ładowarki i obciążyłem ją prądem 1,05 A, symulując rzeczywiste warunki. Ładowarka była podłączona do sieci osobnym przewodem, a od góry przykryta oryginalną pokrywą. Zresztą widać to na zdjęciu. Oczywiście warunki różnią się od rzeczywistych, ale nieznacznie.

Pierwszy test — pomiar zmiany napięcia końcowego ładowania pod wpływem nagrzewania. Zmiana występuje, choć nie jest duża. Poza tym pod koniec ładowania temperatura spada, a napięcie wraca do normy. Przeprowadzam jednak ten test, żeby ogólnie ocenić jakość urządzenia.


Podczas testu czekała mnie jednak niemiła niespodzianka. Po około 20-25 minutach obciążenie elektroniczne „ucichło”, czyli wyłączyło wentylator. Zwykle oznacza to, że zadziałało automatyczne wyłączenie.
W teście ustawiłem próg wyłączenia na 12 V, bo chciałem sprawdzić urządzenie, a nie go spalić.
Nieco schłodziłem urządzenie i uruchomiłem test ponownie. Po 17 minutach znów nastąpiło wyłączenie z powodu spadku napięcia.


Przyczyna stała się jasna, gdy tylko zdjąłem pokrywę. Zwykłe przegrzanie. Początkowo martwiłem się o przegrzewający się transformator, ale układ scalony przegrzał się wcześniej. Podczas pracy nagrzał się co najmniej do 115 stopni, a w rzeczywistości do wyższej temperatury, bo pomiar wykonałem około 5 sekund po wyłączeniu.


Ponieważ ładowarki były jednak potrzebne, a w takim stanie nie można ich używać, postanowiłem zmniejszyć prąd wyjściowy.
Poniżej zaznaczyłem elementy wpływające na parametry wyjściowe.
1. Zielony — bocznik, wpływa zarówno na prąd wyjściowy, jak i na sygnalizację. Wpływ jest proporcjonalny, czyli dwukrotne zmniejszenie prądu wyjściowego spowoduje takie samo zmniejszenie progu przełączania sygnalizacji.
2. Czerwony — dzielnik napięcia odniesienia. Wpływa na prąd wyjściowy.
3. Niebieski — drugi dzielnik napięcia odniesienia. Wpływa na próg przełączania sygnalizacji.

Miałem dwie możliwości: zmienić wartość bocznika albo dzielnika napięcia odniesienia (czerwonego). Ponieważ łatwiej zmniejszyć rezystancję, podłączając kolejny rezystor równolegle, wybrałem drugą opcję — zmianę wartości dzielnika.


Oczywiście mogłem wszystko obliczyć za pomocą kalkulatora, ale znacznie łatwiej było mi zrobić to w starym, lecz sprawdzonym symulatorze układów elektronicznych.
Najpierw odtworzyłem oryginalny układ i sprawdziłem napięcie na wyjściu dzielnika (będzie się nieco różnić od rzeczywistego). Wyszło 116 mV.
Następnie obliczyłem, jakie napięcie muszę ustawić, żeby uzyskać żądany prąd (postanowiłem ustawić 700-750 mA, średnio 725).
Ponieważ znamy prąd początkowy, obliczamy: 116/1,05х0,725=0,79.
Następnie, dobierając rezystor dodatkowy (prawy dolny na schemacie), uzyskałem napięcie 80 mV. W moim przypadku trzeba było przylutować równolegle rezystor o wartości 10 kΩ.


Następnie znajdujemy odpowiedni dzielnik na płytce — oznaczenia na schemacie i płytce są zgodne. Przy okazji poprawiłem krzywo zamontowany rezystor. Potem lutujemy równolegle nowy rezystor. Użyłem rezystora w rozmiarze 0805.


Sprawdzamy. Wynik w przybliżeniu zgadza się z obliczeniami, można zostawić tak, jak jest.


Pobawiłem się jeszcze przez około pół godziny. Temperatura kontrolera spadła ze 155 do 85. Moim zdaniem całkiem nieźle. Żeby poprawić sytuację, można zmniejszyć prąd do 700 mA, ale dalsze obniżanie nie ma sensu.


Spróbuję teraz krótko opisać moją opinię o tym urządzeniu.
Ogólna jakość wykonania nie jest zbyt wysoka, układ jest prosty. Po zmniejszeniu prądu wyjściowego do 700-750 mA urządzenie będzie działać.
Zdecydowanie nie polecam używania go bez przeróbki. Kontroler będzie pracował w warunkach ciągłego przegrzewania, okresowo wyłączając się, żeby ostygnąć, i może ulec awarii.

To wszystko. Mam nadzieję, że recenzja była przydatna. Dodam jeszcze, że mam w szufladzie kolejną ładowarkę 12,6 V 3 A, tym razem już „markową”.