Зарядний пристрій 12.6В 3А, або продовження розмови про перероблення акумулятора шуруповерта

Наприкінці минулого року я публікував пару оглядів на тему перероблення акумуляторів шурупокрутів. Сьогодні розповім про альтернативний спосіб заряджання переробленого акумулятора за допомогою готового зарядного пристрою.
Загалом, як завжди: огляд, розбирання, схеми, тести.

Минулого разу я пропонував використовувати для заряджання старий зарядний пристрій з окремою платою перетворювача. Варіант загалом непоганий, але мене почали запитувати, що робити, якщо старий зарядний пристрій розбитий, зламаний, з’їдений котом.
І ось я випадково натрапив в одному з магазинів на варіант зарядного пристрою, який підійде для акумуляторів 3S, тобто 12.6 Вольта. Оскільки такий варіант є одним із найпоширеніших під час перероблення старих шурупокрутів, я вирішив замовити його для огляду.

Паковання вельми аскетичне, як і напис із зазначенням напруги та струму заряджання.


Комплект постачання дуже простий: кабель і, власне, зарядний пристрій.


Кабель загалом непоганий, от тільки вилка підвела. Варіанти: відрізати, замінити або шукати перехідник.


Зарядний пристрій виконаний у форматі блока живлення, досить важкий, корпус міцний.


На одному з торців корпусу розташований двоконтактний мережевий роз’єм, з іншого боку — кабель зі звичним штекером 5.5/2.1мм. Довжина кабелю — близько 1 метра.


Оскільки це саме зарядний пристрій, а не блок живлення, яким ви заряджаєте смартфон/планшет, тут є індикатор завершення заряджання. Щоправда, світить він не дуже яскраво: за яскравого сонця його не буде помітно, як, наприклад, і при світлі спалаху.

Знизу є наклейка з характеристиками. Нічого нового, крім того, що було зазначено на пакованні, я не побачив.


Як я вже писав вище, корпус досить міцний, але проти молотка й ножа він не встояв, а інших способів розібрати цей виріб немає.


Плата всередині тримається дуже міцно. Частково на двосторонньому скотчі, частково приклеєна силіконом у районі силових елементів. На фото видно нутрощі корпусу, до того ж там залишилася якась клейка маса.


На вигляд усе економно, але цілком якісно. Радіатори ізольовані й утримуються за рахунок самого силового елемента, додаткового вушка та силіконового герметика.
Також до корпусу приклеєні трансформатор і вхідний дросель. Загалом виймалася плата досить важко.


На вході є запобіжник, а також вхідний фільтр. На жаль, термістора немає, замість нього — перемичка.


1. Вхідний конденсатор має ємність 68мкФ, для потужності близько 40 Ватт цілком достатньо.
2. Високовольтний транзистор CS7N60F у повністю ізольованому корпусі.
3, 4. З одного боку трансформатора сховався оптрон зворотного зв’язку, з іншого — належний конденсатор класу Y для придушення перешкод, тож струмом вас не вб’є.
5. Вихідна діодна збірка на 10 Ампер і 100 Вольт, із запасом і за струмом, і за напругою.
6. Вихідні конденсатори мають ємність 1000мкФ і напругу до 25 Вольт, тут також жодних питань. Заодно є місце для встановлення дроселя для придушення перешкод і третього конденсатора.


Знизу на платі компонентів ще більше.


"Гаряча" сторона блока живлення. Тут у мене також не виникло запитань, ну майже не виникло :)


"Холодна" сторона. Тут розташовані елементи стабілізації напруги й струму, а також індикації завершення заряджання.


Претензія до "гарячої" сторони в мене була лише щодо паяння, точніше — його якості. Таке враження, що ШІМ-контролер перепаювали, адже решту компонентів припаяно акуратно.
До вихідної частини запитань немає, усе акуратно, елементи додатково зафіксовані клеєм. Операційний підсилювач LM358.


Оскільки огляду подібного пристрою в мене ще немає, не перемалювати схему я не міг.
Втім, первинна частина блока живлення виявилася майже один в один такою, як у блока живлення, який я вже оглядав, — Блок живлення 12 Вольт 1 Ампер. Блок дуже надійний і якісний.
Відмінність лише в номіналах деяких компонентів, а також у їхній кількості; мікросхема має однакове розташування виводів.


Оскільки схема велика, для наочності я розділив її на дві частини: первинну та вторинну.
Вторинна сторона відрізняється від звичних схем блоків живлення, адже містить більше вузлів.


Окремо опишу вузли.
1. Зелений — вузол стабілізації вихідної напруги, що відповідає за режим CV.
2. Червоний — стабілізація струму, режим CC.
3. Синій — вузол індикації.
Ліворуч угорі — два випрямлячі: основний і додатковий (D3, С5) для живлення операційного підсилювача та світлодіода. Додаткове живлення потрібне, щоб ці елементи не споживали струм, коли під’єднано акумулятор, а зарядний пристрій не ввімкнено в розетку.
Між червоним і синім вузлами розташоване джерело опорної напруги для вузла індикації та стабілізації струму.


І хоча здебільшого все зроблено цілком коректно, є одна особливість. Паралельно першому конденсатору підключено резистор номіналом 2.2к (R13A), тому споживання в вимкненому стані все одно є. Спробувати виправити це можна, встановивши діод (позначений червоним) замість перемички, яка, своєю чергою, стоїть на місці відсутнього дроселя для придушення перешкод. Але є проблема: цей діод нагріватиметься, причому помітно, тому я б радив залишити все як є.
Тепер про те, що змінювати, якщо потрібні інші напруга/струм.
1. Зелений — подільник у колі вимірювання напруги: збільшення номіналу верхнього резистора підвищить вихідну напругу, нижнього — знизить.
2. Синій — збільшення номіналу шунта зменшить струм, зменшення — збільшить. Зміна буде пропорційною зміні номіналу. Також цей резистор впливає на індикацію.
R19, R13: збільшення номіналу верхнього резистора зменшить вихідний струм, зміна нижнього діє навпаки.
3. Помаранчевий — подільник порога перемикання індикації. Усе так само, як у п. 2, тільки для індикації. До речі, зазначу, що цей вузол має гістерезис, тому перемикання червоний/зелений відбувається стрибком, а не плавно. Дрібниця, але приємно.


Окреме фото для перфекціоністів: тут я перелічив те, що можна встановити на плату.
1. Y-конденсатори: оскільки підключення без заземлення, сенсу в них немає. Якщо замінити роз’єм на триконтактний, вони зменшать перешкоди в мережі.
2. Термістор зменшить пусковий струм. Наприклад, NTC 5D-9
3. Вихідний дросель. Зменшить рівень пульсацій на виході; струм — понад 3 Ампери, індуктивність — 1-10мкГн.
4. Варистор підвищить захищеність блока живлення в разі подавання високої напруги на вхід. Діаметр 10мм, напруга 470 Вольт.
5. X-конденсатор зменшить рівень перешкод у мережі; місце передбачене під 22-33нФ.
6. Двохобмотковий дросель, зазвичай на невеликому кільці, також для зменшення перешкод у мережі.
7. Діодна збірка. Можна встановити паралельно першій: це трохи підвищить ККД і надійність. Краще ставити таку саму, як уже використовується: 10 Ампер 100 Вольт.
8. Вихідний конденсатор. На рівень пульсацій вплине мало, але може підвищити надійність роботи. 1000мкФ 25 Вольт.


Переходимо до тестів.
Спочатку пройдуся за основними пунктами.
1. Вихідна напруга завищена приблизно на 30мВ, вважаю, що це цілком нормально.
2. Струм від акумулятора за вимкненого живлення — близько 7мА. Досить багато: акумулятор розрядиться приблизно за 2-3 тижні. Краще використовувати акумулятори із захистом, хоча захист обов’язковий у будь-якому разі.
3. Струм заряджання — 2.9 Ампера, трохи нижче заявленого, але, на мою думку, нічого страшного.
4. Індикацію налаштовано на струм 270мА: коли струм заряджання падає нижче цього значення, вмикається зелений світлодіод і гасне червоний.
5, 6. Оскільки пристрій не вміє повністю знеструмлювати акумулятор, далі ви побачите, як струм падає майже до нуля. Наприклад, зі 66мА до 28мА струм упав приблизно за 8 хвилин.
Режим без повного припинення подавання струму допустимий, хоча й не дуже бажаний. Якщо акумулятор справний, проблем не буде, але я б радив просто не залишати його надовго, наприклад на день-два.


Далі я під’єднав зарядний пристрій до електронного навантаження. Але оскільки електронне навантаження не має режиму CV, довелося під’єднатися в обхід кола стабілізації струму.
Було задано струм навантаження 3 Ампери, а корпус закрито для прогрівання. Заодно контролював зміну напруги — тут також проблем немає: 5мВ за годину прогрівання — це просто чудово. Дається взнаки те, що здебільшого використано точні резистори.


Оскільки це зарядний пристрій, а не блок живлення, і більшу частину часу він працює з максимальним струмом, я відразу задав струм 3 Ампери. Тест тривав 1 годину; за цей час пристрій повністю зарядить акумулятор ємністю 2400-2600мАч. Далі струм у будь-якому разі почне падати, тож тестувати нагрівання немає сенсу.


1. За годину я перевірив температуру корпусу: у найгарячішому місці прилад показав 59 градусів, хоча на дотик корпус був не гарячим. Можливо, це пов’язано з тим, що пластмаса частково прозора в ІЧ-діапазоні.
2. Відкрив корпус і виміряв температуру. Найвища була в районі снабера та шунта первинної сторони — близько 80 градусів, транзистор мав температуру 70–72 градуси.
3. Закрив корпус на пару хвилин, повернув на 180 градусів, щоб було видно решту компонентів, і виміряв ще раз. Цього разу найвищу температуру мала вихідна діодна збірка — близько 85 градусів.

За результатами тестів можу зробити висновок, що з температурним режимом усе гаразд: до критичних температур залишається запас ще близько 20–30 градусів.


Що можна сказати у підсумку? Спочатку — за пунктами:
Переваги
Міцна й акуратна конструкція
Використано компоненти із запасом
Хороша стабільність параметрів
Відсутність перегрівання
Чітка робота індикації завершення заряджання

Недоліки
Відсутність повного вимкнення заряджання
Власне споживання — 7 мА.
Вилка кабелю має плоскі штирі.

Моя думка. На мій погляд, пристрій має лише один суттєвий недолік: він не припиняє зарядний струм повністю. Правильне заряджання триває, доки струм не знизиться нижче 1/10 від установленого, після чого заряджання вимикається і згодом знову вмикається, якщо напруга знову знизиться. Звісно, можна подумати й зробити якусь схемку з гістерезисом, яка не вимикатиме заряджання, а знижуватиме вихідну напругу так, щоб зарядний струм припинявся. Але, на мій погляд, якщо не залишати під’єднаний акумулятор надовго, то цілком підійде й варіант, реалізований зараз.
Порадувала доволі непогана якість складання і те, що компоненти встановлено із запасом. Також варто відзначити відсутність перегрівання, на яке страждає чимало блоків живлення. Мені взагалі здалося, що пристрій зібрали на базі блока живлення 12 В, 5 А, трохи підвищивши напругу й знизивши струм, звідси й такий результат.

Загалом, якщо ви переробили акумулятор шуруповерта і він має напругу 12,6 В (три послідовно з’єднані акумулятори), а рідний зарядний пристрій не підлягає відновленню, то це доволі непоганий варіант.

На момент замовлення зарядний пристрій коштував близько 13,7 долара. Для огляду менеджер знизив ціну до 11 доларів, що, на мій погляд, цілком адекватно для цього пристрою з огляду на його функціональність і якість складання.

На цьому все, сподіваюся, огляд був корисним.