Ще один зарядний пристрій для складання 3S Li-Ion акумуляторів

Ще один огляд ще одного невеликого зарядного пристрою для складання акумуляторів 3S (12,6 В). Не так давно я публікував огляд версії на 3 А, а сьогодні — простіша версія, на 1 А.
На жаль, усе пішло не так, як хотілося, але не забігатиму наперед — подробиці в огляді.

Почалося все з того, що я замовив для товариша п’ять невеликих зарядних пристроїв. Хоча ні, замовив я їх разів у три більше, але інші належать до потужнішої серії, про них розповім іншим разом, а поки покажу «малюків».

Запитань ані до доставки, ані до пакування не виникло: продавець поставився до свого завдання цілком відповідально. Усе було щільно вкладено в картонну коробку, а зверху лежав лист спіненого поліетилену.


Крім того, кожен блок був запакований у невеликий пакетик. Звісно, картонні коробочки мали б кращий вигляд, але й так непогано.


На вибір було два варіанти вилки, я, звісно, вибрав євровилку. Кожен зарядний пристрій має кабель для підключення навантаження завдовжки близько метра, на кінці — звичний для багатьох роз’єм 5.5/2.1
Заявлені характеристики — 12,6 В, струм 1 А, як і зазначено на сторінці товару. Крім того, вказано, що це саме зарядний пристрій.


Корпус не склеєний, тож відкручуємо єдиний саморіз і зазираємо всередину.


Плата — на тверду трійку. Навіть побіжного погляду достатньо, щоб побачити: немає щонайменше вхідного фільтра, а трансформатор трохи замалий для заявленої потужності 12,6 Вт, хоча з урахуванням втрат на діоді й шунті виходить радше 13 Вт. Але це не так важливо — згодом перевіримо в роботі.
Зазначу, що запобіжник є. З огляду на загальну якість складання я б не здивувався, якби його не було.


1. Використано ШІМ-контролер KTG207C із вбудованим високовольтним транзистором. Судячи з даташита, потужність становить 12 Вт для адаптера і 18 Вт для відкритого корпусу. У нашому випадку маємо справу з адаптером (блоком живлення в невеликому закритому корпусі), тож він працюватиме з перегріванням.
2. Вхідний конденсатор ємністю 15 мкФ, виміряна ємність — 13,8 мкФ, ESR — 1 Ом. Запасу немає, але для зарядного пристрою нормально.
3. Є нормальний конденсатор типу Y для придушення перешкод. Про них я якось розповідав у своєму відео.
4. На виході — діод Шотткі на струм 3 А, конденсатор на 16 В і 470 мкФ та двоколірний світлодіод. До конденсатора є зауваження. Ємність 470 мкФ (фактично 500 мкФ) у цьому випадку нормальна: це не блок живлення, і пульсації шкодять лише конденсатору, а не навантаженню. Але напруга 16 В — це замало.


Якість паяння приблизно на ті самі три бали, що й вигляд згори. На деяких контактах є великі «соплі» припою. Вихідні дроти припаяні знизу, хоча для них на платі є відповідні отвори. Та й переріз дротів не дуже великий, хоча для зарядного пристрою це, знову ж таки, не критично.


Первинна сторона цікавить мене найменше, а от вторинна значно важливіша.
Уже видно, що зарядний пристрій «без мізків», а як ОП використано звичну LM358. Крім того, видно, що поверх одного з резисторів припаяно ще один — мабуть, підбирали вихідний струм.


Оскільки за друкованою платою не дуже зручно розбиратися, що і як зроблено, я перемалював схему у звичнішому вигляді.


Як і передбачалося, перед нами простий зарядний пристрій. Спочатку хотів назвати його примітивним, але ні — є варіанти значно простіші.
На схемі я виділив основні вузли.
1. Синій — вузол стабілізації напруги. Фактично він визначає напругу завершення заряджання.
2. Червоний — вузол стабілізації струму. Визначає струм заряджання.
3. Зелений — джерело опорної напруги. Відповідає за стабільність вимірювання струму заряджання та індикації.
4. Помаранчевий — вузол індикації. Оскільки завершенням заряджання (для літієвих акумуляторів) вважають зниження зарядного струму нижче ніж до 1/10 початкового струму заряджання, схема тут схожа на вузол стабілізації струму, але з іншими порогами спрацьовування.
Зазначу, що схема індикації не має гістерезису, і повне перемикання з червоного на зелений може тривати 10–40 секунд залежно від ємності акумуляторів.


Стандартний первинний тест.
1. Напруга завершення заряджання — 12,67 В, тобто кожен акумулятор буде заряджений не до 4,20, а до 4,22 В, що трохи вище за норму, хоча й терпимо.
2. За підключеної батареї та вимкненого живлення споживання становить 14 мА — забагато. Крім того, при цьому світиться світлодіод.
3. Струм заряджання — 1,05 А, трохи вище за заявлений. Цікаво, що вище я показував друковану плату, і там був доданий додатковий резистор. Так от, якщо його випаяти, струм знизиться з 1,05 до 1,00 (згідно з розрахунками). Навіщо його припаяли — загадка.
4. Струм, за якого перемикається індикація, становить 70мА, що нижче за норму (100мА).
5, 6. З цікавості подивився на струм через 5 і 10 хвилин після перемикання індикації. Через 5 хвилин струм упав до 35мА, а ще через 5 хвилин — до 20мА. Такий режим заряджання небажаний, але допустимий. Рекомендація проста — не залишати надовго (на кілька днів).


Тепер можна перейти до тестів під навантаженням.
Оскільки моє електронне навантаження не вміє працювати в режимі CV, я під'єднався до шунта зарядного пристрою й навантажив його струмом 1.05 Ампера, імітуючи реальну ситуацію. Зарядний пристрій був під'єднаний до мережі окремим дротом, а зверху накритий рідною кришкою. Втім, це видно на фото. Звісно, є відмінності від реальних умов експлуатації, але вони незначні.

Перший тест — вимірювання зміни напруги завершення заряджання через нагрівання. Зміна є, хоча й не дуже велика; крім того, наприкінці заряджання температура падає, і напруга повертається до норми. Але я проводжу цей тест для загальної оцінки якості пристрою.


Але під час тесту на мене чекав неприємний сюрприз. Приблизно через 20-25 хвилин електронне навантаження «притихло», тобто вимкнуло вентилятор. Зазвичай це означає, що спрацювало автоматичне вимкнення.
У тесті я встановив поріг вимкнення на 12 Вольт, оскільки хотів перевірити пристрій, а не спалити його.
Я трохи охолодив пристрій і запустив тест ще раз; через 17 хвилин знову сталося вимкнення через падіння напруги.


Причина стала зрозумілою одразу, щойно я відкрив кришку. Банальний перегрів. Спочатку я хвилювався через перегрівання трансформатора, але мікросхема перегрілася раніше: під час роботи вона нагрілася щонайменше до 115 градусів, а насправді — ще більше, адже виміряв я температуру приблизно через 5 секунд після вимкнення.


Оскільки зарядні пристрої все-таки були потрібні, а експлуатувати їх у такому вигляді не можна, вирішив знизити вихідний струм.
Нижче я виділив елементи, які впливають на вихідні параметри.
1. Зеленим — шунт, впливає і на вихідний струм, і на індикацію. Вплив пропорційний, тобто зниження вихідного струму в 2 рази так само знизить поріг перемикання індикації.
2. Червоним — подільник опорної напруги. Впливає на вихідний струм.
3. Синім — другий подільник опорної напруги. Впливає на поріг перемикання індикації.

У мене було два варіанти: змінити номінал шунта або номінал подільника опорної напруги (червоний). Оскільки зручніше зменшувати опір резисторів, під'єднуючи ще один паралельно, я вибрав другий варіант — змінити номінали подільника.


Звісно, можна було все порахувати за допомогою калькулятора, але мені було набагато простіше зробити це у старому, але перевіреному симуляторі електронних схем.
Спочатку я відтворив штатну схему й дізнався напругу на виході подільника (вона трохи відрізнятиметься від реальної). Вийшло 116мВ.
Потім порахував, яку напругу треба встановити, щоб на виході був потрібний мені струм (вирішив зробити 700-750мА, середнє значення — 725).
Оскільки початковий струм відомий, рахуємо: 116/1.05х0.725=0.79.
Потім, підбираючи додатковий резистор (правий нижній на схемі), я домігся напруги 80мВ. У моєму випадку треба було припаяти паралельно резистор номіналом 10 кОм.


Потім знаходимо потрібний подільник на платі — нумерація на схемі й платі збігається. Заодно виправив криво встановлений резистор. Після цього припаюємо паралельно новий резистор. Я використав резистор типорозміру 0805.


Перевіряємо. Приблизно відповідає розрахункам, можна залишити як є.


Поганяв ще приблизно пів години: температура контролера впала зі 155 до 85. Як на мене, доволі непогано; щоб поліпшити ситуацію, можна знизити струм до 700мА, нижче знижувати немає сенсу.


Тепер спробую коротко описати свою думку про цей пристрій.
Загальна якість виготовлення не дуже висока, схема проста. Якщо знизити вихідний струм до 700-750мА, працюватиме.
Без доопрацювання вкрай не рекомендую використовувати: контролер працюватиме в режимі постійного перегрівання, періодично вимикаючись для охолодження, і може вийти з ладу.

На цьому все. Сподіваюся, огляд був корисним. Також скажу, що в мене лежить ще один зарядний пристрій на 12.6 Вольта, 3 Ампера, але вже «фірмовий».