Драйвер lipo аккумулятора с выходом usb 5в 1а 134n3p схема подключения
Представляю очередное устройство из серии «Не Брать!»
В комплект прилагается простенький кабель microUSB, который буду тестировать отдельно с кучей других шнурков.
Заказал эту зарядку ради любопытства, зная, что в таком компактном корпусе крайне сложно сделать надёжное и безопасное устройство сетевого питания 5В 1А. Реальность оказалась суровой…
Пришло в стандартном пакетике с пупыркой.
Корпус глянцевый, обёрнут защитной плёнкой.
Габаритные размеры с вилкой 65х34х14мм
Зарядка сразу оказалась нерабочей — хорошее начало…
Пришлось в начале устройство разбирать и ремонтировать, чтобы иметь возможность тестировать.
Разбирается очень просто — на защёлках самой вилки.
Дефект обнаружился сразу — отвалился один из проводков к вилке, пайка оказалась некачественной.
Вторая пайка не лучше
Сам монтаж платы выполнен нормально (для китайцев), пайка хорошая, плата отмыта.
Реальная схема устройства
Какие проблемы были обнаружены:
— Довольно слабое крепление вилки с корпусом. Не исключена возможность остаться ей оторванной в розетке.
— Отсутствие предохранителя по входу. Видимо те самые проводочки к вилке и являются защитой.
— Однополупериодный входной выпрямитель — неоправданная экономия на диодах.
— Малая ёмкость входного конденсатора (2,2мкФ/400В). Для работы однополупериодного выпрямителя ёмкость явно недостаточна, что приведёт к повышенным пульсациям напряжения на нём на частоте 50Гц и к уменьшению срока его службы.
— Отсутствие фильтров по входу и выходу. Невелика потеря для такого маленького и маломощного устройства.
— Простейшая схема преобразователя на одном слабеньком транзисторе MJE13001.
— Простой керамический конденсатор 1нФ/1кВ в помехоподавляющей цепи (показал отдельно на фото). Это грубое нарушение безопасности устройства. Конденсатор должен быть класса не менее Y2.
— Отсутствует демпферная цепь гашения выбросов обратного хода первичной обмотки трансформатора. Этот импульс частенько пробивает силовой ключевой элемент при его нагреве.
— Отсутствие защит от перегрева, от перегрузки, от короткого замыкания, от повышения выходного напряжения.
— Габаритная мощность трансформатора явно не тянет на 5Вт, а его очень миниатюрный размер ставит под сомнение наличие нормальной изоляции между обмотками.
Теперь тестирование.
Т.к. устройство изначально не является безопасным, подключение производил через дополнительный сетевой предохранитель. Если уж что случится — хотя-бы не обожжёт и не оставит без света.
Проверял без корпуса, чтобы можно было контролировать температуру элементов.
Выходное нгапряжение без нагрузки 5,25В
Потребляемая мощность без нагркзки менее 0,1Вт
Под нагрузкой 0,3А и менее зарядка работает вполне адекватно, напряжение держит нормально 5,25В, пульсации на выходе незначительные, ключевой транзистор греется в пределах нормы.
Под нагрузкой 0.4А напряжение начинает немного гулять в диапазоне 5,18В — 5,29В, пульсации на выходе 50Гц 75мВ, ключевой транзистор греется в пределах нормы.
Под нагрузкой 0,45А напряжение начинает заметно гулять в диапазоне 5,08В — 5,29В, пульсации на выходе 50Гц 85мВ, ключевой транзистор начинает потихоньку перегреваться (обжигает палец), трансформатор тёпленький.
Под нагрузкой 0,50А напряжение начинает сильно гулять в диапазоне 4,65В — 5,25В, пульсации на выходе 50Гц 200мВ, ключевой транзистор перегрет, трансформатор также довольно сильно нагрет.
Под нагрузкой 0,55А напряжение дико прыгает в диапазоне 4,20В — 5,20В, пульсации на выходе 50Гц 420мВ, ключевой транзистор перегрет, трансформатор также довольно сильно нагрет.
При ещё большем увеличении нагрузки, напряжение резко проседает до неприличных величин.
Выходит, данная зарядка реально может выдавать максимум 0,45А вместо заявленных 1А.
Далее, зарядка была собрана в корпус (вместе с предохранителем) и оставлена в работе на пару часов.
Как ни странно, зарядка не вышла из строя. Но это вовсе не означает, что она является надёжной — имея такую схемотехнику долго ей не протянуть…
В режиме короткого замыкания зарядка тихо умерла через 20 секунд после включения — произошёл обрыв ключевого транзистора Q1, резистора R2 и оптрона U1. Даже дополнительно установленный предохранитель не успел сгореть.
Для сравнения, покажу как выглядит внутри простейшая китайская зарядка 5В 2А от планшета, изготовленная с соблюдением минимально-допустимых норм безопасности.
Пользуясь случаем, сообщаю, что драйвер светильника из предыдущего обзора был успешно доработан, статья дополнена.
mysku.club/blog/aliexpress/28085.html
Итоговый вывод: лучшее место этой зарядки — мусорное ведро, берегите себя и близких.
Продолжение следует…
Эта была случайная покупка с целью потратить остатки денег на давно неиспользуемом электронном кошельке. Нашёл дешёвый лот на али. Изначально я нормально не посмотрел описание лота и думал, что получу две раздельные платы — с USB-А входом и с микросхемой преобразователя. Оказалось, что это одна плата, но сфотографированная с двух сторон. Но такая покупка оказалась даже кстати, поскольку у меня лежит старый дешёвый повербанк с похожей сгоревшей платой.
Внешний вид
Эта плата выполняет две функции — контролирует заряд/разряд литиевого аккумулятора и на выходе выдаёт преобразованное напряжение 5В с током до 1А, поэтому её предназначение — использование в одноячеечных DIY-повербанках. Схема построена на микросхеме 134N3P (так заявлено на странице лота), однако в действительности маркировка на корпусе контроллера отсутствует. На вход распаян разъём microUSB, на выход — USB-A. На плате есть сквозные пятаки для припаивания контактных усиков. Светодиод-индикатор работы платы всего один — красный, хотя рядом пустует место для ещё одного светодиода.
Перепайка усиков
Корпус от моего старого повербанка небольших размеров (обзор от ksiman).
Внутри плата похожей конструкции, правда сгоревшая в ходе экспериментов. Контактные усики сниму с неё и запаяю на новую плату
Но поскольку одна новая плата чуть длиннее старой платы, придётся перед запаиванием подгибать усики
Готово
Отверстия сходятся
Напряжение покоя 5.12В
Зависимость выходного напряжения от тока.
Если при 800мА нагрузки напряжение ещё держится на 5В, то в промежутке 820-890мА начинает резко проседать. Причём если усилить нагрузку до 1 Ампера с небольшим, то напряжение спадёт до 4В.
Если же резко подать нагрузку в 950мА, то напряжение на выходе сначала будет 4.85В, затем плавно, но интенсивно будет уменьшаться вплоть до 4.61В
Напряжение отсечки по разряду аккумулятора составило ~3.16В. В качестве нагрузки использовал USB-вентилятор с током нагрузки 270мА
Заряжаться аккумулятор перестаёт по достижении верхнего предела ~4.2В
Потребляемый ток в покое, когда повербанк лежит без дела, примерно 18мкА (при заявленном токе 8мкА)
Микросхема при отдаче 950мА греется и не слабо — до 66С
Пульсации. Развёртка 10мВ/1мкс
40мА (просто тестер подключен) — 10мВ
500мА — 14мВ (напряжение 5.12В)
800мА — 16мВ (напряжение 5.08В)
950мА — 15мВ (напряжение просело до 4В)
Сквозной режим зарядки смартфона. Работает
Итоговая сводка
— ток потребления в состоянии покоя (~18 мкА)
— умеет работать в сквозном режиме
— нет защиты по току
— напряжение отсечки по заряду — 4.20В
— напряжение отсечки по разряду — 3.16В
— КПД преобразования составил 73.7%
— микросхема греется до 66С
— малопотреблящие устройства работают, но периодически перезагружаются
Хотел изначально одно, а пришло немножко другое, зато состоялся незапланированный ремонт и получил ещё один простой повербанк. В этом отношении нахожу эту покупку удачной.
Это устройство ранее уже было кратко описано, попробую написать подробнее и применить на практике.
Прислали хорошо замотав пупыркой
Платы ещё не были разделены, но разделяются хорошо
Размер платы 27х17х4мм
Подключение к зарядке через стандартный разъём microUSB или через дублирующие контакты + и —
Аккумулятор подключается к контактам B+ и B-
Нагрузка подключается к контактам OUT+ и OUT-
Все чипы хорошо известны и проверены
R5 C2 — фильтр цепи питания DW01A. Через него также осуществляется контроль напряжения на аккумуляторе.
R6 — нужен для защиты от переполюсовки зарядки. Через него также измеряется падение напряжения на ключах для нормальной работы защиты.
Красный светодиод — индикация процесса заряда аккумулятора
Синий светодиод — индикация окончания заряда аккумулятора
Переполюсовку аккумулятора плата выдерживает лишь кратковременно — быстро перегревается ключ FS8205A. Сами по себе FS8205A и DW01A переполюсовки аккумулятора не боятся из-за наличия токоограничивающих резисторов, но из-за подключения TP4056 ток переполюсовки начинает течь через него.
При напряжении аккумулятора 4,0V, измеренное полное сопротивление ключа 0,052 Ом
При напряжении аккумулятора 3,0V, измеренное полное сопротивление ключа 0,055 Ом
Защита от токовой перегрузки — двухступенчатая и срабатывает, если:
— ток нагрузки превышает 27А в течение 3мкс
— ток нагрузки превышает 3А в течение 10мс
Информация рассчитана по формулам из спецификации, реально это не проверить.
Длительный максимальный ток отдачи получился около 2,5А, при этом ключ заметно нагревается, т.к. на нём теряется 0,32Вт.
Защита от переразряда аккумулятора срабатывает при напряжении 2,39В — маловато будет, не всякий аккумулятор можно безопасно разряжать до такого низкого напряжения.
Попробовал приспособить эту платку в старую маленькую простейшую детскую радиоуправляемую машинку вместе со старыми аккумуляторами 18500 из ноутбука в сборке 1S2P
mysku.club/blog/aliexpress/29476.html
Машинка питалась от 3-х батареек АА, т.к. аккумуляторы 18500 значительно толще их, крышку батарейного отсека пришлось снять, перегородки выкусить, а аккумуляторы приклеить. По толщине они получились заподлицо с днищем.
Платку приклеил герметиком к крыше, под разъём сделал вырез.
Теперь аккумуляторы можно заряжать так
Красный индикатор зарядки хорошо просвечивает через красную крышу.
Синий индикатор окончания зарядки через крышу почти не виден — его видно только со стороны разъёма подключения.
Машинка снизу выглядит как с газовыми баллонами :)
На этих баллонах машинка катается минут 25. Не слишком много, ну да ладно, наиграться хватает. Заряжается машинка около часа.
Вывод: маленькое и очень полезное для творчества устройство — можно брать. Буду заказывать ещё.
Как таковых контроллеров разряда-заряда не существует. Это нонсенс. Нет никакого смысла управлять разрядом. Ток разряда зависит от нагрузки - сколько ей надо, столько она и возьмет. Единственное, что нужно делать при разряде - это следить за напряжением на аккумуляторе, чтобы не допустить его переразряда. Для этого применяют защиту от глубокого разряда.
При этом, отдельно контроллеры заряда не только существуют, но и совершенно необходимы для осуществления процесса зарядки li-ion аккумуляторов. Именно они задают нужный ток, определяют момент окончания заряда, следят за температурой и т.п. Контроллер заряда является неотъемлемой частью любого зарядного устройства для литиевого аккумулятора.
Исходя из своего опыта могу сказать, что под контроллером заряда/разряда на самом деле понимают схему защиты аккумулятора от слишком глубокого разряда и, наоборот, перезаряда.
Другими словами, когда говорят о контроллере заряда/разряда, речь идет о встроенной почти во все литий-ионные аккумуляторы защите (PCB- или PCM-модулях). Вот она:
И вот тоже они:
Очевидно, что платы защиты представлены в различных форм-факторах и собраны с применением различных электронных компонентов. В этой статье мы как раз и рассмотрим варианты схем защиты Li-ion аккумуляторов (или, если хотите, контроллеров разряда/заряда).
Контроллеры заряда-разряда
Раз уж это название так хорошо укрепилось в обществе, мы тоже будем его использовать. Начнем, пожалуй, с наиболее распространенного варианта на микросхеме DW01 (Plus).
DW01-Plus
Такая защитная плата для аккумуляторов li-ion встречается в каждом втором аккумуляторе от мобильника. Чтобы до нее добраться, достаточно просто оторвать самоклейку с надписями, которой обклеен аккумулятор.
Вывод 1 и 3 - это управление ключами защиты от разряда (FET1) и перезаряда (FET2) соответственно. Пороговые напряжения: 2.4 и 4.25 Вольта. Вывод 2 - датчик, измеряющий падение напряжения на полевых транзисторах, благодаря чему реализована защита от перегрузки по току. Переходное сопротивление транзисторов выступает в роли измерительного шунта, поэтому порог срабатывания имеет очень большой разброс от изделия к изделию.
Паразитные диоды, встроенные в полевики, позволяют осуществлять заряд аккумулятора, даже если сработала защита от глубокого разряда. И, наоборот, через них идет ток разряда, даже в случае закрытого при перезаряде транзистора FET2.
Вся схема выглядит примерно вот так:
Правая микросхема с маркировкой 8205А - это и есть полевые транзисторы, выполняющие в схеме роль ключей.
S-8241 Series
Фирма SEIKO разработала специализированные микросхемы для защиты литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов от переразряда/перезаряда. Для защиты одной банки применяются интегральные схемы серии S-8241.
Ключи защиты от переразряда и перезаряда срабатывают соответственно при 2.3В и 4.35В. Защита по току включается при падении напряжения на FET1-FET2 равном 200 мВ.
AAT8660 Series
Решение от Advanced Analog Technology - AAT8660 Series.
Пороговые напряжения составляют 2.5 и 4.32 Вольта. Потребление в заблокированном состоянии не превышает 100 нА. Микросхема выпускается в корпусе SOT26 (3х2 мм, 6 выводов).
FS326 Series
Очередная микросхема, используемая в платах защиты одной банки литий-ионного и полимерного аккумулятора - FS326.
В зависимости от буквенного индекса напряжение включения защиты от переразряда составляет от 2.3 до 2.5 Вольт. А верхнее пороговое напряжение, соответственно, - от 4.3 до 4.35В. Подробности смотрите в даташите.
LV51140T
Аналогичная схема протекции литиевых однобаночных аккумуляторов с защитой от переразряда, перезаряда, превышения токов заряда и разряда. Реализована с применением микросхемы LV51140T.
Пороговые напряжения: 2.5 и 4.25 Вольта. Вторая ножка микросхемы - вход детектора перегрузки по току (предельные значения: 0.2В при разряде и -0.7В при зарядке). Вывод 4 не задействован.
R5421N Series
Схемотехническое решение аналогично предыдущим. В рабочем режиме микросхема потребляет около 3 мкА, в режиме блокировки - порядка 0.3 мкА (буква С в обозначении) и 1 мкА (буква F в обозначении).
Серия R5421N содержит несколько модификаций, отличающихся величиной напряжения срабатывания при перезарядке. Подробности приведены в таблице:
Обозначение | Порог отключения по перезаряду, В | Гистерезис порога перезаряда, мВ | Порог отключения по переразряду, В | Порог включения перегрузки по току, мВ |
---|---|---|---|---|
R5421N111C | 4.250±0.025 | 200 | 2.50±0.013 | 200±30 |
R5421N112C | 4.350±0.025 | |||
R5421N151F | 4.250±0.025 | |||
R5421N152F | 4.350±0.025 |
SA57608
Очередной вариант контроллера заряда/разряда, только уже на микросхеме SA57608.
Напряжения, при которых микросхема отключает банку от внешних цепей, зависят от буквенного индекса. Подробности см. в таблице:
Обозначение | Порог отключения по перезаряду, В | Гистерезис порога перезаряда, мВ | Порог отключения по переразряду, В | Порог включения перегрузки по току, мВ |
---|---|---|---|---|
SA57608Y | 4.350±0.050 | 180 | 2.30±0.070 | 150±30 |
SA57608B | 4.280±0.025 | 180 | 2.30±0.058 | 75±30 |
SA57608C | 4.295±0.025 | 150 | 2.30±0.058 | 200±30 |
SA57608D | 4.350±0.050 | 180 | 2.30±0.070 | 200±30 |
SA57608E | 4.275±0.025 | 200 | 2.30±0.058 | 100±30 |
SA57608G | 4.280±0.025 | 200 | 2.30±0.058 | 100±30 |
SA57608 потребляет достаточно большой ток в спящем режиме - порядка 300 мкА, что отличает ее от вышеперечисленных аналогов в худшую сторону (там потребляемые токи порядка долей микроампера).
LC05111CMT
Ну и напоследок предлагаем интересное решение от одного из мировых лидеров по производству электронных компонентов On Semiconductor - контроллер заряда-разряда на микросхеме LC05111CMT.
Решение интересно тем, что ключевые MOSFET'ы встроены в саму микросхему, поэтому из навесных элементов остались только пару резисторов да один конденсатор.
Переходное сопротивление встроенных транзисторов составляет ~11 миллиом (0.011 Ом). Максимальный ток заряда/разряда - 10А. Максимальное напряжение между выводами S1 и S2 - 24 Вольта (это важно при объединении аккумуляторов в батареи).
Микросхема выпускается в корпусе WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Dual Flag.
Схема, как и ожидалось, обеспечивает защиту от перезаряда/разряда, от превышения тока в нагрузке и от чрезмерного зарядного тока.
Контроллеры заряда и схемы защиты - в чем разница?
Важно понимать, что модуль защиты и контроллеры заряда - это не одно и то же. Да, их функции в некоторой степени пересекаются, но называть встроенный в аккумулятор модуль защиты контроллером заряда было бы ошибкой. Сейчас поясню в чем разница.
Важнейшая роль любого контроллера заряда заключается в реализации правильного профиля заряда (как правило, это CC/CV - постоянный ток/постоянное напряжение). То есть контроллер заряда должен уметь ограничивать ток зарядки на заданном уровне, тем самым контролируя количество "заливаемой" в батарею энергии в единицу времени. Избыток энергии выделяется в виде тепла, поэтому любой контроллер заряда в процессе работы достаточно сильно разогревается.
По этой причине контроллеры заряда никогда не встраивают в аккумулятор (в отличие от плат защиты). Контроллеры просто являются частью правильного зарядного устройства и не более.
Кроме того, ни одна плата защиты (или модуль защиты, называйте как хотите) не способен ограничивать ток заряда. Плата всего лишь контролирует напряжение на самой банке и в случае выхода его за заранее установленные пределы, размыкает выходные ключи, отключая тем самым банку от внешнего мира. Кстати, защита от КЗ тоже работает по такому же принципу - при коротком замыкании напряжение на банке резко просаживается и срабатывает схема защиты от глубокого разряда.
Путаница между схемами защиты литиевых аккумуляторов и контроллеров заряда возникла из-за схожести порога срабатывания (~4.2В). Только в случае с модулем защиты происходит полное отключение банки от внешних клемм, а в случае с контроллером заряда происходит переключение в режим стабилизации напряжения и постепенного снижения зарядного тока.
Гость
Нет группы
Администраторы
Anat78
Лейтенант
Функции Bms 3S 40A : защита от перезаряда, защита от перегрузки, отключение нагрузки самостоятельное восстановление, защита от короткого замыкания, балансировка литий-ионных аккумуляторов
Рабочий ток: 40A
- Напряжение питания: 12.6V / 13.6V
- Рабочий ток разряда: 40A
- Рабочий ток заряда: 20A
- Максимальное напряжение при зарядке на одном аккумулятор: 4.095 — 4.195 ± 0.05 V
- Минимальное напряжение при разрядке на одном аккумулятор: 2.55 ± 08V
- Время задержки: 0.1 s
- Диапазон температур: -30-80
- Время задержки обнаружения короткого замыкания: 100 мс
- Размер: 42 х 60 мм х 3.4 мм
- Вес: 8,7 г
Оптимально подавать на плату для заряда батареи - 12,4 - 12,6 вольт, ток заряда будет зависеть от применяемых элементов - оптимально 1-1,5А
2 версии платы BMS 3S 40A rev 2.3
1) С током балансировки элементов 100мА:
2) С током балансировки элементов 40мА:
BMS 3S 40A схема для всех одинаковая подключения элементов
- Подключение аккумуляторов к контроллеру производится строго последовательно, вначале 0 В затем 4,2 В, 8,4 В, 12,6 В, при нарушении данного требования BMS работать не будет!
- Избегайте короткого замыкания при монтаже аккумуляторов!
- Используйте однотипные аккумуляторы!
- Перед установкой аккумуляторов сбалансируйте их! (балансировку можно произвести путем замыкания всех минусовых контактов аккумуляторов
между собой, и плюсовых между собой) - После сборки, подключите соответствующее зарядное устройство к BMS, для его активации!
- Используйте качественный монтажный провод под соответствующий ток!
Перед установкой аккумуляторов сбалансируйте их! (балансировку можно произвести путем замыкания всех минусовых контактов аккумуляторов между
собой, и плюсовых между собой)
BMS 3S 40A rev 2.3 HW-288
Если срабатывает защита при пуске шуруповерта, то нужно припаять параллельно конденсатору еще конденсатор на 4,7мкФ керамический
На этой плате есть контакты CD и FD служат для индикации заряда
Называются «обнаружение заряда» и «полный заряд» ("charge detect" and "full detect".). Окружающие резисторы имеют слишком большое сопротивление, чтобы поддерживать светодиодный индикатор, поэтому, вероятно, требуется буферный транзистор. У меня не было времени исследовать это, но это было бы полезно для тех кто хочет видеть что батарея полностью зарядилась.
BMS 3S 40A 12.6v rev 2.2 HW-287
Максимальный ток разряда; 40А
Максимальный пиковый ток: 50А
Максимальный ток зарядного устройства: 2.0А
Максимальное напряжение зарядного устройства: 12.6V CC/CV (MAX. 13.5V)
Максимальное напряжение при зарядке: 4.20 В ±0.025 В
Минимальное напряжение при разрядке: 2.55 В ±0. 1 В
Ток балансировки: 50 мА
Диапазон рабочого напряжений на выходе: 7.65-12.6 В
Размер: 60*40*4.0mm
Функции: защита от перезаряда/переразряда, защита от перегрузки, защита от короткого замыкания.
P+ P- Выход зарядки/Нагрузк
Если срабатывает защита то также нужно припаять параллельно конденсатору еще конденсатор на 4,7мкФ керамический
Если нужно термодатчик подключить то он ставится вместо резистора 101 на плате
Читайте также: