Контроллер в аккумуляторе телефона – Контроллер батареи в телефоне — что это и как работает?

Контроллер батареи в телефоне — что это и как работает?

Как работает контроллер питания в современных телефонах?

В современных литий-ионных аккумуляторах установлен контроллер заряда — устройство, которое следит за текущим напряжением. Оно нужно, чтобы из-за поступления большого напряжения смартфон не вышел из строя или не сгорела батарея.

Процесс зарядки смартфона состоит из нескольких этапов.

  1. Если текущий заряд равен 0%, при подключении телефона к сети начинается первый этап — предварительная зарядка. Когда аккумулятор достигает значения заряда около 5-10%, начинается второй этап.
  2. Здесь подключается контроллер — он подает постоянный ток. Со временем напряжение увеличивается, вместе с этим повышается скорость зарядки. Когда заряд батареи достигает 80-85%, контроллер снижает напряжение.
  3. Начинается последний, третий этап — медленная зарядка, также известный как режим дозарядки.

Контроллер питания снижает напряжение, чтобы снизить нагрузку на аккумулятор телефона. Когда достигается низкое значения напряжения (обычно 1,5-2 Вольт), контроллер отключает MOSFET-транзистор, который отвечает за подачу тока в гаджет. Устройство переходит в режим сна, потребление энергии снижается. Благодаря этому смартфон не перегревается, даже если оставить его заряжаться на всю ночь.

Если подключить некачественное зарядное устройство к гаджету, контроллер начнет проверку. Его задача — установить предельные значения для основных параметров ЗУ: напряжение, ток заряда, входной ток. Для контроллера важно, чтобы зарядное устройство не повредило батарею. Благодаря этому снижается износ аккумулятора.

Еще одно назначение контроллера — отключение мобильного устройства. Когда аккумулятор разряжается практически полностью, смартфон отключается. Это снижает процесс износа батареи, благодаря чему увеличивается срок эксплуатации гаджета.

Загрузка...

androidlime.ru

E-ink-Reader. Контроллер заряда батареи


Вот как выглядит плата контроллера заряда, извлеченная из аккумулятора NOKIA BL-6Q и ее электрическая схема.


Давайте разберемся как это работает. Аккумулятор подключается к двум контактным площадкам, расположенным по бокам контроллера (B- и B+). На печатной плате расположены две микросхемы - TPCS8210 и HY2110CB.

Задачей контроллера является поддержание напряжения на аккумуляторной батарее в пределах 4,3 - 2,4 вольт для ее защиты от перезаряда и переразряда. В режиме нормального разряда (или заряда) микросхема HY2110CB выдает на выводы OD и OS напряжение высокого уровня, которое немного меньше напряжения на батарее.

Это напряжение держит постоянно открытыми полевые транзисторы микросхемы TPCS8210, через которые батарея подсоединяется к нагрузке (Вашему устройству).

При разряде аккумулятора, как только напряжение на аккумуляторе станет меньше 2,4 вольта, сработает детектор переразряда микросхемы HY2110CB и на выход OD перестанет выдаваться напряжение. Верхний (по схеме) транзистор микросхемы TPCS8210 закроется и таким образом батарея отключится от нагрузки.

При зарядке аккумулятора, как только напряжение на аккумуляторе достигнет 4,3 вольта, сработает детектор перезаряда микросхемы HY2110CB и на выход OС перестанет выдаваться напряжение. Нижний (по схеме) транзистор микросхемы TPCS8210 закроется и батарея также отключится от нагрузки.


Альтернативный способ замены

Как видно из схемы ни у одной из микросхем нет никакого вывода для передачи информации о состоянии батареи в Ваше устройство. Выход контроллера "К" просто подсоединен через резистор определенного номинала к отрицательному выводу батареи. Следовательно никакой "секретной" информации от контроллера батареи не поступает. В некоторых моделях контроллеров вместо постоянного резистора устанавливают терморезистор для контроля температуры батареи.

По номиналу этого резистора Ваше устройство может определить тип аккумулятора, или выключиться при несоответствии этого номинала нужным значениям.

Значит для замены такого аккумулятора на аккумулятор другого производителя не обязательно менять контроллер заряда, достаточно просто замерить резистор, стоящий между выводами "-" и "К" и подключить вывод "К" устройства к минусу батареи через внешний резистор того же номинала.

Документацию на используемую в контроллере микросхему HY2110CB можно скачать здесь , а на микросхему TPCS8210 - здесь .


Рассмотрим, на примере электронной книги LBOOK V5, как наиболее точно сделать аналог батареи с использованием знаний об устройстве контроллера заряда. Все работы проводим в следующей последовательности:

  • Находим аккумулятор от сотового телефона, ближайший к родному по габаритам и емкости. В нашем случае это NOKIA BL-4U. (Справа на рисунке)
  • Откусываем провод от родного аккумулятора с таким расчетом, чтобы оставшейся части на разъеме хватило для припайки нового аккумулятора, а оставшейся части на старой батарее хватило для зачистки проводников и измерения тестером.
  • Берем любой цифровой тестер и устанавливаем на нем режим измерения сопротивления, предел измерения - 200 Ком. Подключаем его к отрицательному выводу и выводу контроллера родной батареи. Измеряем сопротивление.
  • Отключаем прибор. Ищем ближайший по номиналу резистор. В нашем случае - это 62 Ком.
  • Припаиваем резистор между отрицательным выводом новой батареи и проводом выхода контроллера на разъеме. (Желтый провод на рисунке).
  • Припаиваем выводы разъема "+" и "-" соответственно к плюсовому и минусовому выводу новой батареи. (Красный и черный провода на рисунке).

Читать дальше

Роман знаменитого американского писателя Марио Пьюзо "Сицилиец" принято считать продолжением "Крестного отца" — ведь в нем рассказывается о судьбе Майкла, младшего сына дона Корлеоне. Эта книга о дружбе и вражде, любви и ненависти, сицилийском законе омерты и бесконечной вендетте — проблемах, которые всегда привлекали внимание Марио Пьюзо, большого знатока человеческой психологии, а в особенности — психологии людей, преступивших закон.

Борис Акунин "Сказки для идиотов" Генпрокурор, застуканный с девками; телекомментатор, лгущий по указке хозяина; чеченский боевик, захвативший больницу; скульптор, уставивший Москву страхолюдинами и даже вождь коммунистической партии - все они, оказывается, милые, честные, совестливые люди.

e-ink-reader.ru

Схема контроллера литий-ионного аккумулятора.

Устройство и принцип работы защитного контроллера Li-ion/polymer аккумулятора

Если расковырять любой аккумулятор от сотового телефона, то можно обнаружить, что к выводам ячейки аккумулятора припаяна небольшая печатная плата. Это так называемая схема защиты, или Protection IC.

Из-за своих особенностей литиевые аккумуляторы требуют постоянного контроля. Давайте разберёмся более детально, как устроена схема защиты, и из каких элементов она состоит.

Рядовая схема контроллера заряда литиевого аккумулятора представляет собой небольшую плату, на которой смонтирована электронная схема из SMD компонентов. Схема контроллера 1 ячейки ("банки") на 3,7V, как правило, состоит из двух микросхем. Одна микросхема управляющая, а другая исполнительная – сборка двух MOSFET-транзисторов.

На фото показана плата контроллера заряда от аккумулятора на 3,7V.

Микросхема с маркировкой DW01-P в небольшом корпусе – это по сути "мозг" контроллера. Вот типовая схема включения данной микросхемы. На схеме G1 - ячейка литий-ионного или полимерного аккумулятора. FET1, FET2 - это MOSFET-транзисторы.

Цоколёвка, внешний вид и назначение выводов микросхемы DW01-P.

Транзисторы MOSFET не входят в состав микросхемы DW01-P и выполнены в виде отдельной микросхемы-сборки из 2 MOSFET транзисторов N-типа. Обычно используется сборка с маркировкой 8205, а корпус может быть как 6-ти выводной (SOT-23-6), так и 8-ми выводной (TSSOP-8). Сборка может маркироваться как TXY8205A, SSF8205, S8205A и т.д. Также можно встретить сборки с маркировкой 8814 и аналогичные.

Вот цоколёвка и состав микросхемы S8205A в корпусе TSSOP-8.

Два полевых транзистора используются для того, чтобы раздельно контролировать разряд и заряд ячейки аккумулятора. Для удобства их изготавливают в одном корпусе.

Тот транзистор (FET1), что подключен к выводу OD (Overdischarge) микросхемы DW01-P, контролирует разряд аккумулятора – подключает/отключает нагрузку. А тот (FET2), что подключен к выводу OC (

Overcharge) – подключает/отключает источник питания (зарядное устройство). Таким образом, открывая или закрывая соответствующий транзистор, можно, например, отключать нагрузку (потребитель) или останавливать зарядку ячейки аккумулятора.

Давайте разберёмся в логике работы микросхемы управления и всей схемы защиты вцелом.

Защита от перезаряда (Overcharge Protection).

Как известно, перезаряд литиевого аккумулятора свыше 4,2 – 4,3V чреват перегревом и даже взрывом.

Если напряжение на ячейке достигнет 4,2 – 4,3V (Overcharge Protection Voltage - VOCP), то микросхема управления закрывает транзистор FET2, тем самым препятствуя дальнейшему заряду аккумулятора. Аккумулятор будет отключен от источника питания до тех пор, пока напряжение на элементе не снизится ниже 4 – 4,1V (Overcharge Release VoltageVOCR) из-за саморазряда. Это только в том случае, если к аккумулятору не подключена нагрузка, например он вынут из сотового телефона.

Если же аккумулятор подключен к нагрузке, то транзистор FET2 вновь открывается, когда напряжение на ячейке упадёт ниже 4,2V.

Защита от переразряда (Overdischarge Protection).

Если напряжение на аккумуляторе падает ниже 2,3 – 2,5V (Overdischarge Protection Voltage - VODP), то контроллер выключает MOSFET-транзистор разряда FET1 – он подключен к выводу DO.

Далее микросхема управления DW01-P перейдёт в режим сна (Power Down) и потребляет ток всего 0,1 мкА. (при напряжении питания 2V).

Тут есть весьма интересное условие. Пока напряжение на ячейке аккумулятора не превысить 2,9 – 3,1V  (Overdischarge Release Voltage - VODR), нагрузка будет полностью отключена. На клеммах контроллера будет 0V. Те, кто мало знаком с логикой работы защитной схемы могут принять такое положение дел за "смерть" аккумулятора. Вот лишь маленький пример.

Миниатюрный Li-polymer аккумулятор 3,7V от MP3-плеера. Состав: управляющий контроллер - G2NK (серия S-8261), сборка полевых транзисторов - KC3J1.

Аккумулятор разрядился ниже 2,5V. Схема контроля отключила его от нагрузки. На выходе контроллера 0V.

При этом если замерить напряжение на ячейке аккумулятора, то после отключения нагрузки оно чуть подросло и достигло уровня 2,7V.

Чтобы контроллер вновь подключил аккумулятор к "внешнему миру", то есть к нагрузке, напряжение на ячейке аккумулятора должно быть 2,9 – 3,1V (VODR).

Тут возникает весьма резонный вопрос.

По схеме видно, что выводы Стока (Drain) транзисторов FET1, FET2 соединены вместе и никуда не подключаются. Как же течёт ток по такой цепи, когда срабатывает защита от переразряда? Как нам снова подзарядить "банку" аккумулятора, чтобы контроллер опять включил транзистор разряда - FET1?

Дело в том, что внутри полевых транзисторов есть так называемые паразитные диоды – они являются результатом технологического процесса изготовления MOSFET-транзисторов. Вот именно через такой паразитный (внутренний) диод транзистора FET1 и будет течь ток заряда, так как он будет включен в прямом направлении.

Если порыться в даташитах на микросхемы защиты Li-ion/polymer (в том числе DW01-P, G2NK), то можно узнать, что после срабатывания защиты от глубокого разряда, действует схема обнаружения заряда - Charger Detection. То есть при подключении зарядного устройства схема определит, что зарядник подключен и разрешит процесс заряда.

Зарядка до уровня 3,1V после глубокого разряда литиевой ячейки может занять весьма длительное время - несколько часов.

Чтобы восстановить литий-ионный/полимерный аккумулятор можно использовать специальные приборы, например, универсальное зарядное устройство Turnigy Accucell 6. О том, как это сделать, я уже рассказывал здесь.

Именно этим методом мне удалось восстановить Li-polymer 3,7V аккумулятор от MP3-плеера. Зарядка от 2,7V до 4,2V заняла 554 минуты и 52 секунды, а это более 9 часов! Вот столько может длиться "восстановительная" зарядка.

Кроме всего прочего, в функционал микросхем защиты литиевых акумуляторов входит защита от перегрузки по току (Overcurrent Protection) и короткого замыкания. Защита от токовой перегрузки срабатывает в случае резкого падения напряжения на определённую величину. После этого микросхема ограничивает ток нагрузки. При коротком замыкании (КЗ) в нагрузке контроллер полностью отключает её до тех пор, пока замыкание не будет устранено.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

go-radio.ru

Тайна чёрного экрана: что делать, если ваше устройство Android не включается

Как говорил в своё время Воланд: «Беда не в том, что человек смертен, а в том, что он внезапно смертен». То же самое можно сказать и о наших электронных друзьях — смартфонах и планшетах. Ещё полчаса назад он таинственно мерцал экраном и качал в наушниках басы, а теперь лежит чёрный, холодный и никак не реагирует на ваши попытки его оживить: не включается, не заряжается. Такая же беда может подстеречь и при покупке бывшего в употреблении устройства. Да и купленные по акционным ценам на распродажах аппараты могут неприятно удивить владельца. Из-за чего смартфон уходит в глубокую кому и как его из этого состояния вывести — тема нашей небольшой инструкции по оказанию неотложной помощи.

Почему не включается устройство

Проблема аппарата, не подающего признаков жизни, — едва ли не самая распространённая в мире цифровых гаджетов. Как и в большинстве аварийных ситуаций, правильно поставленный диагноз — 99% успеха.

Смартфон или планшет могут не включаться из-за программных проблем, поломок аппаратной части или неисправностей аккумуляторной батареи. Причин, из-за которых устройство не включается, — вагон и маленькая тележка.

Неисправность зарядного устройства

Зарядные устройства компактны, работают в тяжёлом тепловом режиме и поэтому часто выходят из строя. Самый правильный способ проверки — при помощи вольтметра убедиться, что на выходе блока питания присутствует постоянное напряжение 5 В. Если такой возможности нет, нужно подключить к этому блоку питания другой, работающий смартфон и проверить, идёт ли зарядка.

Если причина в неисправной зарядке, то её нужно заменить на новую

Повреждение кабеля USB

Кабели выходят из строя гораздо чаще блоков питания. Провод перегибается, а зарядный штекер расшатывается при многократных подключениях/отключениях. В какой-то момент электрический контакт нарушается, ток через кабель уже не идёт. Нет тока — нет зарядки. Кабель проверяется подключением к заведомо исправному блоку питания и рабочему смартфону.

Штекер micro-USB — слабое место зарядного кабеля

Глубокий разряд аккумуляторной батареи

Проблема глубокого разряда характерна для устройств, которые долго лежали без использования/зарядки или находились на складском хранении. Причина заключается в том, что даже у выключенного смартфона аккумулятор разряжается за счёт саморазряда и потребления тока дежурными цепями. Рабочее напряжение литий-полимерного аккумулятора — 3,6–3,7 В. Если напряжение батареи упадёт ниже 3,2 В, контроллер заряда смартфона не сможет зарядить его из-за алгоритма работы. Чтобы удостовериться в проблеме глубокого разряда, нужно снять батарею с устройства и подключить её к вольтметру.

На этикетке литий-полимерного аккумулятора указано максимальное рабочее напряжение

Выход из строя аккумуляторной батареи

Оригинальный аккумулятор рассчитан примерно на 500 циклов заряда/разряда. В течение срока эксплуатации его ёмкость падает. В один прекрасный момент ёмкость батареи становится настолько маленькой, что она уже не может заряжаться. Такая неисправность легко отслеживается, так как с ёмкостью батареи падает и время работы устройства.

Отдельным пунктом рассмотрим выход из строя батареи от перегрева. Чаще всего от этого страдают бескорпусные литий-полимерные аккумуляторы в планшетах и некоторых смартфонах с несъёмной батареей. Из-за высокой температуры в герметичном аккумуляторе начинается газообразование, он вспучивается. Если его вовремя не заменить, последствия могут быть самые плачевные.

При потере герметичности батарея загорится или взорвётся, кроме того, увеличиваясь в размерах от газов, аккумулятор может повредить собой внутренности смартфона. Раздавленные изнутри экраны и сенсоры не редкость.

В запущенном случае вздувшейся батареи выпирает задняя крышка телефона или трескается экран

Неисправность контроллера заряда в смартфоне или планшете

Часть электронной схемы смартфона предназначена для заряда аккумулятора при подключении сетевого устройства. Контроллер заряда следит за остаточной ёмкостью батареи, заряжает её при низком уровне и прекращает заряд по достижению 100 %. При подключении неоригинального зарядного устройства, кабеля с коротким замыканием или броска напряжения в электросети контроллер заряда может выйти из строя. После этого смартфон не сможет заряжать батарею, хотя будет прекрасно работать от заряженной батареи или от блока питания.

Ремонт контроллера питания на плате планшета — недешёвое удовольствие. Если ваше устройство немолодое, целесообразнее будет питать его через Micro-USB порт с помощью внешней батареи (PowerBank), так как ремонт может превысить стоимость вашего любимца на вторичном рынке.

Ремонт контроллера питания обойдётся недёшево

Устранение проблем с питанием

Сетевое зарядное устройство и кабель проверены. Теперь мы точно знаем, что проблема в аппарате. Наша первая задача — попытаться зарядить аккумулятор.

Если батарея у смартфона съёмная, нам поможет зарядное устройство, называемое в народе «Лягушка».

Универсальное зарядное устройство «Лягушка» поможет зарядить съёмную батарею

Подключите аккумулятор к «Лягушке» и заряжайте в течение 2–3 часов. Затем установите его обратно в смартфон. Если смартфон запустился — подключите его родное зарядное устройство и контролируйте заряд. Не заряжается — неисправен контроллер заряда. Весело шагаете с аппаратом в сервис-центр.

В случае глубоко разряда аккумулятора алгоритм действий будет несколько сложнее. Если вы не умеете держать в руках паяльник, лучше обратиться в сервисный центр или купить новую батарею. Полны решимости сделать всё сами? Приступим:

  1. Извлеките из устройства батарею. Если батарея несъёмная, разберите смартфон, отключите разъём батареи или отпаяйте её провода от платы.
  2. При помощи вольтметра измерьте напряжение на контактах, маркированных «+» и «-». В случае несъёмной батареи это будут красный «+» и чёрный «-» провода. Если напряжение ниже 3,2 В, а то и даже ноль, отпаяйте от «банки» аккумулятора его встроенный контроллер и зарядите её напрямую, подключив к зарядному устройству. Последовательно с «банкой» подключите токоограничивающий резистор или лампочку на 6–12 В.

    Для вывода устройства из глубокого разряда обязательно потребуется вольтметр

  3. Зарядите «банку» до 3,7–3,8 В, проконтролируйте нагрев. Если аккумулятор сильно разогрелся, прекратите заряд, охладите батарею.
  4. Отключите «банку» от зарядного устройства, припаяйте на место контроллер и соберите аккумулятор, не забывая об изоляции там, где она была.
  5. Верните батарею обратно в смартфон, соберите его и включите. Если вы всё сделали правильно, устройство включится и начнёт нормально заряжать батарею.
  6. Если смартфон включился, а заряд батареи не идёт, значит, контроллер вышел из строя. Батарею придётся купить новую.

Видео: как зарядить аккумулятор при помощи «Лягушки»

Устройство начинает загрузку, но не доводит до конца

Ваш электронный друг включается, высвечивает заставку и даже начинает грузиться. Потом гаснет и всё повторяется по новой. Эта неисправность может иметь две причины: программную и аппаратную.

Причин программного сбоя может быть много: и вирусы, и повреждённая файловая система пользовательского раздела, и бездумное использование серьёзных системных утилит. Алгоритм исправления простой — загрузка смартфона в режим Recovery и сброс на заводские настройки:

  1. Выключите смартфон кнопками или извлечением аккумулятора.
  2. Для загрузки в Recovery зажмите одновременно кнопку включения и громкости.

    Загрузка устройства в режиме Recovery поможет вернуться к заводским настройкам

  3. В меню Recovery выберите пункт Wipe Data/Factory Reset, подтвердите выбор. Когда операция завершится, перезагрузите смартфон.
  4. Когда аппарат загрузится, при помощи встроенного файлового менеджера удалите ненужные файлы из пользовательского раздела, чтобы высвободить около 1 ГБ свободного места.

    С помощью различных программ для Андроид можно освободить достаточно много свободного места

Аппаратный сбой может заключаться в том, что контроллер батареи заблокировал её, скажем, на 10–15% заряда. Смартфон при загрузке видит низкий уровень заряда и выключается. Рецепт лечения тот же, что и в случае с глубоким разрядом аккумулятора: снимаем батарею, отпаиваем контроллер от «банки», заряжаем банку зарядным устройством до 3,7–4 В. Но такое решение — паллиативное. Прошедший через глубокий разряд аккумулятор уже необратимо потерял изрядную часть своей ёмкости. Наилучшим решением будет покупка новой батареи, если есть такая возможность.

Смартфон вибрирует, но не включается

Если смартфон вибрирует, но не загружается, это говорит о разряженной до 0% батареи. Из такого состояния смартфон самостоятельно зарядить батарею не сможет. Её нужно снимать и заряжать при помощи универсального зарядного устройства, как было описано выше. При извлечении батареи оцените её состояние. Если есть следы вздутия или потери герметичности, обязательно замените её.

С помощью универсального зарядного устройства можно зарядить практически любой аккумулятор

Не заряжайте универсальной зарядкой аккумулятор дольше 1,5–2 часов — это может повредить батарее, ведь контроля температуры и защиты от перезаряда у универсального устройства нет.

Смартфон не включается после прошивки или обновления

Прошивка прошла неудачно. Был это программный сбой или на середине процесса «потухла» батарея — уже неважно. Нужно перевести смартфон в аварийный (download) режим, повторить процесс прошивки или восстановить её. Все пользовательские данные, скорее всего, при этом погибнут. Рассмотрим такую операцию на примере смартфона семейства Galaxy фирмы Samsung:

  1. Переведите смартфон в Download режим: одновременно нажмите кнопку включения, громкости вверх и центральную клавишу.

    Режим Download позволяет установить многие файлы вручную

  2. Подключите смартфон кабелем к порту USB компьютера, на котором запустите программу Samsung Kies.

    Программа Samsung Kies создана для сохранения контактов и других данных

  3. Перейдите на вкладку «Средства», а затем выберите «Аварийное восстановление прошивки».
  4. Выберите в списке ваш смартфон. Если он не отображается, данным способом вы его восстановить не сможете.
  5. Введите код аварийного восстановления.

    Ввод кода аварийного восстановления поможет справиться с проблемой

  6. Нажмите кнопку «Восстановить».

Устройство заряжается, но не включается

В этом случае причин может быть несколько:

  • аккумулятор сильно разряжен и смартфону нужно несколько часов, чтобы поднять уровень заряда до значения, достаточного для старта операционной системы. Убедитесь, что к устройству подключена его зарядка, которая обеспечит нужный зарядный ток. Если пробовать заряжать смартфон маломощной зарядкой, заряжаться он будет вечно.
  • при обновлении прошивки был повреждён загрузчик и теперь операционная система просто не может стартовать. В этом случае требуется перепрошивка сервисными программами: Odin, SP Flashtool или подобными. Это очень непростая процедура. Если вы никогда не занимались такой перепрошивкой, лучше обратиться в сервисный центр.

    Сервисная программа для устройств на базе процессоров Mediatek SP FlashTool поможет перепрошить устройство

Конечно же, покупая новый смартфон, нужно всесторонне проверять его в магазине. Но при покупках на интернет-площадках такой возможности может и не быть. И вернуть проблемный агрегат зачастую непросто. Дело в том, что лежать на складе новый смартфон может долгими месяцами, всё это время его аккумулятор разряжается и вполне может дойти до такого нижнего порога, когда будет заблокирован контроллером заряда.

Первым делом надо подключить смартфон к его заводской зарядке и дать возможность зарядиться в течение 7–9 часов. Если это не помогло, действуйте по алгоритму работы с батареей в глубоком разряде: снять аккумулятор и попробовать зарядить универсальным зарядным устройством «Лягушка». Если такой режим зарядки, как и зарядка «банки», минуя контроллер, не помогли, остаётся только замена батареи на новую.

Кнопки, гнёзда и контакты

Вскользь упомянем о нескольких частых отказах механического характера:

  • сломана кнопка включения смартфона. Из всех кнопок она нажимается чаще всего, так как служит и кнопкой гашения экрана. Ресурс её не бесконечен, и в какой-то момент она ломается. А без кнопки включения включить смартфон нельзя. Вот такая тавтология;
  • сломано гнездо USB в смартфоне. Неаккуратно подключая и отключая кабель, можно привести в негодность не только его, но и гнездо USB в самом смартфоне. И если кабель можно просто купить новый, то гнездо придётся менять у специалистов сервисного центра;
  • окислены контакты подключения аккумулятора. Чаще всего такая проблема возникает после «купания», попадания смартфона в жидкость. Можно попытаться очистить контакты самому при помощи ластика средней твёрдости, но лучше обратиться в сервис, ведь жидкость проникла куда глубже разъёма подключения аккумулятора.

Видео: что делать, если зависает или не включается телефон

Профилактика дешевле ремонта

Чтобы ваш любимец не попал на операционный стол к сервисным инженерам, а кошелёк не стал ощутимо легче, стоит выполнять ряд простых правил:

  • заряжайте смартфон только оригинальным зарядным устройством и родным кабелем;
  • аккуратно подключайте к устройству кабель зарядки, избегая боковых нагрузок на гнездо;
  • раз в полтора-два месяца осматривайте аккумулятор на предмет отсутствия повреждений и вздутий;
  • не роняйте смартфон и держите его подальше от воды;
  • избегайте сильного нагрева устройства, не оставляйте смартфон на открытом солнце.

Если ваше устройство не включается или не заряжается, первым делом нужно самостоятельно попробовать найти проблему и устранить её. И хотя некоторые неисправности гарантированно сделают вас клиентом сервисного центра, несложные причины позволят обойтись простыми недорогими решениями, защищая ваш кошелёк и повышая самооценку.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

www.2dsl.ru

Что такое контроллер заряда аккумулятора. Контроллер заряда Li-Ion-аккумулятора

Контроллеры сами по себе устройства полезные. И чтобы лучше разобрать эту тему, необходимо работать с определённым примером. Поэтому мы и рассмотрим контролер заряда аккумулятора. Что он собой представляет? Как устроен? Какие особенности работы существуют?

Чем занимается контроллер заряда аккумулятора

Он служит для того, чтобы следить за восстановлением энергетических потерь и тратами. Сначала он занимается отслеживанием превращения электрической энергии в химическую, чтобы в последующем при наличии надобности было снабжение требуемых схем или приборов. Сделать контроллер заряда аккумулятора своими руками не сложно. Но его также можно извлечь из источников питания, которые вышли из строя.

Как устроен контроллер

Конечно, универсальной схемы не существует. Но многие в своей работе используют два посдтроечных резистора, которые регулируют верхний и нижний предел напряжения. Когда оно выходит за заданные рамки, то начинается взаимодействие с обмотками реле, и оно включается. Пока оно работает, напряжение не опустится ниже определённого, технически заранее предусмотренного уровня. Тут следует поговорить о том, что существует различный диапазон границ. Так, для аккумулятора может быть установлено и три, и пять, и двенадцать, и пятнадцать вольт. Теоретически всё упирается в аппаратную реализацию. Давайте рассмотрим, как работает контроллер заряда аккумулятора в разных случаях.

Какие бывают типы

Следует отметить значительное разнообразие, которым могут похвастаться контроллеры заряда аккумулятора. Если говорить о их видах, давайте сделаем классификацию в зависимости от сферы применения:
  1. Для возобновляемых источников энергии.
  2. Для бытовой техники.
  3. Для мобильных устройств.

Конечно, самих видов значительно больше. Но поскольку мы рассматриваем контроллер заряда аккумулятора с общей точки зрения, то нам хватит и их. Если говорить про те, что применяются для солнечных батарей и ветряков, то в них верхний предел напряжения обычно равняется 15 вольтам, тогда как нижний – 12 В. При этом аккумулятор может генерировать в стандартном режиме 12 В. Источник энергии подключают к нему с использованием нормально замкнутых контактов реле. Что будет, когда напряжение аккумулятора превышает установленные 15 В? В таких случаях контроллером осуществляется замыкание контактов реле. В результате источник электроэнергии с аккумулятора переключается на нагрузочный балласт. Следует отметить, что его не особенно любят ставить для солнечных панелей из-за определённых побочных эффектов. А вот для ветряных генераторов они являются обязательными. Бытовая техника и мобильные устройства имеют свои особенности. Причем контроллер заряда аккумулятора планшета, сенсорного и кнопочного сотового телефонов являются практически идентичными.

Заглянем в литиево-ионный аккумулятор сотового телефона

Если расковырять любую батарею, то можно заметить, что к выводам ячейки припаивается маленькая печатная плата. Она называется схемой защиты. Дело в том, что литиево-ионные аккумуляторы требуют наличия постоянного контроля. Обычная схема контроллера представляет собой миниатюрную плату, на которой базируется схема, сделанная из SMD-компонентов. Она в свою очередь делится на две микросхемы – одна из них является управляющей, а другая – исполнительной. Давайте поговорим более детально о второй.

Исполнительная схема

Она базируется на транзисторах MOSFET. Обычно их два. Сама же микросхема может иметь 6 или 8 выводов. Для раздельного контроля заряда и разряда ячейки аккумулятора используют два полевых транзистора, которые находятся в одном корпусе. Так, один из них может подключать или отключать нагрузку. Второй транзистор делает эти же действия, но уже с источником питания (в качестве которого выступает зарядное устройство). Благодаря такой схеме реализации можно без проблем влиять на работу аккумулятора. При желании ею можно воспользоваться и в другом месте. Но следует учитывать, что схема контроллера заряда аккумулятора и он сам может применяться только к устройствам и элементам, что обладают ограниченным диапазоном работы. Более детально о таких особенностях мы сейчас и поговорим.

Защита от перезаряда

Дело в том, что если напряжение литиевого аккумулятора превысит 4,2, то может возникнуть перегрев и даже произойти взрыв. Для этого подбираются такие элементы микросхем, которые будут прекращать заряд при достижении данного показателя. И обычно, пока напряжение не достигнет показателя в 4-4,1 В из-за использования или в процессе саморазряда, дальнейшая зарядка будет невозможной. Это важная функция, которая возложена на контроллер заряда литиевых аккумуляторов.

Защита от переразряда

Когда напряжение достигает критически малых значений, которые делают проблемным само функционирование устройства (обычно это диапазон в 2,3-2,5В), то выключается соответствующий MOSFET-транзистор, который отвечает за подачу тока мобильнику. Далее происходит переход в режим сна с минимальным потреблением. И тут имеется довольно интересный аспект работы. Так, пока напряжение ячейки аккумулятора не станет больше 2,9-3,1 В, мобильное устройство не получится включить для работы в обычно режиме. Наверное, такое вы могли замечать, что когда подключаешь телефон, он показывает, что идёт зарядка, но сам включаться и функционировать в обычном режиме не хочет.

Защитные механизмы

Следует отметить, что контроллер заряда аккумулятора имеет целый ряд элементов, которые должны уберечь от негативных последствий. Так, это и паразитные диоды, что размещены в полевых транзисторах, схема обнаружения заряда и ещё несколько мелких дополнений. Ах, да, и если есть возможность проверить контроллер заряда аккумулятора и узнать работоспособность источника энергии, то его функционирование можно восстановить даже при «смерти». Конечно, под этим подразумевается просто прекращение работы, а не взрыв или расплавление. В этом деле могут помочь специальные приборы, которые проводят специальную «восстановительную» зарядку. Конечно, работать они будут долго – процесс может растянуться на десятки часов, но после успешного завершения аккумулятор будет работать почти как новенький.

Заключение

Как видите, контроллер заряда Li-Ion-аккумулятора играет важную роль в обеспечении длительности работоспособности мобильных устройств и позитивно сказывается на сроке их службы. Благодаря простоте производства их можно найти практически в любом телефоне или планшете. Если будет желание собственными глазами увидеть, а руками потрогать контроллер заряда Li-Ion-аккумулятора и его содержимое, то при разборе следует помнить, что работа ведётся с химическим элементомв, поэтому следует соблюдать определённую осторожность.

fb.ru

Несложный способ восстановления работоспособности Li-Ion аккумуляторов от портативных устройств

Привет всем юзерам хабра, сегодня я буду рассказывать про то, как я довольно таки простым методом, восстанавливаю нерабочие Li-Ion аккумуляторы от портативных устройств до того как обзавёлся таким замечательным устройством как Imax B6. Таким методом я восстановил работоспособность уже, наверное, трем десяткам аккумуляторов от разных гаджетов, от фотоаппаратов до MP3 плееров, но я замечу, только восстановил работоспособность, емкость таким образом вернуть не получится, да и лично я не встречал способов вернуть емкость для такого типа аккумуляторов. К слову, емкость, которая останется в аккумуляторе, очень сильно зависит от того сколько аккумулятор пробыл в такой «клинической смерти».

Скажу сразу, данный метод не претендует на что-то из разряда «Вау, это что-то новенькое» но, тем не менее, не все про него знают. Суть данного метода чтобы «толкнуть» аккумулятор.

Вот видео всего процесса:


(информация что ниже будет дублировать информацию, предоставленную в видео)

Для того чтобы попробовать вернуть в жизнь аккумулятору нам понадобиться:

— Блок питания который выдаёт постоянное напряжение от 5 до 12 Вольт;
— Резистор номиналом от 330 до 1000 Ом, рассчитан на мощность 0.5 Вт, а хорошо бы и по мощнее;
— Вольтметр для того чтобы контролировать напряжение (по желанию).

Как правило, большинство блоков питания от Wi-Fi роутеров, свичей и модемов идут с разъемом 2.5 мм, например такой как на фото:

Почти всегда центральный контакт разъема имеет плюс, а боковой минус, и еще, как правило, полярность изображают на самом корпусе блока питания:

Как видно на фото мой блок выдаёт постоянное напряжение 12 В об этом свидетельствует значок посредине между 12V и 2.0A.
Ток блока питания должен быть выше 0.1 А.

Отключаем блок питания от сети чтобы уберечься от короткого замыкания которое может вывести из строя блок, подключаем так, как показано на рисунке, а именно, плюс 12 В к одному концу резистора, а второй конец резистора к плюсу аккумулятора (как правило у аккумулятора указанная полярность, если нету, то нужно как-то узнать где плюс а где минус), минус блока питания подсоединяем к минусу нерабочего аккумулятора.

Смотрим на напряжение если есть такая возможность, оно должно начать потихоньку расти, как только поднимется до 3.3 В то заряжаем уже посредством самого устройства от которого аккумулятор, после этого обязательно нужно следить за температурой аккумулятора на протяжении всего процесса заряда, пробовать рукой не начинает ли он греется, если аккумулятор начнёт быть более чем тёплым или горячим, немедленно вынимаем аккумулятор из устройства, он восстановлению уже не подлежит.

Если же нету возможности смотреть за напряжением, то делаем такую зарядку минуту или две, и вставляем в наше устройство чтобы посмотреть принимает ли оно аккумулятор или нет.

Давайте рассчитаем ток зарядки аккумулятора по Закону Ома (I = U / R) для случая с 12 В блоком питания:

12 В / 330 Ом = 0,036 А(36мА), то есть ток заряда будет 36 мА или же если взять резистор на 1 КилоОм тогда будет 12 В / 1000 Ом = 0,012А (12 мА).

То есть, при 12 В напряжении источника питания, зарядный ток будет составлять 36 мА, это если использовать резистор на 330 Ом, а если резистор взять резистор на 1 КОм, то ток зарядки будет составлять 12 мА.

Для случая с 5-ти вольтовым блоком питания (как правило, это зарядки для смартфонов):

5 В / 330 Ом = 0,015 А(15 мА), то есть ток заряда будет 15 мА или же если взять резистор на 1 КОм тогда будет 12 В / 1000 Ом = 0,005А (5 мА).

Как видим в этом случае ток зарядки, а соответственно и скорость роста напряжения на аккумуляторе будет ниже, по этому для случая с 5 В блоком питания можно взять резистор от 100 Ом, 5 В / 100 Ом = 0,050 А(50мА).

Не советую злоупотреблять токами зарядки(50 мА более чем достаточно для «толчка» аккумулятора) и завышением напряжения выше 4.2 В, в сети есть достаточно видео с возгоранием литиевых аккумуляторов, например вот:

Так что весь процесс восстановления работоспособности аккумулятора должен, проводится только под наблюдением. Нам главное только вывести аккумулятор из того состояния при котором контроллер, что внутри батареи, отключает аккумулятор от нагрузки.

Почему это работает?

Дело в том, что в аккумуляторах от многих портативных устройств есть контроллер, который следит за напряжением на аккумуляторе, если аккумулятор не использовать или же он долго полежит в разряженном состоянии, то контроллер как бы отключает рубильник, который соединяет аккумулятор от контактных площадок к которым подключается устройство.

Делается это то ли для защиты устройства то ли для того чтобы потребитель через некоторое время покупал новую продукцию.

Все мои публикации.

PS Есть ещё один способ которым я давно пользовался, вместо резистора взять компьютерный вентилятор 80х80 мм, правда минимальное напряжение в таком случае будет от 8 В ну а максимальное 16 В, но способ с резистором более проще, да и не у каждого есть вентилятор.

PPS Как говорят люди в комментариях, риск возгорания восстановленного аккумулятора повышается, особенно в момент первой зарядки, ещё раз акцентирую внимание на этом, следите за температурой на аккумуляторе при первой зарядке.

PPPS Не рекомендую восстанавливать очень старые аккумуляторы, которые пролежали в мёртвом состоянии больше чем пол года, так как у них риск возгорания будет ещё выше.

habr.com

Схемы контроллеров заряда-разряда Li-ion аккумуляторов и микросхемы модулей защиты литиевых батарей

Содержание статьи:

Для начала нужно определиться с терминологией.

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.

Сама микросхема DW01 - шестиногая, а два полевых транзистора конструктивно выполнены в одном корпусе в виде 8-ногой сборки.

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.

Схемы правильных зарядок для литиевых аккумуляторов приведены в этой статье.

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.

electro-shema.ru

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о