เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion สากล - มีอะไรอยู่ข้างใน: 7 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

ผู้ทำงานอดิเรก/ผู้ผลิตสามารถใช้ผลลัพธ์ของการรื้อถอนผลิตภัณฑ์เพื่อค้นหาว่ามีการใช้ส่วนประกอบใดบ้างในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ความรู้ดังกล่าวสามารถช่วยให้เข้าใจวิธีการทำงานของระบบ รวมถึงคุณลักษณะการออกแบบที่เป็นนวัตกรรมใหม่ และสามารถอำนวยความสะดวกในกระบวนการวิศวกรรมย้อนกลับของวงจร บทความนี้เต็มไปด้วยรายละเอียดการฉีกขาดของเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-ion Universal เป็นความพยายามเพียงเล็กน้อยในทิศทางนี้ และเป็นผลมาจากการทดลองหลายครั้งที่ดำเนินการเป็นครั้งคราว

ขั้นตอนที่ 1: แนะนำ

เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันซื้อเครื่องชาร์จแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือภายนอกขนาดเล็กจากอีเบย์ ด้วยความช่วยเหลือของชุดหน้าสัมผัสแบบปรับได้ ที่ชาร์จจึงสามารถชาร์จชุดแบตเตอรี่ Li-ion แบบชาร์จได้ทั่วไปเกือบทั้งหมด ที่ชาร์จนี้อยู่ในกรอบซึ่งมีผลิตภัณฑ์จีนราคา 1 ดอลลาร์ภายใต้ชื่อแบรนด์ต่างๆ

ขั้นตอนที่ 2: แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion) ได้รับความนิยมสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา เช่น สมาร์ทโฟน เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูงสุดเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์ใดๆ เนื่องจากลิเธียมเป็นวัสดุที่มีปฏิกิริยาสูง (การชาร์จเซลล์ Li-ion ที่ทันสมัยอย่างไม่ถูกต้องอาจทำให้เกิดความเสียหายถาวร หรือแย่กว่านั้นคือความไม่เสถียรและอันตรายที่อาจเกิดขึ้น) จึงต้องชาร์จแบตเตอรี่ Li-ion ตามการควบคุมกระแสไฟคงที่/แรงดันคงที่อย่างระมัดระวัง เป็นเอกลักษณ์เฉพาะของเคมีในเซลล์นี้

ขั้นตอนที่ 3: เครื่องชาร์จแบตเตอรี่อเนกประสงค์ลิเธียมไอออน

ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายเกี่ยวกับวิธีการจ่ายไฟให้กับเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ภายนอกแบบสากล ใส่แบตเตอรี่ลงในเครื่องชาร์จ และชาร์จ

• เสียบอุปกรณ์ชาร์จเข้ากับเต้ารับไฟฟ้ากระแสสลับ (AC180 - 240V)
• วางก้อนแบตเตอรี่ไว้บนฐาน (3.7V Li-ion)
• ย้ายหน้าสัมผัสเครื่องชาร์จให้ตรงกับขั้ว “+” และ “-” ของแบตเตอรี่ เครื่องชาร์จจะตรวจจับขั้ว "+" และ "-" โดยอัตโนมัติ
• ตอนนี้ไฟแสดงสถานะ "power" จะสว่างขึ้นและไฟแสดง "กำลังชาร์จ" จะกะพริบระหว่างการชาร์จ
• ไฟแสดงสถานะ “ชาร์จเต็ม” จะสว่างขึ้นเมื่อชาร์จแบตเตอรี่จนเต็ม

คุณลักษณะที่สำคัญของเครื่องชาร์จนี้คือกลไกการตรวจจับขั้วย้อนกลับในตัว เมื่อเราใส่แบตเตอรี่ ระบบจะปรับขั้วเอาท์พุตโดยอัตโนมัติตามสถานการณ์ปัจจุบัน เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการชาร์จจะปลอดภัยและมีสุขภาพดี นอกจากนี้ อัลกอริธึมการชาร์จแบบปรับเปลี่ยนได้อัจฉริยะยังนำเสนอคุณสมบัติที่สนุกสนาน เช่น การตรวจจับการชาร์จเมื่อสิ้นสุดการชาร์จ การชาร์จจากด้านบนสุด การป้องกันการชาร์จเกิน การตรวจจับแบตเตอรี่หมด การฟื้นฟูแบตเตอรี่ใกล้หมด เป็นต้น

ขั้นตอนที่ 4: Teardown Reflections

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายใน: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องชาร์จประกอบด้วยสองส่วนที่สำคัญเท่าเทียมกัน แหล่งจ่ายไฟ smps "แปลก" และเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ "ลึกลับ" องค์ประกอบหลักในวงจร smps คือทรานซิสเตอร์ TO-92 13001 หนึ่งตัว ในขณะที่เครื่องชาร์จแบตเตอรี่สร้างขึ้นโดยใช้ชิป DIP 8 พิน HT3582DA จาก HotChip (https://www.hotchip.com.cn) ตามเอกสารข้อมูล HT3582DA เป็นชิปควบคุมเครื่องชาร์จแบตเตอรี่สากลที่มีการระบุขั้วแบตเตอรี่อัตโนมัติ การป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร และการป้องกันอุณหภูมิเกิน (กระแสสูงสุด 300mA) ฉันยังสังเกตเห็นว่าแผงวงจรเป็นแบบทั่วไปมาก – สิ่งสำคัญที่แยก ที่ชาร์จจากอุปกรณ์อื่นๆ ในตลาดคือการเปลี่ยนแปลงในวงจร smps (ดูข้อมูลเพิ่มเติมในหมายเหตุแล็บในภายหลัง)

ขั้นตอนที่ 5: แผนภาพวงจรและหมายเหตุแล็บ

ตอนนี้เป็นเวลาที่ดีที่จะย้ายไปที่แผนผังของแผงวงจรที่ดูสกปรก (ตรวจสอบและตรวจสอบโดยฉัน)

หมายเหตุในห้องปฏิบัติการ: ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ สิ่งสำคัญที่แยกเครื่องชาร์จหนึ่งตัวออกจากเครื่องชาร์จอื่นๆ ในตลาดคือการเปลี่ยนแปลงในวงจร smps จากตัวอย่าง พบว่าค่าของ R1 ถูกปรับเปลี่ยนเป็น 1.5M หรือ 2.2M และ R2 เป็น 56R หรือ 47R ในเครื่องชาร์จอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน C2 ถูกแทนที่ด้วยชนิด 10μF/25v

ขั้นตอนที่ 6: ในที่สุด…

น่าเสียดายที่ไม่มีอะไรเพิ่มเติมเกี่ยวกับหม้อแปลง smps (X1) และชิปควบคุมอุปกรณ์ชาร์จ (IC1) ยกเว้นแผ่นข้อมูลภาษาจีนที่เต็มไปด้วยข้อมูลดิบบางส่วน สิ่งมหัศจรรย์ต่อไปคือการไม่มีตัวเก็บประจุแบบตัวกรอง/บัฟเฟอร์ dc แรงดันสูงแบบเดิม (โดยปกติคือประเภท 4.7μF - 10μF/400v) ที่ส่วนหน้าของ smps อย่างไรก็ตาม เป็นที่ชัดเจนว่าไดโอดอินพุตแรงดันสูง 1N4007 (D1) จะแปลงอินพุต AC เป็น DC แบบพัลซิ่ง ทรานซิสเตอร์กำลัง 13003 (T1) จะสลับกำลังไปยังหม้อแปลง smps (X1) ที่ความถี่ผันแปร (อาจสูงกว่า 50kHz) หม้อแปลง smps มีขดลวดหลักสองเส้น (ขดลวดหลักและขดลวดป้อนกลับ) และขดลวดทุติยภูมิ วงจรป้อนกลับอย่างง่ายจะควบคุมแรงดันเอาต์พุต การสั่นป้อนกลับจากขดลวดป้อนกลับและแรงดันป้อนกลับจากส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องจะรวมอยู่ในทรานซิสเตอร์กำลัง 13001 ทรานซิสเตอร์จะขับหม้อแปลง smps ด้านทุติยภูมิ (เอาต์พุต) 1N4148 ไดโอด (D3) แก้ไขเอาต์พุตของหม้อแปลง smps เป็น DC ซึ่งถูกกรองโดยตัวเก็บประจุ220μF (C3) ก่อนที่จะให้แรงดันเอาต์พุตที่ต้องการ (ใกล้ 5V) กับส่วนที่เหลือของวงจร ตลอดระยะเวลาของการทดลองรื้อถอน พบ 4.1 V DC ที่หน้าสัมผัสเครื่องชาร์จ (ไม่มีแบตเตอรี่) และพบว่ามีกิจกรรมชีพจรอยู่ที่นั่นด้วย (พร้อมแบตเตอรี่)

และสุดท้ายสันนิษฐานว่าเอาต์พุต PWM (ที่ความถี่หนึ่ง) ที่สร้างโดยชิปควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่ HT3582DA จะชาร์จแบตเตอรี่ ADC และ PWM ในตัว (ที่มีส่วนประกอบภายนอกเป็นศูนย์) เป็นวิธีการใช้งานเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีประสิทธิภาพ!

ขั้นตอนที่ 7: หมายเหตุเอื้อเฟื้อ

บทความนี้ (เขียนโดย T. K. Hareendran) เผยแพร่ครั้งแรกโดย www. codrey.com ในปี 2560