Universelles Lithium-Ionen-Akkuladegerät - Was ist drin? - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Das Ergebnis eines Produkt-Teardowns kann von Bastlern/Herstellern verwendet werden, um herauszufinden, welche Komponenten in dem elektronischen Produkt verwendet werden. Dieses Wissen kann zum Verständnis der Funktionsweise des Systems beitragen, einschließlich innovativer Designmerkmale, und kann den Reverse-Engineering-Prozess der Schaltung erleichtern. Dieser Artikel, vollgepackt mit Teardown-Details eines Lithium-Ionen-Universalladegeräts, ist eine bescheidene Anstrengung in dieser Richtung und das Ergebnis einer Reihe von Experimenten, die von Zeit zu Zeit durchgeführt werden.

Schritt 1: Einführung

Vor kurzem habe ich ein kleines externes Handy-Ladegerät bei eBay gekauft. Mithilfe eines einstellbaren Kontaktsatzes ist das Ladegerät jedoch in der Lage, nahezu alle gängigen Li-Ion-Akkupacks aufzuladen.

Schritt 2: Lithium-Ionen-Akku und Lithium-Ionen-Akkuladegerät

Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ionen) sind für tragbare Elektronikgeräte wie Smartphones populär geworden, da sie die höchste Energiedichte aller kommerziellen Batterietechnologien aufweisen. Da Lithium ein hochreaktives Material ist (ein falsches Laden einer modernen Li-Ionen-Zelle kann dauerhafte Schäden oder schlimmer noch Instabilität und potenzielle Gefahr verursachen), müssen Li-Ionen-Batterien nach einem sorgfältig kontrollierten Konstantstrom-/Konstantspannungsregime geladen werden, das ist einzigartig in dieser Zellchemie.

Schritt 3: Lithium-Ionen-Universalladegerät

Im Folgenden wird erklärt, wie Sie das universelle externe Akkuladegerät mit Strom versorgen, einen Akku in das Ladegerät laden und aufladen.

• Stecken Sie das Ladegerät in eine Netzsteckdose (AC180 - 240V)
• Legen Sie den Akku auf die Basis (3,7 V Li-Ion)
• Verschieben Sie die Kontakte des Ladegeräts, um sie mit den „+“- und „-“-Polen des Akkus auszurichten. Das Ladegerät erkennt automatisch die Polarität „+“und „-“.
• Jetzt leuchtet die „Power“-Anzeige auf und die „Charging“-Anzeige blinkt während des Ladevorgangs
• „Full Charge“-Anzeige leuchtet, wenn der Akku vollständig geladen ist

Ein wichtiges Merkmal dieses Ladegeräts ist der eingebaute Verpolungserkennungsmechanismus. Wenn wir eine Batterie einsetzen, passt das System die Ausgangspolarität automatisch an die aktuelle Situation an, um einen sicheren und gesunden Ladevorgang zu gewährleisten. Darüber hinaus bietet der intelligente adaptive Ladealgorithmus fröhliche Funktionen wie Ladeende-Erkennung, Nachladung, Überladungsschutz, Erkennung leerer Batterien, Fast-leer-Batterieverjüngung usw.

Schritt 4: Teardown-Reflexionen

Innere Elektronik: Die Elektronik des Ladegeräts besteht aus zwei gleich wichtigen Abschnitten; ein „seltsames“smps-Netzteil und ein „mysteriöses“Batterieladegerät. Hauptkomponente in der smps-Schaltung ist ein TO-92-Transistor 13001, während das Batterieladegerät um einen 8-Pin-DIP-Chip HT3582DA von HotChip (https://www.hotchip.com.cn) herum aufgebaut ist. Laut Datenblatt ist HT3582DA ein universeller Batterielade-Steuerchip mit automatischer Batteriepolaritätserkennung, Kurzschlussschutz und Übertemperaturschutz (maximaler Strom 300mA). Mir ist auch aufgefallen, dass die Platine selbst sehr generisch ist – die Hauptsache, die trennt ein ladegerät von vielen anderen auf dem markt ist die änderung in der smps-schaltung (mehr dazu später - siehe labornotiz).

Schritt 5: Schaltplan & Laborhinweis

Jetzt ist ein guter Zeitpunkt, um zum Schaltplan der schmuddelig aussehenden Platine zu wechseln (von mir verfolgt und verifiziert).

Hinweis für das Labor: Wie bereits erwähnt, ist die Hauptsache, die ein Ladegerät von vielen anderen auf dem Markt unterscheidet, die Änderung des smps-Schaltkreises. Als Beispiel wurde beobachtet, dass der Wert von R1 auf 1,5M oder 2,2M und R2 auf 56R oder 47R bei einigen anderen Ladegeräten geändert wurde. Ebenso wurde C2 durch einen Typ 10μF/25v ersetzt.

Schritt 6: Am Ende…

Leider ist nichts mehr über den smps-Transformator (X1) und den Ladegerät-Controller-Chip (IC1) verfügbar, außer einem chinesischen Datenblatt mit einigen Rohdaten. Das nächste Wunder ist das Fehlen eines herkömmlichen Hochspannungs-Gleichstromfilters/Pufferkondensators (normalerweise ein Typ von 4,7 μF - 10 μF/400 V) am Front-End der Smps. Es ist jedoch klar, dass die Hochspannungs-Eingangsdiode 1N4007 (D1) den Wechselstromeingang in pulsierenden Gleichstrom umwandelt. Der Leistungstransistor 13003 (T1) schaltet den Strom zum Smps-Transformator (X1) mit einer variablen Frequenz (wahrscheinlich höher als 50 kHz). Der smps-Transformator hat zwei Primärwicklungen (die Hauptwicklung und eine Rückkopplungswicklung) und eine Sekundärwicklung. Eine einfache Rückkopplungsschaltung regelt die Ausgangsspannung; die Rückkopplungsschwingung von der Rückkopplungswicklung und die Spannungsrückkopplung von den zugehörigen Komponenten werden im 13001 Leistungstransistor kombiniert. Der Transistor treibt dann den smps-Transformator. Auf der Sekundärseite (Ausgangsseite) richtet die 1N4148-Diode (D3) den smps-Transformatorausgang auf Gleichstrom um, der vom 220μF-Kondensator (C3) gefiltert wird, bevor die gewünschte Ausgangsspannung (nahezu 5 V) an den Rest der Schaltung geliefert wird. Während des gesamten Teardown-Versuchs wurden 4,1 V DC an den Ladekontakten (ohne Batterie) festgestellt und auch dort (mit Batterie) das Vorhandensein einer Pulsaktivität beobachtet.

Und schließlich wird davon ausgegangen, dass der vom Batterieladeregler-Chip HT3582DA erzeugte PWM-Ausgang (mit einer bestimmten Frequenz) die Batterie auflädt. Der eingebaute ADC und PWM (ohne externe Komponenten) bietet die Möglichkeit, ein effizientes Lithium-Ionen-Batterieladegerät zu implementieren!

Schritt 7: Mit freundlicher Genehmigung

Dieser Artikel (geschrieben von T. K. Hareendran) wurde ursprünglich von www. codrey.com im Jahr 2017.