7 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Контроллер заряда аккумулятора телефона

Содержание

Что делает контроллер батареи в телефоне на самом деле?

Здесь мы вкратце рассмотрим принцип работы контроллера батареи и узнаем его назначение .

‍♂️ PS: Всё нижесказанное относится именно к плате на аккумуляторе, а не к системному контроллеру заряда в ОС телефона!

Что такое контроллер батареи?

Контроллер заряда аккумулятора — простыми словами, это печатная плата внутри элемента питания (иногда крепится прямо на его корпусе). Правильное её название « BMS-плата » ( Battery Management System ), то есть плата системы управления аккумулятором.

⚠ Прежде всего, контроллер нужен для сохранения дорогостоящего аккумулятора от критических отклонений напряжения от номинальных 3,7 Вольт путём отключения.

На BMS-плате распаяны электронные компоненты для защиты устройства от неисправностей по электроцепи питания. Без неё работать литий-ионные аккумуляторы теоретически могут , но это приведёт к их скорейшему выходу из строя с высокой вероятностью взрыва .

Из чего состоит контроллер батареи?

Электросхема очень простая и не требует глубоких познаний в схемотехнике. Хотя производители дорогостоящих смартфонов и пытаются усовершенствовать её, но принцип конструкции остаётся одинаковым для всех.

На печатной плате контроллера батареи в большинстве случаев размещаются:

  • резистор в схеме питания,
  • накопительный конденсатор,
  • непосредственно сам контроллер защиты в виде микросхемы,
  • резистор в схеме защиты,
  • терморезистор,
  • MOSFET-транзисторы.

В ряде случаев контроллер распаян на три контакта вместо двух — тогда помимо традиционных «плюса» и «минуса» производитель применяет так называемый «информационный контакт».

Принцип работы контроллера батареи в гаджетах

Каких-то редких узлов контроля цепи питания на аккумуляторах в телефонах, планшетах и ноутбуках вы не встретите, поэтому можно условиться, что все они выполняют примерно одинаковые задачи в мобильных устройствах.

1. Контролирует процесс заряда устройства.

При зарядке с 0% включает режим предварительной зарядки до примерно 10%. Затем увеличивает скорость заполнения ёмкости аккумулятора и постоянным током заряжает до 70-85%. Далее снижает напряжение для завершающего этапа в режиме дозарядки — процесс замедляется для меньшей нагрузки на элемент питания.

Бывает, что контроллер неправильно определяет пограничные значения процента заряда и требует « калибровки ».

2. Не даёт аккумулятору перезарядиться.

Есть установленное максимальное значение напряжения для Li-Ion — 4,15-4,2 В . При достижении такой высокой цифры питание отключается (иначе батарея вздуется или даже взорвётся).

3. Защищает батарею от глубокого разряда

Есть также пороговое минимальное значение напряжения для Li-Ion — 2,9-3 В . Более низкие значения приводят к потере ёмкости и другим неприятным последствиям.

4. Ограничивает ток

Принципиальная функция для защиты по току электросиловой цепи («просадки» напряжения на 150 мВ и более), без которой срок службы аккумулятора уменьшится, а также от короткого замыкания.

5. Оптимизация батареи

Её ещё называют «балансировка аккумулятора» — система из последовательно установленных электронных компонентов. Нужна для равномерной зарядки каждого элемента электросхемы, что увеличивает срок службы слабых звеньев элемента питания, а значит и его самого.

6. Отслеживание температуры

Присутствует в виде терморезистора во всех аккумуляторных контроллерах. Функция слежения за температурой необходима для защиты от перегрева или переохлаждения. Операционная система также получает эту информацию для наблюдения за состоянием батареи.

Читать еще:  Какие аккумуляторы лучше для автомобиля

Все значения однократно вносятся в контроллер ещё на производстве. Подстройка через ОС или «перешивка» значений встречается крайне редко.

Также производители нередко удешевляют конструкцию контроллера для аккумуляторов телефона и урезают принцип работы в том или ином виде.

Ответы от руководителя Neovolt

К нам поступало много вопросов по контроллерам, которые размещаются на самом аккумуляторе. Ответил на них руководитель интернет-магазина Neovolt Роман Кусакин .

1. Зачем нужен контроллер аккумулятора в мобильном устройстве?

« Нужен для защитной функции аккумулятора, чтобы он был безопасен. Назначение его простое — защищает от перезаряда, короткого замыкания, перегрева и так далее. Это для литиевых элементов питания.»

2. Можно ли было обойтись без контроллера вообще?

«К сожалению, для литиевых аккумуляторов невозможно, причины в первом пункте.»

3. Правда ли, что все контроллеры выполняют примерно одну и ту же функцию — защиту от слишком высокого и слишком низкого напряжения.

«Да, но с нюансами. Не только для защиты от критических отклонений напряжения. Перегрев и короткое замыкание тоже едва ли безопасные процессы.»

4. Какие контроллеры использует Neovolt в своих аккумуляторах и чем они лучше других?

«У нас заказывают сами аккумуляторы для замены без контроллеров — они остаются от прежних элементов питания. Но мы планируем производить новые аккумуляторы уже с контроллерами».

5. Другие производители экономят на контроллере и что урезают?

«Нет, не экономят. Просто это небезопасно, поэтому так не делают.»

6. Встречались ли вам странные/необычные контроллеры и где?

💬 «Очень серьёзные контроллеры устанавливают в аккумуляторах Apple. Как и в ноутбуках, они «умеют» считать количество циклов, определять ёмкость и другие подобные значения. Там даже прошита информация о дате изготовления, самом производителе и так далее.»

💬 «Любопытными показались решения для контроллеров у аккумуляторов Samsung для пылесосов — очень серьёзные контроллеры с управлением прямо от пылесоса.»

👁‍🗨 Рекомендуем посмотреть стороннее от нашего проекта видео с YouTube-канала Energy DIY, в котором наглядно показано то, о чём мы здесь рассказали вкратце.

Теперь вы знаете, что такое контроллер батареи в мобильном устройстве и сможете разобраться, является ли причиной неполадки одна из его функций. Например, это может быть перегрев , либо неисправный адаптер питания со слишком высоким значением напряжения.

Хотите добавить что-то важное о контроллерах? Оставьте информацию или вопрос в комментарии.

Внутренний контроллер аккумулятора

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.

Читать еще:  Как узнать емкость аккумулятора

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).

Повторное использование аккумуляторов от старых смартфонов








Шаг первый: модуль зарядки и литий-ионный аккумулятор

Сначала немного информации о литий-ионных батареях.
1. Аккумуляторы мобильных телефонов не любят перегреваться. Если вы собираетесь использовать аккумулятор в проекте, убедитесь, что он не будет находится под прямыми солнечными лучами.

2. Аккумуляторы мобильных телефонов могут потерять примерно 20% своей емкости после 1000 циклов зарядовразрядов. Использование старого аккумулятора телефона, вероятно, будет означать, что он не будет держать полный заряд, но даже при 80% емкости аккумулятор все равно сможет выполнять большинство задач.

3. Литий-ионные аккумуляторы капризны. Аккумуляторная батарея — это химическая реакция, запечатанная в пластиковый корпус. Они ненавидят избыточное тепло, стресс, перенапряжение, пониженное напряжение и короткое замыкание. Модуль разработан для обеспечения правильной зарядки аккумулятора. Мастер использовал его для зарядки более 30 аккумуляторов мобильных телефонов, и проблем с акб не было.

Зарядный модуль.
Модуль, используемый в этой сборке, гарантирует, что батарея заряжается до нужной емкости, и прекращает зарядку, как только батарея достигает приблизительно 4.2v.

Технические характеристики модуля:
Входное напряжение: 4,5-8 В
Выходное напряжение постоянного тока: 4,3-27 В постоянного тока (плавно регулируемый)
Зарядное напряжение: 4,2 В постоянного тока
Зарядный ток: Макс. 1A
Ток разряда: макс. 2A







Дальше нужно зарядить батарею. Нужно соединить положительный и отрицательный контакт батареи и аналогичные контакты модуля. Затем модуль подключается через мини-USB к внешнему источнику питания. На модуле загорается зеленый светодиод. После полной зарядки загорается зеленый светодиод.

После зарядки желательно проверить напряжение батареи мультиметром.












Шаг четвертый: регулировка напряжения
Отличительной особенностью этого модуля является то, что вы можете установить выходное напряжение от 4,2 до 27 В. Это позволяет использовать батарею для целой кучи разных проектов.

Для установки нужного напряжения нужно подсоединить щупы мультиметра к выходным клеммам модуля и поворачивая подстрочный резистор установить нужный номинал.

Принцип работы контроллера аккумулятора в телефоне и гаджетах

Nov 28, 2019 Просмотры (2782) 0

Столкнувшись с неполадками в зарядке мобильного гаджета, следует разобраться в особенностях этого процесса и в том, как именно работает контроллер батареи на основе литий-ионной технологии. Мы должны понимать источник возникшей проблемы, чтобы исправить её.

В этой статье предлагаем вкратце рассмотреть принцип работы контроллера батареи и узнать его назначение.

Читать еще:  Черный цвет индикатора на аккумуляторе

Что такое контроллер батареи?

Контроллер заряда аккумулятора — простыми словами, это печатная плата внутри элемента питания (иногда крепится прямо на его корпусе). Правильное её название «BMS-плата» (Battery Management System), то есть плата системы управления аккумулятором.

Прежде всего, контроллер нужен для сохранения дорогостоящего аккумулятора от критических отклонений напряжения от номинальных 3,7 Вольт путём отключения.

На BMS-плате распаяны электронные компоненты для защиты устройства от неисправностей по электроцепи питания. Без неё работать литий-ионные аккумуляторы теоретически могут, но это приведёт к их скорейшему выходу из строя с высокой вероятностью взрыва.

Из чего состоит контроллер батареи?

Электросхема очень простая и не требует глубоких познаний в схемотехнике. Хотя производители дорогостоящих смартфонов и пытаются усовершенствовать её, но принцип конструкции остаётся одинаковым для всех.

На печатной плате контроллера батареи в большинстве случаев размещаются:

  • • резистор в схеме питания,
  • • накопительный конденсатор,
  • • непосредственно сам контроллер защиты в виде микросхемы,
  • • резистор в схеме защиты,
  • • терморезистор,
  • • MOSFET-транзисторы.

В ряде случаев контроллер распаян на три контакта вместо двух — тогда помимо традиционных «плюса» и «минуса» производитель применяет так называемый «информационный контакт».

Принцип работы контроллера батареи в гаджетах

Каких-то редких узлов контроля цепи питания на аккумуляторах в телефонах, планшетах и ноутбуках вы не встретите, поэтому можно условиться, что все они выполняют примерно одинаковые задачи в мобильных устройствах.

1. Контролирует процесс заряда устройства.

При зарядке с 0% включает режим предварительной зарядки до примерно 10%. Затем увеличивает скорость заполнения ёмкости аккумулятора и постоянным током заряжает до 70-85%. Далее снижает напряжение для завершающего этапа в режиме дозарядки — процесс замедляется для меньшей нагрузки на элемент питания.

Бывает, что контроллер неправильно определяет пограничные значения процента заряда и требует «калибровки».

2. Не даёт аккумулятору перезарядиться.

Есть установленное максимальное значение напряжения для Li-Ion — 4,15-4,2 В. При достижении такой высокой цифры питание отключается (иначе батарея вздуется или даже взорвётся).

3. Защищает батарею от глубокого разряда

Есть также пороговое минимальное значение напряжения для Li-Ion — 2,9-3 В. Более низкие значения приводят к потере ёмкости и другим неприятным последствиям.

4. Ограничивает ток

Принципиальная функция для защиты по току электросиловой цепи («просадки» напряжения на 150 мВ и более), без которой срок службы аккумулятора уменьшится, а также от короткого замыкания.

5. Оптимизация батареи

Её ещё называют «балансировка аккумулятора» — система из последовательно установленных электронных компонентов. Нужна для устранения разброса значений по электросхеме, что увеличивает срок службы слабых звеньев элемента питания, а значит и его самого.

6. Отслеживание температуры

Присутствует не во всех аккумуляторных контроллерах для удешевления, но практически всегда такая функция необходима для защиты от перегрева или переохлаждения. Операционная система также получает эту информацию для отслеживания состояния батареи.

Все значения однократно вносятся в контроллер ещё на производстве. Подстройка через ОС или «перешивка» значений встречается крайне редко. Также производители нередко удешевляют конструкцию контроллера для аккумуляторов телефона и урезают принцип работы в том или ином виде.

Посмотрите видео

Рекомендуем увидеть ликбез с YouTube-канала Energy DIY, в котором подробно и наглядно показано то, о чём мы здесь рассказали вкратце.

***

Теперь вы знаете, что такое контроллер батареи в мобильном устройстве и сможете разобраться, является ли причиной неполадки одна из его функций. Например, это может быть перегрев, либо неисправный адаптер питания со слишком высоким значением напряжения.

Хотите добавить что-то важное о контроллерах? Оставьте информацию или вопрос в комментарии. Ждём ваши сообщения и ВКонтакте @NeovoltRu.

Подпишитесь в группе на новости из мира гаджетов, узнайте об улучшении их автономности и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector
×
×
×
×