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锂電池充電器維修教程電路圖

生活 更新时间:2024-10-01 01:04:33

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)1

本文要分析的電路

用了一年的火火兔壞了,充不了電。

作為一名合格的電工,自然是要自己修的。

拆之前擺拍一個。

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)2

首先是要脫掉火火兔的衣服。

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)3

不好意思發錯圖了,這張才是:

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)4

螺絲孔都在後面,很好拆:

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)5

拆開之後:

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)6

标注一下各個部件:

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檢查首先從主控闆開始:

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)8

出于專業習慣,好奇心太強,習慣性标注主要的IC:

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)9

别忘了這是在維修,充不了電,趕緊找到充電相關的電路才是,在主控闆的右下方找到了充電電路:

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)10

發現火火兔使用的是“最簡單的锂電池充電電路”,沒有使用充電管理芯片,實在是太節省成本了!

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)11

充電電路的PCB走線用黃綠色标示

對應的電路原理圖如下:

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)12

注意電阻R10的阻值不詳,因為就是它燒掉了,導緻充不了電。

所以無法得知R10原來的阻值是多少。

前面實物圖中的電阻R10,也已經是維修後的樣子。

元件說明

了解電路中用到的電子元件的性能參數,才能對電路做出準确分析。

1、二極管D2

型号為SS14,從其數據手冊可知,其為“肖特基”二極管,最大可流過1.0A的電流。

當流過1.0A電流的時候,二極管壓降Vf最大為0.55V

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)13

2、電池BAT1

電池身上有以下絲印:

  • 603040:電池的尺寸 =厚 x 寬 x 長 = 6mm x 30mm x 40mm。
  • 3.7V:電池電壓标稱3.7V,對應可知,其充滿電的電壓為4.2V。
  • 600mAh:電池容量。

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)14

另外這種聚合物锂電池,裡面都是帶保護闆的。

火火兔這款電池因為藍色保護膜的緣故,看不到保護闆,以下的這款能看到:

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)15

保護闆的作用是:防電池過充、過放、正負極短路。

火火兔锂電池充電電路做得這麼簡單,就“巧妙”地運用了锂電池保護闆的功能。

電路分析

分析基于以下的情形:

  • USB接口輸入電壓為5V。
  • 二極管D2流過的電流不足1A,正向壓降Vf為0.35V。
  • 電池處于過放狀态,保護闆的放電截止電壓為2.75V。

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)16

就這樣,各點的電壓都确定了。

此時,電阻R10兩端的電壓為 4.65V - 2.75V = 1.9V。

随着不斷充電,電池電壓逐漸升高,所以1.9V是電阻R10兩端最大的電壓差,此時充電電流也達到最大。

不妨猜測一下,燒掉的R10電阻的阻值是多大?

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)17

我是這樣分析的,電池容量是600mAh,剛開始充的時候充電電流最大,充到後面電流很小了。

為了讓充電時間不至于過長,那麼剛開始要以1C來充,1C也就是電池容量的1倍。

所以剛開始充電電流是600mA,電阻R2兩端的電壓是1.9V,電阻大小為:

1.9 / 0.6 = 3.17(歐姆)

根據焦耳定律,此時電阻R2的功率為:

0.6 x 0.6 x 3.17 = 1.14(瓦特)

好高的功率,難怪之前這個電阻會燒掉了!

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要知道1206封裝的貼片電阻,能承受的最大功率也就0.25W!

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)19

既然原來的電阻R10已經燒掉了,是怎麼修的呢?手上隻有0402封裝的貼片電阻,于是并聯了31個100歐姆的電阻代替!焊接完的效果見下圖:

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)20

31個0402的100歐姆電阻并聯

31個100歐姆的電阻并聯後,等效電阻為:

100 / 31 = 3.23(歐姆)

1個0402的電阻最大功率為1/16瓦,31個可以承受的最大功率為 :

1 / 16 x 31 = 1.94(瓦特)

以上參數滿足設計需求。

當電池電壓被充電達到4.2V時:

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)21

電阻R10兩端的電壓仍有:

4.65 - 4.2 = 0.45(伏特)

充電電流仍有:

0.45V / 3.23Ω = 139.32mA

繼續充電令電池的電壓繼續上升,最後電池内部的保護闆會觸發過充保護,與外圍的充電電路斷開,從而不再充電。

以上就是“最簡單的锂電池充電電路”的充電原理!

充電管理芯片是怎樣充電的

作為對比,需要了解充電管理芯片是怎樣充電的。

可以直接閱讀充電管理芯片MP26028的數據手冊,充電過程寫得非常詳細。

充電分為三個過程:

  • Trickle Charging(涓流充電)
  • CC Mode(恒流充電)
  • CV Mode(恒壓充電)

三個過程中電池的電壓Vbatt與電流Ibatt關系見下圖。

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)22

另外,充電管理芯片具有的軟啟動功能、充電狀态指示功能、過熱保護功能等,都是火火兔的充電電路所不具備的。

具體本文不再展開,感興趣的讀者可以去讀MP26028的數據手冊。

總結

火火兔的锂電池充電電路,實在是最簡單的充電電路。

優點隻有一個,就是電路簡單,成本低。應該承認其在某些場景下具有使用價值。

锂電池充電器維修教程電路圖(偶遇最簡單的锂電池充電電路)23

缺點方面羅列幾個:

  • 沒有涓流、恒壓、恒流的充電過程,對電池壽命有影響。
  • 充滿電後不能自動斷開,隻能依賴電池自帶的保護闆來防止過充,增加了風險。
  • 充電時間受輸入電壓影響大,如果輸入電壓過低,比如隻有4.6V,則很久都充不滿。
  • 限流電阻發熱大,不能進行大電流充電。

最後問題來了:

你在設計産品時,會使用這樣簡單的充電電路嗎?

如果一個産品使用這樣的充電電路,你會買嗎?

來源:電路啊

作者:LR梁銳

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