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【拆解】震惊!还能这么干-拆解分析神奇的4节独立镍氢电池充电器

 长庆wcqjs 2023-10-16 发布于上海
前言
    首先表示抱歉,虽然标题起震惊体确实很low,但是还是没忍住,这个设计确实震惊到我了。
前面我们分别拆解了单节3.7V锂电池充电器,41.5V电池串联充电器,总的来说在省成本前提下中规中矩,都使用了专用充电IC,都是通常的低成本方案。今天再来拆解一个倍量的1.2V 4节电池独立充电器,只能说只有更省没有最省,这个设计刷新了我的认知,第一感觉就是充电器还能这样干? 我们现在就来分析分析这个神奇的设计。
拆解
我们来看包装是倍量的DP-U82充电器,可以独立充41.2V的镍氢/镍铬电池。
包装看起来还挺强大
我们看到这里宣传快速充电,大大缩短充电时间,高压 电源 技术?  提高30%充电效率,还有充电指示。
是不是被这里的高压电源技术吸引了,是不是有什么黑科技? 比如类似PD充电的协议协商可以提高充电电压?但是镍氢电池也受不了呀? 如何提高30%充电效率的呢,和谁比呢?
看到这里是符合国标GB 4706.18-2014的,该规范是《家用和类似用途电器的安全电池充电器的特殊要求》。看起来是很规范。
抱着以上疑问我们满怀希望继续拆开来看看。
这是正面
背面还有质检标志,四颗螺钉拆开即可。
打开后盖,终于PCB展现在我们面前
什么? 就这? 让我缓缓? 初步看过去就二极管和电阻,就这能实现包装上号称的高压电源技术提高30%的充电效率?符合国家安全标准?
这是什么黑科技? 是有什么反物理的技术通过二极管和电阻就实现电压增大?
我感觉我的智商严重不足,迅速回忆我的高中物理,大学物理知识,却怎么也想不到半星线索。
既然到这里了我们就继续往下分析把,说不定确实有什么神奇的设计呢?
我们先观察下这两块板子,看到这里是有设计螺钉孔的但是没有拧螺钉
这样就省了螺钉的器件成本和打螺钉的生产成本,确实处处都散发着能省就省的气息,
又不是不能用,省一点是一点这是核心设计哲学。
这是结构件部分
我们看到电池负极触点这边,四节负极是一起的,是并联的所以是4节独立充电,直接引到USB输入电源线的负极黑线。看起来是手工焊接的有的连锡了,有的焊接不饱满,按照省成本的设计哲学来说焊多了,触点焊一个就行反正两个触点是联通的,并且触点是前后受力(装电池)这个方向有外壳限位,不是左右受力所以焊接一个触点也不怕松,又不是不能用不是吗,焊锡也上多了锡也是成本呀。
我们继续看核心部分
我抱着颤抖的,无比敬畏的心,根据PCB,小心翼翼的画出了原理图,生怕错过任何一个小的细节而错失黑科技。
原理图分析
首先二极管起到电池防反接的作用。
通过以上原理图可以看到,充电实际就是通过两个56欧电阻并联得到28欧姆电阻对电池充电。由于有M7(1N4007)的二极管,所以有压降,压降和电流有关,
我们来看M7的手册中的正向压降和电流的V-A曲线,200mA时压降略大于0.7V
首先我们来看包装中写的1.2V,150mA充电电流怎么来的,
假设电池电压是1.2V, 电源5V, 假设二极管压降为0.7V
那么接一节电池时,充电电流为(5V-1.2V-0.7V)/28=110mA左右。
反过来看110mA左右电流是,二极管的压降要略低于0.7V,所以此时充电电流要稍微大于110mA
但是离150mA还是差一点,实际我们5V充电器输出都要高一点,一般是5.2V左右。
此时(5.2V-1.2V-0.7V)/28=118mA左右。
如果要到150mA则电源要到至少
150mAx28+0.65(按曲线中0.1A时略大于0.65的压降算)+1.2V=6V左右。
难道这就是电源高压技术? 提高下电源电压来增加充电电流?
以上是一个M7管两节电池,所以接两节电池时理论上充电电流会加倍,但是此时M7压降大一点,所以每一节的充电电流会稍微小一点。也就是两节一起充会比一节充要稍微小一点。
随着电池电压增大,充电电流也会减小。
这里为什么不一个二极管管一节呢,因为太浪费了,没必要,两节加起来本身充电电流就在300mA左右,所以压降在0.7V左右,和150mA时压降差别不大,所以共用即可。
那为什么不四节共用一个二极管呢,此时4600mA150mA时二极管的压降还是差别的比较大的,压降大了会影响LED的显示,所以处处透漏着精确的参数设计,确实佩服。
以上分析了充电电流,我们继续分析充电指示LED
LED560欧,先来看下红色LED的参数
LED的最低在1mA左右时,压降是1.6V左右,此时光强大概是0.1
当电池充电到1.4V, LED的电流最多只有
(5-1.4-0.7-1.6)V/560=2mA,此时相对光强只有0.1左右可以认为是灭了。
而电池电压逐渐降低时,则电流逐渐增大,亮度逐渐增大。
所以需要一个亮与不亮得得临界点,需要实际测量调整。
当然以上计算没有考虑M7LEDVA曲线的变化,仅仅是定性分析。
总结
以上仅仅使用二极管和电阻实现了镍氢电池的充电,并且带充电指示,充分利用了二极管和LEDVA曲线,参数也需要精心调整,确实值得借鉴,在小成本,能用就行的场合,确实也是一种方案。敢想敢干,确实是一线小厂工程师的无敌技能。只是包装上宣传的各种黑科技,很厉害的性能和参数,符合国标等就只能说一笑而过了。

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