за что отвечает контроллер заряда
Как проверить и заменить контроллер питания планшета
Если на планшете возникают какие-то неполадки, связанные с аккумулятором или зарядкой в целом, чаще всего причина — это контроллер питания планшета.
Когда контроллер заряда выходит из строя или вовсе сгорает, устройство может перестать получать энергию в нужном количестве, а в худшем случае, гаджет испортится так сильно, что восстанавливать его станет невыгодно.
В этой статье я подробно разобрал все детали, касающиеся контроллера батареи, в том числе и замена контроллера батареи планшета.
Место расположения контроллера питания
Что такое контроллер заряда планшета
Для начала нужно понять, что такое контроллер заряда батареи. Это микросхема, расположенная на корпусе аккумулятора, находящаяся на одной плате.
Название комплектующей говорит само за себя. Данная микросхема контролирует поступление тока в аккумулятор. В большинстве девайсов, заряд должен быть примерно 3.7V.
Если поступает больше энергии, например, 4.5V, плата блокирует поступление заряда в батарею до тех пор, пока он не нормализуется. Также это работает и в обратную сторону. Например, на гаджет поступает заряд уровня 2.4V, что недостаточно для стабильного питания АКБ.
В таких случаях, микросхема автоматически переключается в спящий режим, и на аккумулятор почти не поступает ток до тех пор, пока уровень входящей энергии не стабилизируется.
Плюс таких АКБ в том, что они могут хранить немалое количество заряда, но есть и минус — требуется постоянный контроль поступающей энергии.
Помимо стандарта вольтажа в 3.7V, бывают устройства с вольтажом 7.4V. Оба вида представляют собой небольшую печатную плату, которая припаяна в свою ячейку на корпусе литий-ионного аккумулятора.
Схема платы стандартная, состоящая из вмонтированных компонентов. Планшетный компьютер с АКБ вольтажом 3.7V, состоит из двух микросхем. Одна из них управляющая микросхема, а другая исполнительная.
Управляющая фиксирует изменение в поступающем электричестве, а исполнительная включает или отключает поступление тока в батарею.
В случае неисправности, рекомендую как можно скорее заменить контроллер питания, так как это важная составляющая любого девайса.
Как проверить контроллер питания на планшете
Прежде чем начать замену контроллера зарядки планшета, нужно проверить, в нем ли проблема.
Сначала приведу причины, по которым микросхема может выйти из строя.
Распространенные причины поломки контроллера питания:
Но как понять, что неисправность заключается именно в контроллере заряда?
У данной проблемы есть характерные “симптомы”. Проявления сломанного или сгоревшего контроллера питания:
Все вышеперечисленные “симптомы” говорят о сгоревшей или неисправной плате питания. Но также они могут быть связаны и с другими неполадками.
Поэтому прежде чем менять микросхему, проверьте, работают ли остальные комплектующие и части, связанные с аккумуляторной батареей.
Вот что нужно проверить:
Если же все компоненты и детали в порядке, то единственной оставшейся причиной, может быть только неисправность контроллера питания.
Замена контроллера питания планшета
В сети есть множество инструкций и даже видео уроков на тему того, как заменить контроллер зарядки на планшете. На вид все выглядит просто и не требует особых навыков, но на деле это не так.
Тот же одновременный нагрев каждой точки припоя, попросту невозможен без специального оборудования. Поэтому отнесите свой гаджет в квалифицированный сервисный центр.
Как происходит замена платы на Андроид-устройствах (Samsung, Lenovo, ASUS и прочие бренды):
Видео ремонта контроллера заряда
Контроллер заряда АКБ — что это и для чего он нужен?
Контроллер заряда аккумулятора — это плата, которая защищает элемент питания от скачков напряжения, перезарядки или “глубокой разрядки”. Расскажем об особенностях таких устройств, их видах и способах подключения.
Что такое контроллер заряда аккумулятора
Контроллер заряда работает по разным принципам, что завит от типа батареи, к которой он подключен. В мобильных телефонах, смартфонах, планшетах, ноутбуках используют BMS-плату (микросхему) с распаянными электронными элементами на литий-ионном аккумуляторе. Если исключить плату защиты из цепи, то АКБ быстрее выйдет из строя или взорвется из-за нарушений правил эксплуатации.
В ветрогенераторах используют электронные блоки. Внешние контроллеры подключают к солнечным батареям. Последние выбирают исходя от типа аккумуляторов для накопления электрической энергии. Последние, зачастую представлены в свинцово-кислотном исполнении.
Функции
Контролеры созданы для:
Все параметры задают микросхеме или контролеру на этапе производства.
Виды контроллеров
Принцип зарядки батареи зависит от установленного оборудования. Нижеперечисленные контроллеры используют для солнечных батарей, аналогичные устройства применяют и в других сферах восполняемого электричества.
Приборы On/Off
Устройство начального сегмента, которое отключает подачу питания после достижения аккумулятором максимального напряжения. Это защищает батарею от перегрева, перезарядки.
Срабатывает “защита”, когда восстановлено 70-85% емкости — пик напряжения. Далее, ток должен уменьшиться и зарядить АКБ до 100% за 1-3 часа, но этого не происходит из-за особенностей прибора. Как итог, постоянная недозарядка уменьшает срок эксплуатации и емкость аккумулятора.
Контроллер носит второе название ШИМ и работает по принципу широтно-импульсной модуляции тока. По аналогии с печатной платой в смартфонах, где установлены литейно-ионные источники питания, устройство понижает входящее напряжение по достижению его пика и доводит зарядку до 100%.
Стоит устройство выше предыдущего варианта, но позволяет сохранить “резервуары для энергии”.
В прибор заложены алгоритмы для замеров тока и напряжения системы энергоснабжения и определения оптимального соотношения параметров для стабильной работы подключенной станции.
Согласно статистике, MPPT на 35% продуктивнее распределяют энергию, полученную с внешнего источника питания, нежели PWM-варианты. Учитывая стоимость девайса, его принято использовать для автоматизации “солнечных ферм”. Из-за сниженной стоимости, в частных домах практичнее использовать ШИМ.
Гибридные устройства
Такие контроллеры совмещают особенности PWM и MPPT. Их используют для распределения энергии, полученной с ветрогенераторов, которые совмещают с солнечными панелями. Главным отличием от обычных моделей являются вольтамперные параметры.
Способы подключения
Подключение завит от типа устройства.
Специально для пользователей, рядом с клеммами есть обозначения, что к ним подключать. Необходимо учесть строгую последовательность:
1. Подключите аккумулятор.
2. Включите предохранитель на плате, рядом с «+».
3. Вставьте контакты солнечных батарей.
4. Подсоедините контрольную лампу с напряжением 12 или 24 В.
Подключение заметно отличается от ШИМ:
Последовательность и тип подключения будет незначительно отличаться:
Советы специалистов
Выбор контроллера зависит от сценария использования, напряжения батарей и химического состава АКБ. При ограниченном бюджете делают ставку на PWM. Для поддержания солнечной фермы используют MPPT.
Контроллером заряда аккумулятора снабжают любые источника питания, защищая их от перегрева, перезаряда, недозаряда и потери емкости. Приборы бывают интегрированными или внешними. Последние используют при получении энергии от солнечных панелей или ветряных установок, дополнительно задействуя инвертор.
Где находится контроллер заряда батареи телефона
Контроллер так управляет процессом зарядки: 50% емкости набирается максимальным неизменным током, который записан в память контроллера. Если зарядка не способна дать такой ток — то тем, что может. Обычно это 1 час.
Затем начинается заряд с уменьшением тока. И здесь добавляют еще 50% емкости. Длительность этого процесса зависит от температуры (первая фаза не зависит: 50% аккумулятор принимает гарантированно без повышения температуры) и составляет 2…3 часа.
Можно зарядку производить вручную: подать на крайние выводы вольт не менее 5, можно больше, защита не даст взорваться, возьмет ровно такой ток, что ей предписан. Через час аккумулятор сам отсоединится от такого источника и получит всего 50% заряда. Вот вторую половину такая самоделка не обеспечит, защита не даст. А вот рассчитанная на плавное снижение тока зарядка — даст.
Контроллер так управляет процессом зарядки: 50% емкости набирается максимальным неизменным током, который записан в память контроллера. Если зарядка не способна дать такой ток — то тем, что может. Обычно это 1 час.
Затем начинается заряд с уменьшением тока. И здесь добавляют еще 50% емкости. Длительность этого процесса зависит от температуры (первая фаза не зависит: 50% аккумулятор принимает гарантированно без повышения температуры) и составляет 2…3 часа.
Можно зарядку производить вручную: подать на крайние выводы вольт не менее 5, можно больше, защита не даст взорваться, возьмет ровно такой ток, что ей предписан. Через час аккумулятор сам отсоединится от такого источника и получит всего 50% заряда. Вот вторую половину такая самоделка не обеспечит, защита не даст. А вот рассчитанная на плавное снижение тока зарядка — даст.
Устройство и принцип работы защитного контроллера Li-ion/polymer аккумулятора
Если расковырять любой аккумулятор от сотового телефона, то можно обнаружить, что к выводам ячейки аккумулятора припаяна небольшая печатная плата. Это так называемая схема защиты, или Protection IC.
Из-за своих особенностей литиевые аккумуляторы требуют постоянного контроля. Давайте разберёмся более детально, как устроена схема защиты, и из каких элементов она состоит.
Рядовая схема контроллера заряда литиевого аккумулятора представляет собой небольшую плату, на которой смонтирована электронная схема из SMD компонентов. Схема контроллера 1 ячейки («банки») на 3,7V, как правило, состоит из двух микросхем. Одна микросхема управляющая, а другая исполнительная – сборка двух MOSFET-транзисторов.
На фото показана плата контроллера заряда от аккумулятора на 3,7V.
Микросхема с маркировкой DW01-P в небольшом корпусе – это по сути «мозг» контроллера. Вот типовая схема включения данной микросхемы. На схеме G1 — ячейка литий-ионного или полимерного аккумулятора. FET1, FET2 — это MOSFET-транзисторы.
Цоколёвка, внешний вид и назначение выводов микросхемы DW01-P.
Транзисторы MOSFET не входят в состав микросхемы DW01-P и выполнены в виде отдельной микросхемы-сборки из 2 MOSFET транзисторов N-типа. Обычно используется сборка с маркировкой 8205, а корпус может быть как 6-ти выводной (SOT-23-6), так и 8-ми выводной (TSSOP-8). Сборка может маркироваться как TXY8205A, SSF8205, S8205A и т.д. Также можно встретить сборки с маркировкой 8814 и аналогичные.
Вот цоколёвка и состав микросхемы S8205A в корпусе TSSOP-8.
Два полевых транзистора используются для того, чтобы раздельно контролировать разряд и заряд ячейки аккумулятора. Для удобства их изготавливают в одном корпусе.
Тот транзистор (FET1), что подключен к выводу OD (Overdischarge) микросхемы DW01-P, контролирует разряд аккумулятора – подключает/отключает нагрузку. А тот (FET2), что подключен к выводу OC (Overcharge) – подключает/отключает источник питания (зарядное устройство). Таким образом, открывая или закрывая соответствующий транзистор, можно, например, отключать нагрузку (потребитель) или останавливать зарядку ячейки аккумулятора.
Давайте разберёмся в логике работы микросхемы управления и всей схемы защиты вцелом.
Защита от перезаряда (Overcharge Protection).
Как известно, перезаряд литиевого аккумулятора свыше 4,2 – 4,3V чреват перегревом и даже взрывом.
Если напряжение на ячейке достигнет 4,2 – 4,3V (Overcharge Protection Voltage — VOCP), то микросхема управления закрывает транзистор FET2, тем самым препятствуя дальнейшему заряду аккумулятора. Аккумулятор будет отключен от источника питания до тех пор, пока напряжение на элементе не снизится ниже 4 – 4,1V (Overcharge Release Voltage – VOCR) из-за саморазряда. Это только в том случае, если к аккумулятору не подключена нагрузка, например он вынут из сотового телефона.
Если же аккумулятор подключен к нагрузке, то транзистор FET2 вновь открывается, когда напряжение на ячейке упадёт ниже 4,2V.
Защита от переразряда (Overdischarge Protection).
Если напряжение на аккумуляторе падает ниже 2,3 – 2,5V (Overdischarge Protection Voltage — VODP), то контроллер выключает MOSFET-транзистор разряда FET1 – он подключен к выводу DO.
Далее микросхема управления DW01-P перейдёт в режим сна (Power Down) и потребляет ток всего 0,1 мкА. (при напряжении питания 2V).
Миниатюрный Li-polymer аккумулятор 3,7V от MP3-плеера. Состав: управляющий контроллер — G2NK (серия S-8261), сборка полевых транзисторов — KC3J1.
Аккумулятор разрядился ниже 2,5V. Схема контроля отключила его от нагрузки. На выходе контроллера 0V.
При этом если замерить напряжение на ячейке аккумулятора, то после отключения нагрузки оно чуть подросло и достигло уровня 2,7V.
Чтобы контроллер вновь подключил аккумулятор к «внешнему миру», то есть к нагрузке, напряжение на ячейке аккумулятора должно быть 2,9 – 3,1V (VODR).
Тут возникает весьма резонный вопрос.
По схеме видно, что выводы Стока (Drain) транзисторов FET1, FET2 соединены вместе и никуда не подключаются. Как же течёт ток по такой цепи, когда срабатывает защита от переразряда? Как нам снова подзарядить «банку» аккумулятора, чтобы контроллер опять включил транзистор разряда — FET1?
Дело в том, что внутри полевых транзисторов есть так называемые паразитные диоды – они являются результатом технологического процесса изготовления MOSFET-транзисторов. Вот именно через такой паразитный (внутренний) диод транзистора FET1 и будет течь ток заряда, так как он будет включен в прямом направлении.
Если порыться в даташитах на микросхемы защиты Li-ion/polymer (в том числе DW01-P, G2NK), то можно узнать, что после срабатывания защиты от глубокого разряда, действует схема обнаружения заряда — Charger Detection. То есть при подключении зарядного устройства схема определит, что зарядник подключен и разрешит процесс заряда.
Зарядка до уровня 3,1V после глубокого разряда литиевой ячейки может занять весьма длительное время — несколько часов.
Чтобы восстановить литий-ионный/полимерный аккумулятор можно использовать специальные приборы, например, универсальное зарядное устройство Turnigy Accucell 6. О том, как это сделать, я уже рассказывал здесь.
Кроме всего прочего, в функционал микросхем защиты литиевых акумуляторов входит защита от перегрузки по току (Overcurrent Protection) и короткого замыкания. Защита от токовой перегрузки срабатывает в случае резкого падения напряжения на определённую величину. После этого микросхема ограничивает ток нагрузки. При коротком замыкании (КЗ) в нагрузке контроллер полностью отключает её до тех пор, пока замыкание не будет устранено.
Калибровка — это принудительное приведения батареи в наиболее оптимальное для использования состояние, в результате которой происходит установка подходящих параметров контроллера самой батареи и контроллера аппарата, в результате чего батарея максимально долго исправно служит и держит заряд.
Прошу внимательно ознакамливаться с постами приведенными в начале обсуждения, варианты калибровки собраны — здесь.
Любые другие проблемы батарей и зарядок обсуждаются в теме — Вопросы и проблемы с батареей или зарядным устройством
Уважаемые пользователи! За вопросы и ответы которые не касаются непосредственно калибровки батареи — сразу сутки РО (режим только чтение). Без предупреждения! Еще раз — это значит, что здесь обсуждаются проблемы которые возникают только в процессе калибровки, сам процесс калибровки, конкретные последствия или невозможность ее произвести. Спасибо за понимание.
Сообщение отредактировал romchk — 13.02.11, 04:25
Сообщение отредактировал romchk — 02.06.09, 22:27
Описал детально свою проблему тут. Но недуг моего телефона более смахивает на обсуждаемое в этой теме.
Попробую сделать калибровку, отпишусь о результатах. Но есть сходу одна непонятка по поведению моего аппарата: когда происходят самопроизвольные отключения, ХАРД РЕСЕТА не происходит. Это при том, что резервная батарея не показывается в пункте «Электропитание» (а программа мониторинга состояния аккума показывает напряжение резервной батареи 0.0 V), т.е. как-будто её инет. Но вот ВРЕМЯ на аппарате после включения его отстаёт на столько, сколько он пребывал в выкл. состоянии.
Подскжите, как время-то может «простаивать», если ХР не происходит.
приветствую всех..
при 20% зарядки 3.725v. эт нормально? батарея течет.. заряжал разряжал ее уже рас 40.. помогите!
Сейчас замерил при 100% = 4.103v.
Сообщение отредактировал mrakobesik — 17.06.09, 04:26
:
HP iPAQ rw6815. полностью заряженной батареии хватает на просмотр 90 мин видео при макс яркости.
за ночь 30 процентов из ничего (все убито менеждером задач).
3. Калибровка не помогла. Что за зверь такой контролер заряда КПК и где он находится, каким образом он хранит информацию о калибровке, если это железяка, то как обнулить данные калибровки, если это это программная штука, то как сбросить данные калиброки.
4. Новая АКБ поможет(имеется ввиду не будет ли у меня с новой батарейкой такиз глюков).
Всем заранее спасибо за ответ.
Сообщение отредактировал mitjah — 20.06.09, 20:34
У Вас видимо где-то утечка — может на материнке коммуникатора, может в самом аккуме ( если конечно действительно убиты все процессы ). Попробуйте посмотреть как разряжается аккум вне тела коммуникатора — выньте на ночь из коммуникатора, утром проверьте степень заряженности.
Сообщение отредактировал GudVladSPB — 21.06.09, 22:44
я имею ввиду контролер зараяда который в коммуникаторе а не батарее.
Я приобрел новую батарейку:
при 100% — 4188мв,
при 0%- 3670мв, (тут мне кажется должно быть поменьше)
такиеже показатели были и у старого акума.
Новый работает на таких условиях тоже не очень много(по ощущениям раза в 2-2.5 дольше), (40 минут бенчмарка и вкл вайфай и вкл БТ садят на 45%) учитывая что он усиленный(3000мА).
Калибровку на этапе зарядки аккумулятора нужно проводить при вкл или выкл коммуникаторе?
Этой калибровкой калибруется контролер батарейки, правильно?
Ну и про драйвер батарейки, что-то читал про какойто регистр куда он записывает какое напряжение значит 100 %, какое 0%. Если причина в драйвере, то почему со сменой прошивки глюки не пропадают ( Кстати если я себе запихну драйвер от такогоже КПК, но с нармальным режимом работы батарейки, это мне поможет?)
И если причина не в батарейке( купил нову батарейку заметного прироста работы не дала), значит в контролере КПК (повторюсь не АКБ).
Или :
GudVladSPB
У Вас видимо где-то утечка — может на материнке коммуникатора, может в самом аккуме ( если конечно действительно убиты все процессы ).
Прошу прощения за стиль, просто скурил все топики с батарейками, голова уже распухла до размеров комнаты.
Мот сутра все пойму)))
Хотя мот я непарвильно калибровал новую батарейку (1 раз)
Сообщение отредактировал mitjah — 23.06.09, 23:07
2. С выхода контроллера зарядки нестабилизированное напряжение = напряжению аккумулятора поступает на чип менеджера питания на материнке коммуникатора, и уже этот чип выдаёт несколько стабилизированных напряжений для питания узлов коммуникатора.
Нередко нестабильная работа коммуникатора или повышеноое потребление связано с этими чипами или с их окружением ( конденсаторы, диоды и т.д. )
3. Контроллер аккумулятора ( тот что расположен в самом аккумуляторе ) в основном необходим для защиты лит-ион банки от перенапряжения, переразрядки, коротких замыканий, переполюсовки входного напряжения. Неправильная эксплуатация лит-ион аккумуляторов ( в отличие от других типов ) может привести к печальным последствиям Аккумуляторы КПК (Пост #2713947), поэтому для них и была придумана защита в виде контроллера аккумулятора.
Во многих случаях ( но не всегда ) в контроллер аккумулятора добавляют ещё один чип, который участвует в вычислении степени заряженности аккумулятора. Об этом более подробно по ссылке Литиевые аккумуляторы — правила эксплуатации (Пост #2730352)
Если этого чипа в контроллере аккумулятора нет, степень заряженности вычисляется просто по напряжению — на материнке есть АЦП, который измеряет напряжение аккумулятора и по таблице зашитой в драйвер вычисляется степень заряженности аккума.
Сообщение отредактировал GudVladSPB — 26.07.09, 09:59
Многие читатели сайта спрашивают о том, что такое контроллер заряда литий─ионного аккумулятора, и для чего он нужен. Этот вопрос кратко упоминался в материалах, где описывались различные типы литиевых аккумуляторов. Этот тип аккумуляторных батарей практически всегда имеет в своём составе контроллер зарядки, ещё называемый платой защиты Battery Monitoring System (BMS). В этой заметке подробнее рассмотрим, что это за устройство, и как оно функционирует.
Что представляет собой контроллер зарядки Li─Ion аккумуляторов?
Простейший вариант контроллера зарядки литий─ионных АКБ можно увидеть, если разобрать аккумулятор планшетного компьютера или телефона. Он состоит из банки (аккумуляторного элемента) и печатной платы защиты BMS. Это и есть контроллер зарядки, который можно видеть на фото ниже.
Контроллер зарядки Li─Ion аккумулятора
Назначение контроллера защиты в том, что он следит за тем, чтобы банка не заряжалась выше напряжения 4,2 вольта. Литиевый аккумуляторный элемент имеет номинальное напряжение 3,7 вольта. Перезаряд и превышение напряжения выше 4,2 вольта могут привести к тому, что элемент выйдет из строя.
В аккумуляторах смартфонов и планшетов плата BMS следит за процессом заряда и разряда одного элемента (банки). В аккумуляторах ноутбуков таких банок несколько. Обычно от 4 до 8.
Контроллер зарядки и литий─ионные элементы аккумулятора ноутбука
Также контроллер следит за процессом разрядки аккумуляторного элемента. При падении напряжения ниже порогового (обычно 3 вольта) схема отключает банку от потребителя тока. В результате устройство, работающее от аккумулятора, просто выключается.
Среди прочих функций контроллера зарядки стоит отметить защиту от короткого замыкания. На некоторых платах защиты BMS устанавливается терморезистор для защиты аккумуляторного элемента от перегрева.
Платы защиты BMS для литий─ионных аккумуляторов
Контроллер, рассмотренный выше, является простейшим вариантом защиты BMS. На самом деле разновидностей таких плат гораздо больше и есть довольно сложные и дорогостоящие. В зависимости от сферы применения выделяют следующие виды:
Пример контроллера заряда для солнечной панели
При увеличении напряжения на аккумуляторе более 15 вольт срабатывают реле и размыкают цепь заряда. После этого источник энергии работает на предусмотренный для этого балласт. Как говорят специалисты, в случае с солнечными панелями это может дать нежелательные побочные эффекты.
В случае ветряных генераторов BMS контроллеры применяются обязательно. Контроллеры зарядки литий─ионных аккумуляторов для бытовой техники и мобильных устройств имеют существенные различия. А вот контроллеры аккумуляторов ноутбуков, планшетов и телефонов имеют одинаковую схему. Разница заключается только в количестве контролируемых аккумуляторных элементов.
Как зарядить литий─ионных аккумулятор без контроллера?
Здесь сразу стоит сказать, что заряжать Li─Ion банку в обход контроллера крайне не рекомендуется. В этом случае все функции контроллера зарядки вы должны будете выполнять самостоятельно. То есть, нужно будет вовремя отключить заряд при достижении верхнего порога напряжения, а также следить за температурой банки. Поэтому так делать крайне нежелательно.
Зарядка банки аккумулятора телефона без контроллера
Вместе с тем бывают ситуации, когда есть реальная необходимость в такой зарядке. Например, банка сильно разряжена и контроллер не позволяет зарядить её штатным способом. Такое бывает, если устройство долго не использовалось, и аккумулятор испытал глубокий разряд.
Тогда следует отпаять плату BMS, подключить зарядное устройство к выводам банки и провести зарядку. Конкретные параметры зарядки зависят от аккумуляторного элемента. Если банок несколько, как в батарее ноутбука, нужно будет определять разряженные и проводить их зарядку отдельно. В любом случае процесс зарядки литиевого аккумулятора должен идти под контролем. Нужно проверять напряжение элемента и прервать процесс при достижении верхнего порога по напряжению. Кроме того, следует следить за температурой банки.