Зарядное устройство TPCELL 4А 21В. Управление параметрами зарядки

В поисках наилучшего варианта зарядного устройства для макитоподобных АКБ в компактном корпусе, без проблем убирающегося в сумку с инструментом, заинтересовался четырехамперным вариантом от TPCELL.

Чем же эта зарядка отличается от множества похожих? Прежде всего скромностью. На корпусе нет никаких кричащих надписей: «4 ампера! 4 ампера!». Вообще ничего не написано. Толька маленькая наклейка на дне корпуса:


Выходное напряжение на самом деле стабилизировано на уровне 21,5В, и это загадка. Зачем эти лишние 0,5В? На плате есть разводка под выходной диод, но сам диод не установлен. Может быть это какое-то недопонимание между разработчиками и рационализаторами на производстве? На сайте WB есть фото платы двухамперного ЗУ TPCELL, и там этот диод присутствует.



Корпус ЗУ легко разбирается. Воспользуемся этим и заглянем внутрь.


На плате есть два радиатора. Один (слева) для мосфета MOT10N65HF на горячей стороне и второй справа для выпрямительного диода MBR30150F. Так же видны предохранитель 3,15А, термистор NTC 5D, диодный мост, электролит 82,0x400В, 817 оптопара, свидетельствующая о стабилизации выходного напряжения по холодной стороне, два электролита выходного фильтра 1000,0х35В и шунт 10 мОм.
Плата со стороны печати.
Здесь микросхема ШИМ P2318B в высоковольтной области и во вторичных цепях 358 ОУ с двумя 431 опорными стабилитронами в обвязке.
Очевидных соплей не видно. Включаем ЗУ в розетку.
Потребление от сети без нагрузки 0,4Вт.

Ставим на зарядку трехрядный (5S3P) АКБ TPCELL 6Ач, продающийся на том же сайте, что и ЗУ. Аккумулятор из магазина заряжен до 19В. Внутреннее сопротивление 30 мОм.


Ток заряда 3,97А. Пробовал и другие АКБ разной емкости. Ток везде одинаковый, то есть можно говорить о режиме стабилизированного тока.
Самая горячая точка – выпрямительный диод на радиаторе. В процессе получасовой зарядки он нагрелся до 73 градусов. Трансформатор – до 60, а мосфет на радиаторе – до 40 градусов. И это еще все в корпусе с открытой крышкой.
Чтобы понять, как можно настраивать параметры ЗУ разрисовал принципиальную схему вторичной цепи.


По инерции разрисовал и схему горячей стороны, но поскольку крутить там нечего и даташит на микросхему ШИМ P2318B не нашел, оставляю ее под спойлером.



Теперь из схемы ясно, что

• за выходное напряжение отвечает делитель R34, R35.
• Пороговое напряжения на выводе 3 микросхемы U5 (делитель R28, R20) определяет ограничение тока нагрузки.
• Пороговое напряжения на выводе 6 микросхемы U5 (делитель R27, R21) задает значение тока нагрузки, при котором включается красный светодиод, служащий индикатором зарядки.

Первоначально планировал рулить током зарядки, как водится, поставив подходящий модуль cc-cv. Но увидев, как по мужлански специалисты TPCELL заряжают свои аккумуляторы с пассивной балансировкой, подумал: «А я чем лучше?» Зачем эти лишние вензеля? Но надо от греха обязательно ограничить напряжение на выходе ЗУ без аккумулятора так чтобы оно было ровно 21В.
Для этого подобрал резистор R34. Нужное напряжение получилось при значении R34 6,44 кОм (два резистора со значениями 8,2 кОм и 30 кОм, соединенные параллелью).

Так же посчитал, что уменьшить ток зарядки раза в полтора будет более оптимально для моего парка подобных аккумуляторов. Трехрядный у меня только один и работать пока он будет не часто. Для этого параллельно резистору R20 910 Ом припаял резистор 2,4 кОм.

В результате при подключении АКБ TPCELL 6Ач ток зарядки стал 2,83 А и оставался таким до тех пор, пока напряжение на клеммах АКБ не увеличилось в процессе зарядки до 20,85 В. После этого ток стал плавно уменьшаться. В режиме стабильного тока температура выпрямительного диода не превышала 62 градуса. Далее ток заряда минут за 15 упал до 0,35А и красный индикатор зарядки погас, но ток еще около получаса падал до нуля, позволяя аккумулятору производить балансировку.

В качестве вывода можно сказать, что для использования ЗУ нужна как минимум описанная небольшая доработка для настройки выходного напряжения. Так же можно подстроить ток зарядки под используемые АКБ.