Зарядное устройство 12.6В 3А, или продолжение разговора на тему переделки батареи шуруповерта

В конце прошлого года я публиковал пару обзоров на тему переделки батарей шуруповертов. Сегодня я расскажу о альтернативном варианте заряда переделанной батареи при помощи готового зарядного устройства.
В общем как всегда, осмотр, разборка, схемы, тесты.


В прошлый раз я предлагал использовать для заряда старое зарядное с отдельной платой преобразователя. Вариант в общем то неплохой, но мне стали задавать вопросы, а что делать если старое зарядное разбито, поломано, съела кошка.
И вот я случайно наткнулся в одном из магазинов на вариант зарядного устройства, которое подойдет для батарей 3S, т.е. 12.6 Вольта. Так как такой вариант является одним из самых распространенных при переделке старых шуруповертов, то я решил заказать его для обзора.

Упаковка весьма аскетичная, впрочем как и надпись, указывающая напряжение и ток заряда.


Комплект поставки весьма прост, кабель и собственно зарядное устройство.


Кабель в принципе неплохой, вот только вилка подкачала, варианты — резать, менять или искать переходник.


Зарядное устройство выполнено в формате блока питания, довольно увесистое, корпус прочный.


На одном из торцов корпуса расположен двухконтактный сетевой разъем, на второй стороне кабель с привычным 5.5/2.1мм штекером. Длина кабеля около 1 метра.


Так как это именно зарядное устройство, а не блок питания, которым вы заряжаете свой смартфон/планшет, то здесь присутствует индикатор окончания заряда. Светит правда он не очень ярко, при ярком солнце его не будет заметно, как например и в свете вспышки.

Снизу присутствует наклейка с указанием характеристик, ничего нового, помимо того что было указано на упаковке, я не увидел.


Как я выше писал, корпус довольно прочный, но против молотка и ножа он устоять не смог, а других способов разобрать данное изделие нет.


Плата внутри сидит очень крепко. Частично на двухстороннем скотче, частично приклеена силиконом в районе силовых элементов. На фото видно внутренности корпуса, в дополнение там осталась какая-то клейкая масса.


На вид экономно, но вполне качественно. Радиаторы имеют изоляцию и удерживаются за счет самого силового элемента, дополнительного лепестка и силиконовым герметиком.
Также к корпусу приклеен трансформатор и входной дроссель. В общем вынималась плата довольно тяжело.


На входе присутствует предохранитель, а также входной фильтр. К сожалению нет термистора, вместо него перемычка.


1. Входной конденсатор имеет емкость 68мкФ, для мощности около 40 Ватт вполне достаточно.
2. Высоковольтный транзистор CS7N60F в полностью изолированном корпусе.
3, 4. С одной стороны трансформатора спрятался оптрон обратной связи, с другой — правильный помехоподавляющий конденсатор Y класса, так что током вас не убьет.
5. Выходная диодная сборка 10 Ампер 100 Вольт, с запасом как по току, так и по напряжению.
6. Выходные конденсаторы имеют емкость 1000мкФ и напряжение до 25 Вольт, здесь также вопросов нет. Попутно есть место для установки помехоподавляющего дросселя и третьего конденсатора.


Снизу платы компонентов еще больше.


«Горячая» сторона блока питания. Здесь у меня также не возникло вопросов, ну почти не возникло :)


«Холодная» сторона. Здесь расположены элементы стабилизации напряжения, тока, а также индикации окончания заряда.


Претензия к «горячей» стороне у меня была только в плане пайки, а точнее ее качества. Такое ощущение, что ШИМ контроллер перепаивали, так как остальные компоненты запаяны аккуратно.
К выходной стороне вопросов нет, все аккуратно, элементы дополнительно зафиксированы при помощи клея. Операционный усилитель LM358.


Так как обзора подобного устройства у меня еще нет, то не перерисовать схему было нельзя.
Впрочем первичная часть блока питания оказалась практически один в один с блоком питания, который я уже обозревал — Блок питания 12 Вольт 1 Ампер. Блок весьма надежный и качественный.
Отличие только в номиналах некоторых компонентов, а также их количестве, микросхема имеет одинаковую распиновку.


Так как схема большая, то чтобы было более понятно, я разбил ее на две части, первичную и вторичную.
Вторичная сторона отличается от привычных схем блоков питания, так как содержит больше узлов.


Распишу отдельно узлы.
1. Зеленый — Узел стабилизации выходного напряжения, отвечающий за режим CV.
2. Красный — Стабилизация тока, режим СС.
3. Синий — узел индикации.
Слева вверху два выпрямителя, основной и дополнительный (D3, С5) для питания операционного усилителя и светодиода. Дополнительное питания необходимо чтобы эти элементы не потребляли ток когда подключен аккумулятор, а зарядное не включено в розетку.
Между красным и синим узлом источник опорного напряжения для узла индикации и стабилизации тока.


И хотя большей частью все сделано вполне корректно, но есть особенность. Параллельно первому конденсатору подключен резистор номиналом 2.2к (R13A), потому потребление в выключенном состоянии есть все равно. Попробовать исправить эту ситуацию можно установкой диода (отмечен красным) вместо перемычки, которая в свою очереди стоит на месте отсутствующего помехоподавляющего дросселя. Но есть проблема, этот диод будет греться, причем заметно, потому я бы рекомендовал оставить как есть.
Теперь что менять если надо другое напряжение/ток.
1. Зеленый — делитель по цепи измерения напряжения, увеличение номинала верхнего резистора увеличит выходное напряжение, нижнего — уменьшит.
2. Синий — Увеличение номинала шунта уменьшит ток, уменьшение — увеличит. Изменение будет пропорционально изменению номинала. Также изменение этого резистора влияет и на индикацию.
R19, R13, увеличение верхнего резистора — уменьшение выходного тока, изменение нижнего действует наоборот.
3. Оранжевый — Делитель порога переключения индикации. Все то же самое как в п.2, только для индикации. Кстати отмечу, что этот узел имеет гистерезис, потому переключение красный/зеленый происходит скачкообразно, а не плавно, мелочь, но приятно.


Отдельно фотка для перфекционистов, здесь я перечислил то, что можно установить на плату.
1. Y- конденсаторы, так как подключение без заземления, то смысла не имеют. Если заменить гнездо на трехконтактное, уменьшат помехи в сеть.
2. Термистор, уменьшит пусковой ток. Например NTC 5D-9
3. Выходной дроссель. Уменьшит уровень пульсаций на выходе, ток более 3 Ампер, индуктивность 1-10мкГн.
4. Варистор, увеличит защищенность блока питания при подаче высокого напряжения на вход. Диаметр 10мм, напряжение 470 Вольт.
5. Х-конденсатор, уменьшит уровень помех в сеть, место под 22-33нФ.
6. Двухобмоточный дроссель, обычно на небольшом колечке, также для уменьшения помех в сеть.
7. Диодная сборка. Можно поставить параллельно первой, немного увеличит КПД и поднимет надежность, лучше ставить такую же как уже используется, 10 Ампер 100 Вольт.
8. Выходной конденсатор. На уровне пульсаций скажется мало, но может поднять надежность работы. 1000мкФ 25 Вольт.


Переходим к тестам.
Для начала пройду по основным позициям
1. Выходное напряжение — завышено примерно на 30мВ, считаю что вполне в норме.
2. Ток от аккумулятора при отключенном питании, около 7мА. Довольно много, разрядит аккумулятор примерно через 2-3 недели. Лучше использовать аккумуляторы с защитой, впрочем защита обязательна в любом случае.
3. Зарядный ток 2.9 Ампера, немного ниже заявленного, но я считаю что ничего страшного.
4. Индикация настроена на ток 270мА, при падении тока заряда ниже этой величины включается зеленый светодиод и погасает красный.
5, 6. Так как устройство не умеет полностью обесточивать аккумулятор, то дальше вы увидите падение тока почти до нуля. К примеру с 66мА до 28мА ток упал примерно за 8 минут.
Режим без полного снятия тока допустим, хотя и не очень желателен. Если аккумулятор исправен, то проблем не будет, но я бы советовал просто не оставлять его на большое время, например день-два.


Дальше я подключил зарядное к электронной нагрузке. Но так как электронная нагрузка не имеет режима CV, то пришлось подключиться минуя цепь стабилизации тока.
Был задан ток нагрузки в 3 Ампера и закрыт корпус для термопрогрева. Попутно контролировался уход напряжения, здесь также проблем нет, 5мВ через час термопрогрева это просто отлично, сказывается то, что большей частью применены точные резисторы.


Так как это зарядное, а не блок питания и большую часть времени оно работает с максимальным током, то я сразу зада ток 3 Ампера. Время теста было 1 час, за это время оно полностью зарядит аккумулятор емкостью 2400-2600мАч. Дальше в любом случае ток начнет падать и тестировать нагрев смысла нет.


1. Спустя час я проверил температуру корпуса, в самом горячем месте прибор показал 59 градусов, хотя на ощупь корпус был не горячий, возможно сказывается то, что пластмасса частично прозрачна в ИК диапазоне.
2. Открыл корпус и измерил температуру, самая высокая была в районе снаббера и шунта первичной стороны, около 80 градусов, транзистор имел температуру 70-72 градуса.
3. Закрыл корпус на пару минут, повернул на 180 градусов, чтобы были видны остальные компоненты и измерил еще раз. В этот раз самую высокую температуру имела выходная диодная сборка, около 85 градусов.

Из тестов могу заключить, что с температурным режимом все нормально, до критических температур есть запас еще около 20-30 градусов.


После обзора было снято видео, где я вкратце объясняю что к чему, просто как дополнение.


Что можно сказать в качестве резюме, сначала по пунктам:
Преимущества
Крепкая и аккуратная конструкция
Применены компоненты с запасом
Хорошая стабильность параметров
Отсутствие перегрева
Четкая работа индикации окончания заряда

Недостатки
Отсутствие полного отключения заряда
Собственное потребление в 7мА.
Вилка кабеля имеет плоские штыри.

Мое мнение. На мой взгляд устройство имеет только один существенный недостаток, оно не снимает зарядный ток полностью. правильный заряд идет до снижения тока ниже 1/10 от установленного, затем отключение и последующее включение если напряжение опять снизится. Конечно можно подумать и сделать какую нибудь схемку с гистерезисом, которая будет не отключать заряд, а снижать выходное напряжение так, чтобы прекращался зарядный ток. Но на мой взгляд, если не оставлять подключенный аккумулятор надолго, то вполне пройдет и вариант как сделано сейчас.
Порадовала довольно неплохая сборка и то, что компоненты установлены с запасом. Также стоит отметить отсутствие перегрева, чем грешит довольно большое количество блоков питания. Мне вообще показалось, что устройство собрали на базе БП 12 Вольт 5 Ампер, подняв немного напряжение и снизив ток, потому получился такой результат.

В общем если вы переделали батареи своего шуруповерта и они имеют напряжение 12.6 Вольта (три последовательных аккумулятора), а родное зарядное не подлежит восстановлению, то довольно неплохой вариант.

На момент заказа зарядное стоило около 13.7 доллара, для обзора менеджер снизил цену до 11 долларов, что на мой взгляд вполне адекватно за данное устройство с учетом его функционала и качества сборки.

На этом все, надеюсь что обзор был полезен.