(Не?)Удачная переделка фонарика на литий

Иногда самые обычные бытовые устройства преподносят сюрпризы, стоит им лишь однажды выйти из строя. Вроде бы простой фонарь, ничего особенного — но попытка вернуть его к жизни оборачивается погружением в неожиданные технические тонкости, импровизациями и борьбой с инженерными «особенностями» производителя. Так и началась история, которой я хочу поделиться: от невинного ремонта до полноценного расследования происходящего внутри корпуса. Интересно? Тогда Вам под кат…


Началось все с неисправности злосчастного фонаря «Космос» 9199LED.


Это аккумуляторный фонарь с зарядкой напрямую от сети 220 Вольт.

Поступил он на операционный стол со следующими симптомами:

• Отказывался светить даже после появления зеленого света зарядного индикатора.
• Спокойно светил всеми светодиодами при подключенном проводе зарядки.

Даже без вскрытия все стало очевидно достаточно быстро — протухла батарея. Очевидным для меня решением стало оживить батарею, ну или заменить на новую литиевую, максимально задействовав существующую внутрянку девайса. Я и не догадывался тогда, как глубока кроличья нора… Но обо всем по порядку.

Вскрытие покажет

Итак, оставалось разобрать девайс, проверив, что из внутренностей можно использовать. Для этого надо раскрутить пяток винтов на боку корпуса, после чего устройство любезно разламывается надвое.


Внутри видим батарею, подозрительно напоминающую автомобильную, плату, напоминающую импульсный блок питания, еще одну крайне кастрированную и, собственно, светодиодный излучатель.


Батарея оказалась свинцово-кислотной (ну кто бы сомневался) на 3 Ah. Увесистый такой кирпич.

Я попробовал подать на нее напряжение с блока питания, но потребление оставалось по нулям, даже когда я поднял до 20 Вольт.


При этом мультиметр показал на выходе около 3 Вольт. Странные дела!


Либо это остаточное ЭДС на высохшем электролите, либо внутри что-то осыпалось. Притом скорее всего на одной из двух ячеек (а там 2 последовательные ячейки), а вторая работает. В свинцовых я не силен, так что буду рад поправкам знатоков. Прилагаю фото клапанов — тут явно что-то выкипало.


В любом случае, дистиллированной воды под рукой не оказалось, так что я отложил батарею в долгий ящик, а в руки взял плату предположительно импульсного БП.


В принципе, я нисколько не ошибся — все компоненты импульсника предстали передо мной вполне красноречиво. Вторая же платка оказалась чем-то вроде ужасного качества зарядником батареи.


Общую схему этого безобразия прилагаю также.


Данный шедевр оптимизации меня немного шокировал. Судя по всему, БП просто накачивает батарею энергией без всякой защиты. А «плата заряда» на поверку оказалась просто индикаторной.

Принцип работы прост до безобразия. Замечание про 16 Вольт верно лишь отчасти. Да, на холостом ходу я и правда намерил 16, но стоило подключить нагрузку, и оно резко снижалось до номинального батареи. В то же время индикаторная плата является по сути лишь вольтметром, который при достижении примерно 4.5-4.6 Вольт на стабилитроне, неверно обозначенном D2, переключает состояние индикаторного светодиода.

Приключения начинаются!

Тут бы мне стоило задуматься, но я просто решил выкинуть из схемы индикаторную плату и батарею, заменив на сборку параллельных батарей 18650 и TP4056. По задумке как-то так.


В качестве сборки я использовал 3д печатный корпус для двух батарей от другого проекта, но приспособил ее для трех, отломав лишние защелки. Бонусом было крепление TP4056, уже предусмотренное заранее. Все это спаял и прицепил… Каково же было мое удивление, когда вместо красного огонька заряда я увидел сразу оба, красный и синий. Плата же исправна…


На фото можно также увидеть, что на TP4056 напаян какой-то резистор. Тут нужны пояснения. Дело в том, что изначально я подцепил чистый TP4056 и увидел те же два горящих огонька. Измерив напряжение на входе платы, я увидел 3.2 Вольт — напряжение разряженного лития. То есть блок питания в фонаре, как и раньше, понижает напряжение до батарейного. В таком режиме TP4056 просто не может работать нормально.
Я стал думать, и глянул даташит TP4056.


В нем я нашел резистор управления током заряда — R prog. Найдя его же на плате, я убедился, что ток заряда выставлен в 1 Ампер.


Раз 1 Ампер оно не тянет — придется понизить, подумалось мне. И я начал напаивать и тестить разные токи. На минимальном (~100 мА), TP4056 еще отрабатывал правильно. На ~200 еще было так-сяк. А на ~350 уже опять линейный режим…

Казнить, нельзя помиловать

Нет уж, спасибо! Я плюнул и выкинул этот кривой БП и вкорячил какой-то китайский ноунейм со «стабильными» 5В 400 мА.


Резистор оставил на ток ~350 мА. Литий лишком опасен, чтобы неправильно его заряжать, а ждать день пока 200 мА зарядит сборку на ~4000 мАч — неуважение к собственному времени. 350 же должны заряжать примерно за 11 часов, то есть если оставить на ночь. В принципе, это то же самое, что заявляет производитель, плюс емкость чуть больше.


С этими мыслями разместил данное непотребство в корпусе на двустороннем скотче.


Осталось вывести индикатор заряда на корпус, и докончить уже эту комедию. Для этого я взял большой красный светодиод, и вывел его тонкими проводами на корпус, закрепив термоклеем.


Хотел вывести исходный, да он по схеме не подходит — в TP4056 общий плюс, а в плате фонарика у светодиодов общий минус. В любом случае логика работы понятна: светится красным — заряжается, погас — заряжен.


Собрал и проверил — все работает. Светит по ощущениям так же, хоть и номинальное напряжение лития чуток ниже. Не знаю, насколько валидно называть это улучшением фонаря, скорее починкой и утилизацией ненужного мусора, вроде БП на 400 мА. В любом случае прибор работает, а сказочке конец. Спасибо за внимание!