Как работает зарядное устройство для телефона

( 9 оценок, среднее 4.89 из 5 )

В схеме преобразователя, для улучшения ключевых характеристик высоковольтного транзистора, дополнительно устанавливают транзистор VT2, как показано на рисунке 3:

Сетевое зарядное устройство для мобильного телефона в простейшем случае выполняется по схеме однотактного импульсного высокочастотного преобразователя, что позволяет значительно уменьшить габариты источника, к тому же он имеет высокий КПД.

Типовая схема зарядного устройства для мобильного телефона представлена на рисунке 1:

На транзисторе VT1 собран автогенератор, частота которого зависит от ёмкости С4. Запуск автогенератора осуществляется с помощью элементов VD6, VD7 и C3, при этом важно соблюсти полярность подключения выводов обмоток I и III трансформатора.

У разных производителей зарядных устройств мобильных телефонов могут быть некоторые отличия от типовой схемы. Например: диодный мостик VD1 – VD4 заменяют одним диодом, как показано на рисунке 2:

Кроме того, на выходе выпрямителя может быть установлен стабилизатор напряжения на транзисторе VT2.

В схеме преобразователя, для улучшения ключевых характеристик высоковольтного транзистора, дополнительно устанавливают транзистор VT2, как показано на рисунке 3:

Встречаются схемы зарядных устройств для мобильного телефона с индикацией окончания заряда, пример такой показан на рисунке 4:

Подборка схем зарядных устройств мобильного телефона в формате PDF скачать здесь…

Итак собираем несколько блоков, получив 2 вольта, затем подключаем паралельно 5 блоков для получения большого ампеража — такое подключение обеспечивает нам ток до 100ма. Дальше берем одну банку алкалайновой батарейки с емкостью от 1000 до 3300ма и напряжением 1,2 вольт. Например у меня стоит никель-металлгидридная батарейка из аккумулятора камеры на емкость 2200 ма. Блок с солнечной батарейкой удобно собрать на макетной плате, а затем поместить в удобный корпус из пластмассы.

Принцип работы предложенного зарядного устройства основан на фотоэффекте — свет поступает на полупроводниковый кристалл и он превращает энергию солнца в электрический ток, последний в свою очередь заряжает аккумуляторную батарейку, а она уже питает преобразователь.

Итак собираем несколько блоков, получив 2 вольта, затем подключаем паралельно 5 блоков для получения большого ампеража — такое подключение обеспечивает нам ток до 100ма. Дальше берем одну банку алкалайновой батарейки с емкостью от 1000 до 3300ма и напряжением 1,2 вольт. Например у меня стоит никель-металлгидридная батарейка из аккумулятора камеры на емкость 2200 ма. Блок с солнечной батарейкой удобно собрать на макетной плате, а затем поместить в удобный корпус из пластмассы.

Обсудить статью ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕЛЕФОНА

Возможно, трансформатор имеет дополнительно 2-е обмотки (если это не просто проволочки, идущие к экранирующей фольге). Обмотки подседины к «минусу» одним концом. Второй конец никуда не подцеплен. Обмотки играют роль экранов и применяются также для динамического подавления ЭМИ помех, возникающих во время работы трансформатора (может быть именно поэтому, отсутствует конденсатор между + 300V и коллектором транзистора Т2).

• Главная
• Схемы
• Музыка
• Файлы
• Contact me

Напряжение на выходе примерно 7.8V. Под нагрузкой 0.5А напряжение падает примерно до 4-5V.

Возможно, трансформатор имеет дополнительно 2-е обмотки (если это не просто проволочки, идущие к экранирующей фольге). Обмотки подседины к «минусу» одним концом. Второй конец никуда не подцеплен. Обмотки играют роль экранов и применяются также для динамического подавления ЭМИ помех, возникающих во время работы трансформатора (может быть именно поэтому, отсутствует конденсатор между + 300V и коллектором транзистора Т2).

*некоторые значения конденсаторов неточные!

Доработка ЗУ сотового телефона

Сотовые телефоны комплектуют зарядными устройствами (ЗУ), построенными на основе обратноходового преобразователя напряжения, часто такие ЗУ собраны по упрощенной схеме и имеют невысокую надежность.

На рисунке показана схема одного из вариантов ЗУ.

Напряжение сети через резистор R1, который выполняет функции предохранителя, поступает на мостовой выпрямитель на диодах VD1 —VD4 и сглаживается конденсатором С1. Производители ЗУ сетевые фильтры для подавления помех используют редко, кроме того, часто применяют не мостовой, а однополупериодный выпрямитель.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется косвенным методом. Для этого напряжение обмотки III трансформатора выпрямляется диодом VD6, сглаживается конденсатором СЗ и через стабилитрон VD5 поступает на базу транзистора. В момент подключения ЗУ к сети, а также при резких колебаниях напряжения в сети ток через транзистор VT1 превышает допустимое значение, что приводит к выходу его из строя. В большинстве случаев выходят из строя также резисторы R1, R6 и стабилитрон VD5.

Для повышения надежности ЗУ предлагается его доработка, заключающаяся во введении дополнительных элементов VT2, R8, обведенных на схеме штрихпунктирной линией.

При увеличении тока через транзистор VT1 более 60. 70 мА транзистор VT2 открывается и шунтирует базовую цепь транзистора VT1, ограничивая протекающий через него ток. Можно применить транзисторы серий КТ315, КТ3102 с любыми буквенными индексами, резистор — МЛТ, Р1-4, С2-23. ЗУ, доработанные таким способом, показали более высокую надежность работы.

Принципиальная схема устройства представляет собой классический импульсный преобразователь обратного хода (рис. 1). Подобные простые схемы широко применяются в импульсных блоках питания и зарядных устройствах мощностью до 25 Вт с соответствующим использованием более мощных деталей. Заявленные характеристики устройства — выходное напряжение 5,7 V , ток 800 мА.

Коротко рассмотрим описание работы схемы

Схема еще одного варианта зарядного устройства мобильного телефона показана на рис.1.

Схема представляет собой блокинг-генератор, реализованный на транзисторе VT1 и трансформаторе Т1. Диодный мост VD1 выпрямляет переменное сетевое напряжение, резистор R1 ограничивает импульс тока при включении, а также выполняет функцию предохранителя. Конденсатор С1 необязателен, но благодаря ему блокинг-генератор работает более стабильно, а нагрев транзистора VT1 чуть меньше (чем без С1).

Налаживание

Первый этап, первый раз включать устройство в сеть рекомендуется через лампу 25 Вт, 220 В, и без конденсатора С1. Движок резистора R6 устанавливают в нижнее (по схеме) положение. Устройство включают и сразу отключают, после чего как можно быстрей измеряют напряжения на конденсаторах С4 и С6.

Если на них есть небольшое напряжение (согласно полярности!), значит, генератор запустился, если нет— генератор не работает, требуется поиск ошибки на плате и монтаже. Кроме того, желательно проверить транзистор VT1 и резисторы R1, R4.

Если все правильно и ошибок нет, но генератор не запускается, меняют местами выводы обмотки II (или I, только не обоих сразу!) и снова проверяют работоспособность.

Второй этап: включают устройство и контролируют пальцем (только не за металлическую площадку для теплоотвода) нагрев транзистора VT1, он не должен нагреваться, лампочка 25 Вт не должна светиться (падение напряжения на ней не должно превышать пары Вольт).

Подключают к выходу устройства какую-нибудь маленькую низковольтную лампу, например, рассчитанную на напряжение 13,5 В. Если она не светится, меняют местами выводы обмотки III.

И в самом конце, если все нормально работает, проверяют работоспособность регулятора напряжения, вращая движок подстроечного резистора R6. После этого можно впаивать конденсатор С1 и включать устройство без лампы-токоограничителя.

Минимальное выходное напряжение составляет около 3 В (минимальное падение напряжения на выводах DA1 превышает 1,25 В, на выводах светодиода— 1,5 В).

Если нужно меньшее напряжение, заменяют стабилитрон DA1 резистором сопротивлением 100. 680 0м. Следующим шагом настройки требуется установка на выходе устройства напряжения 3,9. 4,0 В (для литиевого аккумулятора). Данное устройство заряжает аккумулятор экспоненциально уменьшающимся током (от примерно 0,5 А в начале заряда до нуля в конце (для литиевого аккумулятора емкостью около 1 А/ч это допустимо)). За пару часов режима зарядки аккумулятор набирает до 80 % своей емкости.

Резонансная частота (пин 3 — пин 5)

Простое зарядное устройство для сотового телефона.

В данной статье мы рассмотрим 2 варианта схемы зарядного устройства для сотового телефона.

Внешний вид устройства:

Спецификация:

Потребление на Х.Х.

Выходное напряжение 1

Выходная пульсация 1

Выходная мощность (RMS)

Преимущества этой конструкции:

— Низкая стоимость CV/CC зарядного устройства.

— Потребление на холостом ходу меньше чем 300mW.

— Соответствует требованиям СЕС по КПД и потреблении на холостом ходу.

1) Схема зарядного устройства с RCD цепочкой гашения выброса.

2) Схема зарядного устройства с диодом Зенера в цепочке гашения выброса и вспомогательной обмоткой.

Вариант разводки печатной платы.

Перечень элементов:

Спецификация на трансформатор:

Резонансная частота (пин 3 — пин 5)

3) Схема построения

Рабочие характеристики:

Все измерения проводились при комнатной температуре, при частоте питающей сети 60 Hz. Точка, на которой проводились измерения находилась на конце выходного кабеля длиной 6 футов. Сопротивление кабеля по постоянному току равно 0,2 Ом.

1) Зависимость КПД от величины нагрузки.

Примечание: по требованиям СЕС минимальный КПД должен составлять 58,9%. При этом замеры показали:

• При Uin=115VAC КПДср=62,4%
• При Uin=230VAC КПДcp=61,2%

а) RCD цепочка гашения выброса. Без подключения дополнительной обмотки трансформатора.

б) Цепочка гашения выброса (диод Зенера), с подключением дополнительной обмотки трансформатора.

2) Зависимость КПД от уровня входного напряжения.

а) RCD цепочка гашения выброса. Без подключения дополнительной обмотки трансформатора.

,

б) Цепочка гашения выброса (диод Зенера), с подключением дополнительной обмотки трансформатора.

3) Потребление источника питания на холостом ходу:

а) RCD цепочка гашения выброса. Без подключения дополнительной обмотки трансформатора.

б) Цепочка гашения выброса (диод Зенера), с подключением дополнительной обмотки трансформатора.

4) Нагрузочная характеристика.

5) Тепловые измерения.

Измерения проводились внутри закрытого короба при полной нагрузке без внешней воздушной конвекции.

Результаты сведены в таблицу:

а) RCD цепочка гашения выброса. Без подключения дополнительной обмотки трансформатора.

Классическое зарядное устройство состоит из трансформатора и выпрямителя. Вырабатывает оно постоянный ток с напряжением 14,4V. Почему используется именно этот показатель напряжения, а не 12V, которые имеет батарея?

КАТАЛОГ ТОВАРОВ

ГЛАВНАЯ » Полезные статьи » Полезные советы экспертов » Принцип работы зарядного устройства

Принцип работы зарядного устройства

Классическое зарядное устройство состоит из трансформатора и выпрямителя. Вырабатывает оно постоянный ток с напряжением 14,4V. Почему используется именно этот показатель напряжения, а не 12V, которые имеет батарея?

Такой показатель выбран, чтобы электрический ток мог пройти через разряженный автомобильный аккумулятор. Если аккумулятор разряжен не до нуля, то напряжение на нем составляет 12 V или очень близко к этому показателю. Такую аккумуляторную батарею практически невозможно подзарядить устройством, которое на выходе имеет также 12 V . Поэтому напряжение на выходе зарядных устройств нужно сделать больше, оптимальным стала величина именно 14,4 V .

Следует отметить, что очень сильное завышение зарядного напряжения пагубно влияет на срок службы любой аккумуляторной батареи, и она уже через пару лет может полностью выйти из строя.

Как только вы подсоединили зарядное устройство к батарее и включили его в сеть, то начинается процесс восстановления емкости.

В процессе зарядки аккумулятора меняется его внутреннее сопротивление (оно растет) и зарядный ток снижается. Когда напряжение на аккумуляторной батарее приближается к отметке 12 V , ток приближается к нулю. Это свидетельствует о том, что зарядка прошла успешно и устройство можно отключать.

C учетом технологических особенностей аккумуляторов их принято заряжать током величиной 10% от емкости. Например, если аккумулятор имеет емкость 90 Ач, то оптимальный зарядный ток находится в пределах 9А, а время подзарядки будет составлять около 10 часов.

Для экстренной ускоренной зарядки можно повысить ток и сократить время заряда на несколько часов или даже в несколько раз. Но это довольно опасно и крайне отрицательно влияет на работу аккумулятора. При стремительном заряде также нужно следить за температурой электролита. Если температура выросла больше 45С, то срочно нужно снизить зарядный ток.

Как правило, для регулировки параметров заряда на устройствах имеются специальные регуляторы. Если вы не знаете, что и куда крутить, то изучите инструкцию, там подробно должно быть написано как правильно пользоваться прибором, во избежание неприятностей и травм при зарядке.

Когда мобильные телефоны только начали входить в повседневный обиход, они порой держали заряд неделями. Дело в том, что говорили тогда мало, а сами телефоны потребляли не слишком много энергии. Современные устройства — настоящие компьютеры и их приходится заряжать достаточно часто. Батареи, конечно, совершенствуются, но намного медленнее, чем того требуют современные девайсы.

Механизм и принцип работы ручного зарядного устройства

Лопасти заставляют вращаться вокруг своей оси стержень винта, к которому они крепятся. Вращение стержня производит вращательную энергию, которая передается генератору. В случае ветряной турбины, генератором является набор магнитов, вращающихся вокруг витого кабеля. Вращающиеся вокруг кабеля магниты и создают тот электрический ток, который может использоваться для питания техники.

Существует множество типов ручных зарядных устройств для мобильных телефонов, но по своему устройству они подобны ветряным турбинам, только очень сильно уменьшенным. Основным элементом является рукоятка, которую вращает человек. Эта рукоятка играет ту же роль, что и винт ветряной турбины.

Человек крутит рукоятку и тем самым сообщает вращение стержню. Этому стержню передается кинетическая энергия, выработанная силой человеческой руки. Эта энергия передается генератору зарядного устройства, который вырабатываем электрический ток с напряжением от 4 до 6 вольт, позволяющий слегка подзарядить севшую батарею мобильного телефона. Пользоваться этим устройством проще простого: взялись за рукоятку и вращаете ее.

Свечение второго индикаторного светодиода HL2 в самом начале процесса зарядки не заметно, т. к. напряжения на выходе зарядного устройства недостаточно для открывания транзисторного ключа VT1. В это же самое время составной транзистор VT2, VT3 находится в режиме насыщения и зарядный ток присутствует в цепи (протекает через аккумулятор).

Читайте также

Глава 4.1. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НАПРЯЖЕНИЕМ до 1 кВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА и до 1,5 кВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Глава 4.1. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НАПРЯЖЕНИЕМ до 1 кВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА и до 1,5 кВ ПОСТОЯННОГО ТОКА Область применения Вопрос. На какие РУ распространяется настоящая глава Правил?Ответ. Распространяется на РУ и НКУ напряжением до 1 кВ переменного тока и до 1,5 кВ

Оценка состояния аккумулятора потребителем

Оценка состояния аккумулятора потребителем Оценка реальной электрической емкости. Сделать это можно двумя способами. Первый способ – качественный и очень приблизительный. Заключается он в примерной оценке среднего времени продолжительности работы вашего мобильника.

Профессиональная оценка состояния аккумулятора

Профессиональная оценка состояния аккумулятора Тут уж не посидишь перед зарядным устройством с часами в руках. Особенно когда необходимо произвести входной контроль, например, сотни аккумуляторов. Для принятия решений в этом случае требуются количественные и точные

Список телефонов КПО (контрольно-профилактических отделов) отделений ГИБДД России

Список телефонов КПО (контрольно-профилактических отделов) отделений ГИБДД России Белгородская обл. (4722) 26-34-34Брянская обл. (4832) 74-11-69Владимирская обл. (4922) 24-19-07Воронежская обл. (4732) 20-20-65Ивановская обл. (4932) 37-55-34Калужская обл. (4842) 56-10-36Костромская обл. (4942) 31-23-02Курская обл. (4712)

5.2.3. Экранные состояния объектов

5.2.3. Экранные состояния объектов Элементы человекоориентированного интерфейса должны быть доступными для начинающего пользователя и эффективными для опытного пользователя, причем переход от одного к другому не должен требовать переучивания. Хороший интерфейс должен

3.8. Датчик пропадания сетевого напряжения со звуковой индикацией состояния

3.8. Датчик пропадания сетевого напряжения со звуковой индикацией состояния Рассмотрим простое в построении устройство датчика отключения электроэнергии со звуковым сигнализатором состояния, электрическая схема которого представлена на рис. 3.13. Устройство

3.14. Зарядное устройство на солнечной батарее

3.14. Зарядное устройство на солнечной батарее К примеру, модель КОС-517-Solar (производитель – концерн «Космос»), предназначена для зарядки мобильных телефонов модельного ряда Nokia, Motorola и др.В комплект входит набор соответствующих переходников-разъемов.Элементы схемы (см.

5. Диаграммы состояния сплавов

5. Диаграммы состояния сплавов Сплавы можно получать при соединении большинства металлов друг с другом, а также с неметаллами. Диаграммы состояния сплавов дают наглядное представление о протекающих в сплавах превращениях в зависимости от их химического состава и

18.2. Обзор состояния и перспектив промышленности

18.2. Обзор состояния и перспектив промышленности В настоящее время можно уверенно утверждать, что примерно к 2015 году осуществляемые и планируемые научно-технические разработки в области нанотехнологий приведут к весьма серьезным качественным и количественным

25. Уравнение состояния идеального газа

25. Уравнение состояния идеального газа Уравнение состояния идеального газа описывает связь между его температурой и давлением. Поскольку давление идеального газа в замкнутой системе P = 1/3 О mn , P= nkT, то уравнение идеального газа будет выглядеть следующим образом:P =

41. Уравнение состояния Ван-дер-Ваальса

41. Уравнение состояния Ван-дер-Ваальса В общем случае для реальных газов при вычислении параметров состояния нельзя использовать уравнение состояния pv = RT,которое верно для идеальных газов.Общее уравнение состояния для реальных газов. в котором коэффициенты Bi –

Глава 4.1. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 КВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И ДО 1,5 КВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Глава 4.1. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 КВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И ДО 1,5 КВ ПОСТОЯННОГО ТОКА Область применения Вопрос 1. На какие распределительные устройства распространяется настоящая глава Правил?Ответ. Распространяется на распределительные устройства

3.3. Диаграммы состояния ювелирных сплавов

3.3. Диаграммы состояния ювелирных сплавов В ювелирной технике применяются сплавы на основе благородных металлов: серебра, золота и платины. Это основные металлы. Для имитации золотых и серебряных сплавов используют некоторые сплавы на основе меди и алюминия. Они

Черт, я и не думал, что так быстро брошу Кейт Мосс Citroёn DS5 Dsport HDI 160 (с автоматической коробкой передач)

Черт, я и не думал, что так быстро брошу Кейт Мосс Citroёn DS5 Dsport HDI 160 (с автоматической коробкой передач) BMW очень любезно согласилась одолжить мне новенький восьмицилиндровый X5, когда я был в Германии на недавнем финале Лиги чемпионов. Мы договорились, что я напишу о нем

В схеме зарядного устройства нет понижающего трансформатора, его роль играет обычный резистор. Далее как обычно парочка выпрямляющих диодов, пара конденсаторов для выпрямления тока, после идет дроссель и наконец стабилитрон с конденсатором завершают цепочку и выводят пониженное напряжение на провод с разъемом к мобильному телефону.

Для начала блок нужно разобрать. Судя по швам на корпусе этот блок не предназначен для разборки, следовательно вещь одноразовая и больших надежд в случае поломки можно не возлагать.

Мне пришлось в прямом смысле раскурочить корпус зарядного устройства, оно состоит из двух плотно склеенных частей.

Внутри примитивная плата и несколько деталей. Интересно то, что плата не припаяна к вилке 220в., а крепится к ней при помощи пары контактов. В редких случаях эти контакты могут окислиться и потерять контакт, а вы подумаете, что блок сломался. А вот толщина проводов, идущих к разъему на мобильный телефон, приятно порадовала, не часто встретишь в одноразовых приборах нормальный провод, обычно он такой тонкий, что даже дотрагиваться до него страшно).

На тыльной стороне платы оказалось несколько деталей, схема оказалась не такой простой, но все равно она не такая и сложная, чтобы не починить ее самостоятельно.

Ниже на фото контакты внутки корпуса.

В схеме зарядного устройства нет понижающего трансформатора, его роль играет обычный резистор. Далее как обычно парочка выпрямляющих диодов, пара конденсаторов для выпрямления тока, после идет дроссель и наконец стабилитрон с конденсатором завершают цепочку и выводят пониженное напряжение на провод с разъемом к мобильному телефону.

В разъеме всего два контакта.

КОММЕНТАРИИ

У Сименса зарядные устройства с блоком питания импульсного типа, в статье же плата описана как параметрический блок питания. Это в корне не верно. Писал не профессионал. Цена статьи — нуль.

зарядка оригинально стоить дорого такаяже китайская 50 рублей а в закупке 20 !
купил дешевый телефон купить дешевую зарядку

Склеенные зарядки, блоки питания разбираю аккуратным постукиванием по корпусу в местах склеивания резиновой киянкой. Корпус лежит на наковаленке.

Полностью согласен с Александром на счет не верного описания, но фото разобраной зарядки могут быть интересными для тех кто понимает.

. как говорил Куравльов в извесном фильме. «ну и дураааак».Хули пишеш, если ен бычиш?

Хорошо было бы написать номиналы всех резисторов или хотя R13 и R16

Спасибо за статью. Изложено доступно и понятно. Отремонтировала зарядку. Оказывается отвалилась какая-то железочка, я ее вставила и ОК!

Людмила№7 | 20.12.2017 14:38
Спасибо за статью. Изложено доступно и понятно. Отремонтировала зарядку. Оказывается отвалилась какая-то железочка, я ее вставила и ОК!
Оказывается как легко (благодаря этой статье) ремонтировать зарядные устройства ;)))

Такой пароход врятли поплывёт, но детям будет интересно его складывать.

Наиболее часто используются мобильные телефоны и случается, что зарядка в них заканчивается в самый неподходящий момент. Как найти выход из такой ситуации, какое приобрести портативное приспособление, чтобы оно действовало надежно и безотказно?

Где купить такое портативное устройство?

Чаще всего карманный аккумулятор можно приобрести в интернет-магазинах, там всегда есть в наличии качественное и надежное портативное устройство Power Bank. На сайтах магазинов часто бывают интересные акции и предложения, цвет и дизайн изделий может отличаться от тех, которые размещены на фото. Данное мобильное зарядное устройство станет незаменимым предметом для многих людей, которые по максимуму используют свои смартфоны.

Зарядка смартфонов: история, факты, мифы

Сегодня рядовой смартфон щеголяет фантастическими возможностями. Расстраивает лишь одно — аккумулятор, которого едва хватает на день активной работы! В этом посте мы расскажем о том, как и почему эволюционировали источники питания в мобильных телефонах и что представляют собой технологии быстрой зарядки аккумуляторов. А заодно развеем несколько застарелых мифах о «правильном» обращении с батареями.

Привет, Хабр! Мы Anker, и это наш первый, но далеко не последний пост в хабраблоге. Если кто-то ещё не знает, Anker — крупнейший в мире производитель зарядных устройств для мобильной техники для продажи в ритейле, основанный бывшим инженером Google Стивеном Янгом. Однако одними зарядками наше портфолио не ограничивается. Под маркой Anker выпускаются разнообразные USB-кабели и пауэрбанки, наушники и портативные колонки, USB-хабы, док-станции и даже роботы-пылесосы! Причем всё это наши собственные разработки. Мы не занимаемся перемаркировкой чужих продуктов. В штате Anker состоят сотни инженеров, занятых реальными исследованиями, разработкой и испытаниями новых продуктов. 

В этом блоге мы будем рассказывать о технологиях через призму нашей специализации, поделимся знаниями и инсайдами от международной команды Anker. Гарантируем, что никакой навязчивой рекламы и маркетинговых заявлений вы здесь не встретите. А прямо сейчас мы совершим маленький экскурс в историю зарядки мобильных телефонов (наша любимая тема). Как заряжались первые мобильники, как работают технологии быстрой зарядки и почему мифы об аккумуляторах давно пора забыть — рассказываем здесь и сейчас.

Батареи в телефонах позавчера, вчера и сегодня

История батарей для телефонов начинается в далеких 1940-х годах, когда в автомобилях полиции города Сент-Луис, шт. Миссури, появились радиотелефоны. Они питались от автомобильного аккумулятора, одного полного заряда которого хватало примерно на шесть коротких звонков. Заряжался автомобильный аккумулятор от включенного мотора автомобиля. Несколько десятилетий мобильные телефоны оставались дорогим аксессуаром премиальных автомобилей бизнес-класса — электроника той эпохи была настолько требовательна к силе тока, что ни один из компактных аккумуляторов не мог её запитать.

Первый автомобильный радиотелефон 1946 года выпуска. С одной стороны, прогрессивные беспроводные технологии. С другой, дисковой набор номера. Источник: Daderot / Wikipedia

Так продолжалось до 1973 года, когда появился первый по-настоящему портативный сотовый телефон Motorola, получивший впоследствии имя DynaTAC 8000X (вышел в продажу только в 1983 году). Телефон довольствовался никель-кадмиевым аккумулятором из шести ячеек общей ёмкостью 500 мА·ч. Одного заряда хватало на 30-40 минут разговора (в зависимости от силы сигнала с базовой станции).

Зарядное устройство для DynaTAC 8000X имело функцию капельной подзарядки — это питание уже заряженной батареи низкими токами для компенсации её саморазряда, чем очень грешат никель-кадмиевые батареи. На восстановление заряда телефона с нуля требовалось 10 часов. Для самых торопливых бизнесменов Motorola предлагала особую быструю зарядку — док-станцию массой 2 кг, которая могла зарядить аккумулятор DynaTAC 8000X всего за час! При этом телефон почти не нагревался, а батарея не деградировала. Фактически быстрая зарядка телефонов появилась не «вчера», а 37 лет назад.

Первый портативный телефон Motorola DynaTAC 8000X и опциональная 2-килограммовая быстрая зарядка для него. Источник: Redrum0486 / Wikipedia, Redfield-1982 / DeviantArt

Пока в первой половине 1990-х мобильники осваивали новые компактные никель-металлогидридные батареи, на рынке аккумуляторов незаметно произошла настоящая революция: в 1991 году Sony выпустила первую литий-ионную батарею, шедшую в комплекте с пленочной видеокамерой CCD-TR1. Литий-ионные аккумуляторы превосходили предшественников по сроку жизни и энергетической плотности. Помимо этого, в них отсутствовал «эффект памяти», что наконец дало покупателям портативной электроники возможность по-новому заряжать свою технику — не дожидаясь полной разрядки батареи и не заряжая её до конца.

С приходом литий-ионных аккумуляторов время работы телефонов в режиме ожидания возросло до дней и даже недель против одного-двух дней ранее. Эпоха «прожорливых» карманных персональных компьютеров (КПК) и тем более смартфонов ещё не пришла, поэтому подзарядка телефона раз в неделю была обычным делом — необходимости в «быстрой» зарядке просто не было. Но прогресс не стоял на месте, и в конце 1990-х годов в продажу поступили литий-полимерные аккумуляторы. Первым телефоном с литий-полимерной батареей стал легендарный Ericsson T28 1999 года выпуска.

Ericsson T28 впечатлял своей «худобой» — всего 15,2 мм в толщину, что по тем временам было очень мало. Благодарить за это стоило новый литий-полимерный аккумулятор. Источник: Holger.Ellgaard / Wikipedia

Это был не новый тип батарей, а лишь небольшой апгрейд литий-ионных ячеек: жидкий электролит в них заменили на твёрдый или гелеобразный, что увеличило энергетическую плотность. Но повышенная энергоплотность дала возможность делать более тонкие аккумуляторы с прежней ёмкостью. Или более ёмкие в прежних размерах. Ёмкость батарей заметно увеличилась, а вот скорость их зарядки не изменилась. В комплекте со смартфонами чаще всего шли максимально дешёвые ЗУ с выходной мощностью около 5 Вт, которым требовалось до трёх часов на восполнение заряда ёмкого аккумулятора. Даже если пользователи покупали адаптеры с мощностью 10 Вт, контроллер питания смартфонов не всегда соглашался подавать на батарею такую мощность, оставаясь верным безопасному профилю 5 В / 1 А. Необходимость заряжать смартфон в течение мучительно долгих нескольких часов заставила шестерёнки прогресса шевелиться — в начале 2010-х годов производители мобильных устройств активно искали способы быстрой подзарядки аккумуляторов. И таки нашли.

Быстрая зарядка: будущее, которое наступило

В конце ХХ века на зарядку телефона в среднем уходило полтора-два часа, но мобильные телефоны работали на одном заряде по несколько дней. Смартфон с огромной для начала 2010-х годов ёмкостью батареи 2000 мА·ч мог быть посажен «в ноль» меньше чем за день — спасибо требовательным играм, потоковому видео и быстрому мобильному интернету. 

Так называемая «медленная» зарядка через USB по стандарту USB Battery Charging допускает повышение силы тока зарядного устройства до 2 А при напряжении 5 В, но даже два часа на подзарядку большого смартфона — это слишком долго. 

Пожалуй, самый знаменитый блок питания для смартфонов — 5-ваттный зарядник из комплекта iPhone. Из-за малой мощности и проистекающей из этого бесполезности ЗУ со временем перешло в разряд «электронного мусора». В итоге Apple убрала его из комплекта iPhone и Apple Watch. Источник: Apple

В 2012 году был принят стандарт USB Power Delivery, который регламентировал передачу через интерфейс USB напряжения до 20 В и токов до 5 А. Правда, для высоких мощностей требуются высококачественные сертифицированные кабели. На основе спецификаций Power Delivery производители чипов принялись разрабатывать собственные решения для быстрой зарядки смартфонов. Раньше всех это удалось сделать телекоммуникационному гиганту Qualcomm, чей протокол Quick Charge 2.0 стал усовершенствованной версией Power Delivery — в отличие от родительского стандарта, Quick Charge 2.0 работал с любыми кабелями и разъемами Micro-USB 2.0.

Принцип работы Quick Charge 2.0 заключался в поэтапной подаче на аккумулятор повышенного вплоть до 12 В напряжения при постоянном токе до тех пор, пока не зарядится примерно половина батареи. После этого напряжение спадает и скорость зарядки уменьшается, что снижает перегрев смартфона и аккумулятора вместе с ним.

Сейчас актуальна уже пятая версия Quick Charge: Qualcomm обещает зарядить смартфон до 50% за 5 минут и до 100% за 15 минут. Всё потому, что Quick Charge 5.0 предусматривает передачу мощности на смартфон вплоть до 100 Вт. Причём без перегрева аккумулятора — смартфон будет разогреваться не выше чем до 40 °C.

Qualcomm Quick Charge — закрытый лицензируемый стандарт. Он поддерживается только системами-на-чипе Qualcomm Snapdragon, на которых, впрочем, построено порядка 40% современных Android-смартфонов. Также Quick Charge должен поддерживаться зарядным устройством. Добавление Quick Charge в блок питания сказывается на его цене совсем незначительно. Блоки питания с этой технологией обязательно помечаются логотипом с молнией, а сам зарядный порт выделяется цветом.

В Anker PowerPort Speed 5 два разъёма поддерживают Qualcomm Quick Charge — они выделены синим цветом и сопровождаются логотипом технологии (на другом боку ЗУ). Источник: Anker

На основе Quick Charge другими компаниями были разработаны как бы собственные, но полностью совместимые технологии быстрой зарядки: Motorola TurboPower, Xiaomi Mi Fast Charging, Samsung Adaptive Fast Charging, Asus BoostMaster и Vivo Dual-Engine Fast Charging. По сути, они ничем не отличаются от Quick Charge кроме имён, и потому прекрасно работают в паре с блоками питания с поддержкой Quick Charge. 

В противовес зарядке повышенным напряжением право на жизнь заслужил и другой подход — зарядка аккумуляторов повышенными токами при обычном напряжении в 5 В. По этому пути, например, пошла китайская BBK Electronics, которой принадлежит бренд OPPO. Технология VOOC (Voltage Open Loop Multi-step Constant-Current Charging) подаёт на смартфон стандартное для USB напряжение 5 В, но с током не менее 4,0 А. Третья версия VOOC принесла поддержку токов до 5,0 А, а четвёртая версия — до 6,0 А. VOOC под другими именами пришла в смартфоны других брендов BBK Electronics: OnePlus Dash Charge, Vivo Super FlashCharge и Realme Dart Charge. 

Маленькие зарядные устройства на 5 Вт из комплекта iPhone за ненадобностью часто даже не вынимают из коробки. Anker PowerPort III Nano при схожих размерах заряжает iPhone с максимальной для него мощностью 18 Вт.  Источник: Anker

VOOC и её аналоги работают в паре со специальными аккумуляторами, поделенными на секторы. Батарея с поддержкой этой технологии несёт восемь контактных площадок, через которые параллельно ведётся зарядка нескольких секторов одной батареи.

Так как напряжение заряда через VOOC стандартное, телефону нет нужды снижать его для подачи на аккумулятор, а значит контроллер не будет заниматься понижением, выделяя вредное для батареи тепло. То есть с точки зрения здоровья аккумулятора VOOC более безопасна, чем Quick Charge. Ещё одним преимуществом оказалось то, что при использовании смартфона во время зарядки по VOOC он не перегревается. А вот аппараты с Quick Charge до версии 5.0 лучше не использовать во время подзарядки, иначе смартфоны начинают греться и контроллер питания в целях безопасности снижает напряжение и замедляет зарядку.

VOOC выглядел слишком хорошо до тех пор, пока пользователь не узнавал, что для работы технологии необходим специальный кабель с более толстыми жилами для передачи высоких токов и дополнительным сигнальным контактом на коннекторе. 

Для работы технологии быстрой зарядки OPPO VOOC и её аналогов необходим вот такой нестандартный кабель. Кабели со штекером USB-C вместо Micro-USB 2.0 тоже несут дополнительный пин. Источник: AliExpress

Anker PowerIQ — один стандарт, чтоб править всеми

Как вы понимаете, комплектные зарядные устройства к смартфонам всегда поддерживают одну технологию быстрой зарядки (ну, и её «копии»). Если вы являетесь счастливым обладателем гаджетов от разных компаний, например, Apple iPad Pro с Power Delivery, Samsung GALAXY S9 с Adaptive Fast Charging, то зарядка от одного гаджета будет заряжать другой гаджет в медленном режиме. 

Для «зоопарка» устройств от разных брендов полезно купить один универсальный адаптер с несколькими выходами для одновременной зарядки всех гаджетов — такой, чтобы зарядное устройство понимало, с каким стандартом быстрой зарядки работает подключенный гаджет, и начинало зарядку согласно этому стандарту. 

А вот вам памятка. В этой таблице собраны спецификации самых популярных технологий быстрой зарядки смартфонов в сравнении со всеми версиями USB. Источник: Anker

Во всех зарядках Anker за это отвечает технология Anker PowerIQ. Например, Anker PowerPort Atom III имеет выходы USB-C и USB-A, каждый из которых отмечен значком PowerIQ 3.0 и PowerIQ 2.0 соответственно. К этим выходам можно подключать смартфоны, планшеты и даже ноутбуки с поддержкой USB Power Delivery, Qualcomm Quick Charge и их аналогами — во всех случаях адаптер выберет максимально допустимый режим питания, будь то 5 В / 2,4 А, 9 В / 2 А или даже 12 В / 1,5 А.   

Незаменимым помощником в таком случае может стать Anker Powerport III Nano 20W. Это самое тонкое и лёгкое зарядное устройство в линейке Anker. Новинка подойдёт практически к любому устройству Apple и Android и избавит от необходимости иметь персональное ЗУ для каждого гаджета. Оно оснащено одним единственным портом USB-C, способным выдавать до 20 Вт энергии с использованием стандарта Power Delivery. Инженеры Anker Innovations уместили 20Вт в адаптер размером 2,74 х 3,00 см, что сопоставимо с размером 5 рублевой монеты.

В каждом зарядном устройстве Anker с технологией PowerIQ есть чип, который связывается с подключенным гаджетом и выбирает наиболее эффективный для него протокол питания. Например, PowerIQ 3.0 работает с Power Delivery, Quick Charge и Apple Fast Charging. При подключении смартфона чип PowerIQ отправляет команды, которыми предлагает смартфону по очереди поддерживаемые протоколы питания. Если смартфон отвечаёт, что может работать с Power Delivery или Quick Charge, зарядное устройство Anker передаёт данные о поддерживаемом выходном напряжении и токе. Смартфон выберет из предложенных оптимальный для себя режим питания и отправит команду об этом в зарядное устройство. После этого ЗУ Anker будет регулировать напряжение в соответствии с выбранным профилем, а смартфон — потреблять ток в соответствии с протоколом.

Anker PowerPort Atom III может зарядить хоть смартфон, хоть ноутбук, причём с максимально возможной для них скоростью. На выход USB-C подаётся 45 Вт, а на USB-A 15 Вт, причём одновременно. Источник: Anker

Несколько мифов о зарядке аккумуляторов

Пользователи смартфонов до сих пор спорят в интернете о вреде быстрой зарядки для аккумуляторов. Одни упирают на то, что любое отклонение от годами проверенного сочетания 5 В / 2 А (10 Вт) вредит батарее, другие приводят результаты исследований, доказывающих, что подача на телефон мощности даже в 30 Вт если и влияет на здоровье аккумулятора, то крайне незначительно. Этот и ещё несколько мифов о зарядке аккумуляторов мы сейчас безжалостно разгромим.

Конечно, высокие токи заряда и разряда не идут батареям на пользу. Но стоит ли опасаться заряжать гаджет таким образом или негативный эффект от этого если и проявится, то ближе к концу жизни самого смартфона? Ежедневная зарядка в самом щадящем режиме (5 В / 1 А) уменьшит ёмкость литий-полимерной батареи примерно на 10-15% за 400 циклов, что соответствует одному-полутора годам использования устройства. По достижению 500 циклов батарею телефона рекомендуется менять, так как по мере старения ёмкость элемента питания падает не линейно, а по экспоненте. 

Влияние быстрой зарядки на износ аккумулятора было проверено специалистами SLAC National Accelerator Laboratory (лаборатория при Стэнфордском университете) еще в 2014 году. Результаты исследования показали, что состояние анода и катода не меняется в зависимости от скорости зарядки аккумулятора. В 2020 году сотрудники сайта DDay.it устроили стресс-тест для смартфона OPPO Find X2 Pro с технологией VOOC. В течение полутора месяцев телефон заряжали адаптером мощностью 65 Вт, за время испытания аккумулятор пережил 248 циклов. Для быстрой разрядки в телефоне создавали искусственную предельную нагрузку, от которой устройство нагревалось до вредных 44 °C. В конце эксперимента батарея потеряла порядка 15% ёмкости, хотя изначально предполагалось, что деградация составит до 35%. Если бы не высокие нагрузки и опасная для аккумулятора температура, падение ёмкости было бы ещё меньше.

Удивительно, что даже в 2020 году среди неопытных пользователей смартфонов гуляют застарелые мифы о «правильной» зарядке. Например, некоторые до сих пор после покупки телефона проводят «раскачку» батареи, несколько раз заряжая устройство до конца и разряжая его до нуля, как это рекомендовалось в начале 1990-х для никель-металлогидридных ячеек. Это якобы помогает задействовать всю ёмкость нового аккумулятора, и если этого не сделать, то смартфон, мол, будет разряжаться раньше, чем должен. Кто-то также называет этот процесс «калибровкой контроллера питания».

На самом деле литий-ионным батареям не нужна никакая «тренировка» перед началом использования устройства, несколько циклов полной зарядки и разрядки вообще никак не повлияют на ёмкость батареи и ни на минуту не увеличат возможное время автономной работы. Контроллер прекрасно знает, с какой ёмкостью ему предстоит работать, да к тому же иногда сам, без участия пользователя, проводит калибровку по мере деградации батареи.

Вырезка из инструкции к Motorola StarTAC. В ней ясно прописано, что никель-металлогидридную батарею перед началом использования надо «раскачать». Телефон также комплектовался литий-ионными батареями, но об их «раскачке» в инструкции ни слова

Легенда о важности «раскачки» аккумуляторов до сих пор питает миф об эффекте памяти. Сам по себе эффект памяти, когда ёмкость элемента теряется из-за частых подзарядок не до конца разряженной батареи, действительно существует. Вот только и ранние литий-ионные, и современные литий-полимерные элементы питания этим эффектом практически не обладают (его проявление ничтожно мало). Эффекту памяти подвержены устаревшие никель-кадмиевые и в меньшей степени никель-металлогидридные аккумуляторы, которые не используются в гаджетах с конца 1990-х годов. 

Эффект памяти проявляется из-за укрупнения кристаллов рабочего вещества никель-кадмиевого аккумулятора. Чем крупнее кристаллы, тем меньше общая площадь поверхности. Чем меньше площадь, тем меньше ёмкость батареи. В литий-ионных аккумуляторах укрупнения кристаллов не происходит. На схематичном изображении показаны слева здоровый электрод, а справа электрод с выросшими кристаллами. Источник: Anker

Третий миф гласит, что смартфоны нельзя оставлять подключенными к зарядному устройству надолго, например, на ночь — будто бы батарея перезаряжается сверх меры, отчего теряет ёмкость и даже может загореться. В принципе, в начале 1990-х такое мнение ещё имело право на жизнь, но сейчас, в эпоху литий-ионных батарей с контроллерами нет вообще никакой разницы, как долго вы держите смартфон подключенным к розетке. Затем и придуман контроллер питания, чтобы не допускать перезаряда. Когда аккумулятор заряжен, контроллер видит это и переходит в режим сбережения заряда, снижая потребляемый ток до околонулевых значений.

 * * *

Ёмкость аккумуляторов мобильных телефонов за четверть века выросла в прямом смысле на порядок, как выросли и «аппетиты» гаджетов. Прогресс в области элементов питания движется не так быстро, как в области графических процессоров или памяти, однако нынешние литий-полимерные аккумуляторы — это настоящее чудо, требующее лишь качественного питания. 

Чтобы раскрыть потенциал батареи полностью, наслаждаться безопасной и быстрой зарядкой, следует подобрать хорошее зарядное устройство — комплектные адаптеры смартфонов из экономии чаще всего отвечают только минимальным требованиям для зарядки. Вдвойне разумно завести дома многопортовый универсальный зарядный блок, работающий с несколькими протоколами быстрой зарядки и имеющий выходы USB-A и USB-C для самой современной и устаревающей техники.

В наше время у каждой семьи в пользовании находится большое количество электронных устройств. Телефоны, смартфоны, фонарики, планшеты, игрушки для детей всех возрастов и многие другие бытовые приборы нуждаются в питании от переносных источников тока: батареек или аккумуляторов.

Источники питания создаются для длительной эксплуатации, но могут быстро выйти из строя по неосторожности. Чтобы максимально использовать заложенный в них ресурс производителя рекомендуем ознакомиться с особенностями работы аккумуляторов различных конструкций, правилами их зарядки и безопасного обращения.

Самым нетерпеливым читателям можно сразу перейти к правилам зарядки, рекомендуемым заводом. Они приведены в конце. Однако, последовательное прочтение материала позволит лучше понять их особенности и правильно применять на практике.

Как устроен и работает аккумулятор

Весь широкий ассортимент аккумуляторной продукции работает по единому принципу преобразования энергии химических процессов в электрическую. Для ее протекания создана специальная конструкция.

Принципы устройства аккумулятора

Герметичный сосуд, который называют банкой, заполняют электролитом. В него помещают две отделенные друг от друга пластины из разных металлов, именуемых электродами. На них образуется разность электрических потенциалов, которая способна совершать полезную работу.

Для повышения мощности энергии банки с пластинами делают увеличенных размеров или подключают параллельными цепочками. Чтобы поднять выходное напряжение их соединяют последовательно. Такие конструкции называют аккумуляторными батареями.

Классификация

По видам электролита аккумуляторы делят на:

• жидкостные;
• гелевые.

По конструктивным особенностям жидкостные аккумуляторы разделяют на:

• кислотные;
• щелочные;
• солевые.

Конструкции кислотных аккумуляторов используются относительно редко. Они могут встретиться в бюджетных моделях фонариков, где работают совместно с зарядным устройством.

Аккумуляторы щелочного типа, как правило, имеют повышенные габариты. Раньше их применяли для освещения в переносных фонарях, но сейчас подобные конструкции не удобны для работы и перестали применяться.

В мобильных устройствах для домашнего применения популярны модели аккумуляторов:

• свинцово-кислотных (Pb+H₂SO₄);
• никель-кадмиевых (Ni-Cd);
• никель-цинковых (Ni-Zn);
• никель-металл-гидридных (Ni-Mh);
• литий-ионных (Li-ion);
• литий-полимерных (Li-Pol)

Конструктивные особенности различных моделей

Типовое устройство батареи аккумуляторов, состоящей из отдельных банок с набором вставленных в них положительных и отрицательных пластин, последовательность их расположения можно наблюдать на примере кислотной аккумуляторной батареи.

Конструкции цилиндрических или «пальчиковых» моделей представлены разрезанным видом для литий-ионного аккумулятора с поясняющими надписями для каждого слоя.

Внешний вид аккумуляторов

Габариты и форма источников тока создаются для удобного их расположения в гнездах мобильных устройств, надежного питания потребителей, возможности быстрой зарядки.

Аккумуляторы могут иметь форму цилиндра или таблетки, как показано на фотографии для распространенных никель-кадмиевых устройств, которые собираются в блоки специальными перемычками.

Когда по условиям эксплуатации предпочтительнее получать питание от единого блока, то создают общий корпус. В него встраивают отдельные пальчиковые элементы, которыми за счет их параллельного и последовательного подключения, обеспечивают выходные характеристики по току и напряжению.

Такой принцип заложен в создание батареи аккумуляторов для ноутбука.

Для малогабаритных мобильных устройств создаются аккумуляторы в форме небольшого параллепипеда с закругленными краями. На одной из торцевых сторон у него смонтированы латунные площадки, обеспечивающие создание электрического контакта для источника и потребителей тока.

Как работает аккумулятор

Принцип преобразования химической энергии в интересующую нас электрическую поясняет картинка.

Между двумя рядом расположенными веществами с подобранными свойствами протекает окислительно-восстановительная химическая реакция. Она сопровождается выделением электронов и ионов, которые при движении, как известно, образуют электрический ток.

Чтобы движущиеся заряды создавали электрические потенциалы, а не просто выделяли тепло в окружающую среду при смешивании окислителя с восстановителем, необходимо создать для этого условия.

Этим целям служат:

• анод (положительный заряд), осуществляющий окислительную реакцию;
• катод, восстанавливающий вещество;
• электролит, проводящий ток во время диссоциации рабочей среды на катионы и анионы.

Анод с катодом размещают в отдалённых сосудах, которые соединяются солевым мостиком. По нему движутся анионы и катионы, создавая внутреннюю цепь аккумулятора. Внешняя же цепочка образуется подключением потребителя ко входу, например, вольтметра или другой нагрузки.

На аноде и катоде постоянно происходит переход электронов и ионов в электролит и обратно. Во внутренней цепочке идет движение зарядов через солевой мостик, а во внешней протекает ток с анода к катоду.

Этот принцип является базовым для заряда и разряда всех моделей химических источников тока.

Как работает никель кадмиевый аккумулятор

Существует всего два вида работы:

1. разряд;
2. заряд.

Можно выделить еще режим хранения, но правильнее его отнести к разряду, который стараются максимально ограничить, хотя полностью избежать его не получается.

Цикл разряда

Накопленная на электродах энергия при подключении к ним нагрузки создает электрический ток во внешней цепи.

Анодом в никель-кадмиевом аккумуляторе работают окислы никеля с включениями частичек графита, снижающими общее электрическое сопротивление. В качестве катода используют губчатый кадмий.

Во время разряда происходит выделение молекул активного кислорода из состава окислов никеля, которые поступают в электролит и дальше на кадмий, окисляя его.

Цикл заряда

Его принято проводить при снятой нагрузке. Тогда можно использовать меньшую мощность зарядного устройства.

Полярность клемм у зарядного и аккумулятора должно совпадать, а внешняя мощность превосходить внутреннюю. Тогда под действием постороннего источника внутри аккумуляторной банки формируется ток с направлением, обратным разряду.

Он переориентирует ход химических процессов в емкости банки, обогащает анод кислородом и восстанавливает кадмий на катоде.

Как работает литий-ионный аккумулятор

Углеродный анод и катод из оксидов металла, содержащих литий, например, состава LiMn₂O₄, погружены в органический электролит.

В нем движутся положительно заряженные ионы Li+. Сам литий при этом не переходит в металлическое состояние, а создается обмен его ионов между электродными пластинами. По этой причине аккумуляторы называют литий-ионными.

Цикл заряда

Ионы лития изымаются (процесс деинтеркаляции) из содержащего литий катода и внедряются в анод (интеркаляция).

Цикл разряда

Перемещение ионов идет в обратном заряду направлении, а электроны от анода движутся к катоду и образуют электрический ток.

Если сравнить принципы работы аккумулятора любой конструкции, то можно наблюдать общую закономерность перемещения ионов между электродами по внутренней цепи и электронов по внешней при создании схем заряда и разряда.

Эксплуатационные характеристики аккумулятора

Рабочее напряжение

Его величину определяют на разомкнутых клеммах вольтметром при оптимальном заряде. В процессе работы оно постепенно снижается.

Емкость АКБ

Характеристика, показывающая количество тока в миллиамперах или амперах, которое способен выдать аккумулятор за промежуток времени, выраженный в часах.

Мощность

Параметр, учитывающий способность АКБ совершить работу в единицу времени.

Как работает зарядное устройство аккумуляторов мобильных устройств

Сейчас все дорогие электронные устройства снабжаются собственными приборами питания и зарядки.

Для восстановления рабочих характеристик аккумуляторов, используемых индивидуально, выпускаются отдельные зарядные устройства. К ним прилагаются инструкции и таблицы с указанием рекомендованной продолжительности технологического цикла.

Такие модели обычно выдают стабилизированное напряжение на клеммы аккумулятора, у которого при зарядке постепенно меняется электрическое сопротивление, влияющее на величину протекающего тока. Поэтому подобные рекомендации носят усредненный характер.

Формы токов, создаваемые зарядными устройствами

Для зарядки аккумуляторов могут использоваться не только постоянные токи, но и многих других видов, которые решают специфические задачи.

Чтобы обеспечить их протекание создают различные электронные схемы, которые выдают на клеммы аккумулятора напряжение соответствующего вида.

Принципиальные схемы зарядных устройств

Ввиду их разнообразия приведем для примера некоторые типовые решения.

Схема создания постоянных токов

За счет трансформатора понижается напряжение. Его гармоника выпрямляется диодным мостом и пульсации сглаживаются конденсатором высокой емкости.

На выход в аккумулятор поступают токи постоянной величины.

Схема создания пульсирующих токов

Удалив из предыдущей цепочки конденсатор получаем пульсации напряжения на клеммах аккумулятора, которые формируют токи аналогичной формы.

Схема создания пульсирующих токов с промежутком

Заменив диодный мост единичным диодом получаем пульсации токов повышенной частоты в два раза.

Сервисные зарядные устройства

За счет усложнения внутренней электрической схемы создаются различные дополнительные функции для зарядных устройств.

Рекомендации производителей по зарядке аккумуляторов

Во всех расчетах величины зарядного тока Iз в амперах за базовое значение принимается эмпирическое соотношение, отсчитываемое в процентах от значения емкости С, выраженной ампер-часами.

Однако для определенных моделей производитель может указать ток зарядки сразу в числовом выражении амперами, которое не соответствует этому правилу. Понятно, что у него есть для этого серьёзные основания.

Свинцово кислотные АКБ

Принято для зарядки использовать токи, составляющие 10% или 0,1 от емкости С. Их записывают 1С.

Для этих аккумуляторов напряжение на единичной банки не должно превышать 2,3 V, что следует учитывать при зарядке батареи, чтобы не превышать критическую величину.

Набор емкости кислотных аккумуляторов после достижения 90% номинальной величины идет по экспоненте. Поэтому дальнейшую зарядку выполняют уменьшенными токами с контролем напряжения на банках, что увеличивает продолжительность процесса.

Свинцово кислотные АКБ нуждаются в периодическом проведении контрольного тренировочного цикла с полным разрядом и зарядом.

Щелочные АКБ

Для них принято ток заряда поддерживать на уровне 25% от емкости или 0,25С.

Никель-кадмиевые модели аккумуляторов

Оптимальная температура для зарядки, как и для работы, в пределах +10÷30^ОС. При ней лучше происходит поглощение кислорода на катоде.

Аккумуляторы цилиндрической формы смонтированы плотной намоткой электродов в рулон. Это позволяет эффективно заряжать их токами в широких пределах 0,1÷1С. Стандартный режим предусматривает токи 0,1С и время 16 часов. На каждом элементе напряжение поднимается с одного до 1,35 V.

Если в зарядное устройство вмонтирована система контроля перезаряда, то применяют повышенные токи постоянной формы величиной 0,2÷0,3С. Это позволяет снижать время зарядки до 6 или 3-х часов. Даже допустим перезаряд в пределах 120÷140%.

Характерный недостаток никель-кадмиевых АКБ — эффект «памяти» или обратимая утеря емкости, которая проявляется при нарушениях технологии заряда, а точнее после начала подзарядки аккумулятора с не полностью израсходованной емкостью.

Аккумулятор «запоминает» границу оставшегося резерва и при последующем разряде на нагрузку сокращает свой ресурс при ее достижении. Эту особенность учитывают при эксплуатации, а для хранения Ni-Cd АКБ их переводят в режим полного разряда.

Никель-металл-гидридные модели аккумуляторов

Они создавались для замены никель-кадмиевых АКБ, лишены эффекта памяти, обладают повышенной емкостью. Но, при подготовке к работе после месячного или более срока хранения, требуется проведения цикла полного разряда с последующей зарядкой. Выполнив 3÷5 таких циклов можно увеличить рабочую емкость.

Для хранения этих аккумуляторов осуществляют перевод их емкости в 40% от номинальной величины.

Зарядка производится по технологии 0,1С для никель-кадмиевых АКБ, но с контролем температуры. Ее превышение более 50^ОС недопустимо. Сильный нагрев возникает в конце цикла, когда протекание химических реакций замедляется.

По этим причинам для никель-металл-гидридных аккумуляторов создаются специализированные устройства зарядки с встроенными датчиками температуры.

Никель-цинковые модели аккумуляторов

Напряжение одной банки равно 1,6 V. Сила зарядного тока 0,25С. Время заряда 12 часов. Эффект памяти отсутствует. Рекомендуемый предел достижения емкости при заряде — 90% от номинальной.

Нельзя нагревать более 40^ОС. Ограниченный ресурс — в три раза короче, чем у никель-кадмиевых АКБ.

Литий-ионные модели аккумуляторов

Оптимальная зарядка выполняется постоянным током в два этапа с величиной:

1. 0,2÷1С с напряжением 4÷4,2 V в первые 40 минут;
2. поддержанием постоянного напряжения на банке 4,2 V до окончания цикла.

Допустима зарядка током 1С за время 2÷3 часа.

Ресурс литий-ионных аккумуляторов снижают:

• зарядное напряжение, большее 4,2 V;
• перезаряд, сопровождающий скопление лития на катоде и выделение кислорода на аноде.

В результате происходит бурный выброс тепловой энергии, повышение давления в корпусе, разгерметизация.

В целях повышения безопасности при эксплуатации производители этих АКБ применяют одно или несколько мер защиты при заряде:

• схему отключения зарядного тока при достижении температуры в корпусе 90^ОС;
• датчик превышения давления;
• систему контроля напряжения при заряде.

Поскольку литий-ионный аккумулятор работает и заряжается внутри дорогих электронных устройств, то к его зарядке следует относиться аккуратно, применять только специализированные зарядные устройства.

Особенности зарядки по глубине разряда

Влияние глубины разряда емкости Li-ion аккумуляторов на ресурс работы
Степень разряда аккумулятора от заводской емкости	Ориентировочное число циклов работы
0,1С	4700
0,25С	2500
0,5С	1500
1С	500

Особенности зарядки по температуре

Влияние температуры на потерю емкости Li-ion аккумуляторов
Температура аккумулятора в градусах Цельсия	Потеря емкости в год при среднем уровне заряда 40÷80% (рекомендуемые случаи)	Потеря емкости в год при среднем уровне заряда 100% (типовые случаи)
60	25%	40% (за квартал)
40	16%	35%
25	5%	20%
0	2%	6%

Правильный выбор этих параметров позволяет значительно продлить ресурс эксплуатации литий-ионных АКБ.

Литий-полимерные модели аккумуляторов

К ним подходят все правила эксплуатации, разработанные для литий-ионных моделей. Но, поскольку в них отсутствует жидкий электролит, а используется гелеобразный, то при перезарядке либо перегреве исключается взрыв корпуса, который может только раздуться.

Понимание принципов того, как работает аккумулятор и зарядка для мобильных устройств поможет продлить ресурс ваших гаджетов, эксплуатировать их надежно и безопасно.

Для закрепления материала предлагаем посмотреть видеоролик владельца Admiral134 «Как правильно использовать литий-ионные аккумуляторы».

Вам сейчас удобно задать вопрос в комментариях и переслать этот материал друзьям в соц сети.

Мои бабушка с дедушкой приучили меня к порядку с самого детства. С тех пор я тщательно проверяю всё перед выходом из дома, в том числе, электроприборы: всегда вытаскиваю из розетки оставленные зарядки и даже отключаю чайник. Мнительность? Возможно. На днях я выходил из дома и снова повторил привычный ритуал, но задумался, а есть ли в этом смысл? Моя мама постоянно оставляет зарядки в розетках и даже телефон, который уже заряжен — ничего плохого-то и не случилось. Я досконально разобрался в этом вопросе и понял, что не все так просто. Делаете то же самое на автомате? Тогда вот вам небольшой разбор, можно ли оставлять зарядку в розетке.

Как работает зарядное устройство для телефона

Мой дедушка всегда говорил, что торчащий из розетки зарядник потребляет электроэнергию. Конечно же, я в это не верил, но время все расставило по своим местам: расход действительно есть как и у любых электрических устройств. Импульсный источник питания имеет регулятор напряжения, в котором работают несколько компонентов вне зависимости от нагрузки. Это называется «ток покоя» — минимальная нагрузка по мощности. В источники питания эти цифры варьируются от 1 до 20% максимальной мощности.

Многое зависит и от самого адаптера, от его качества и конструкции. Именно поэтому мы всегда отбираем для вас только самые проверенные варианты. Некоторые адаптеры предусматривают ограничение потребляемой мощности — не более 1 Вт в режиме бездействия. Другие переходят в режим физического отключения, даже когда смартфон заряжен.

Коллеги пишут: Безопасно ли заряжать телефон в машине?

Сколько электроэнергии расходует зарядка телефона

Зарядка, оставленная в розетке, потребляет вхолостую от 0,06 мА*ч до 0,33 мА*ч, что само по себе ничтожно мало. Даже в «худшем» случае за год такой адаптер израсходует смешное количество электроэнергии (около 0,3 кВт), что никак не отразится на вашем бюджете. Тем более, к экономии это не имеет никакого отношения. Можете держать в розетке сразу несколько адаптеров и тоже не заметите разницы в увеличении счета за электричество.

Чтение книг, просмотр фильмов и еще 4 вещи, которые не стоит делать на смартфоне

Может ли загореться зарядка от телефона

Я отключаю зарядку из-за того, что боюсь возгорания. В этом есть смысл, когда розетка неисправна. Кроме того, есть шанс, что произойдет резкий скачок напряжения. Да, у современных качественных зарядок есть свой ресурс, который в среднем составляет 50 000 часов, что соответствует 6 годам непрерывной работы. А если отключать зарядное устройство из розетки, то его ресурс только увеличится. Есть ли в этом смысл? Определенно, да.

Несмотря на то, что многие пользователи меняют зарядники чуть ли не каждые полгода из-за того, что он перетирается, расшатывается, есть ответственные ребята, которые аккуратно относятся к аксессуарам. В общем, практический смысл в том, нужно ли убирать зарядку из розетки, все-таки есть.

Подпишитесь на наш Яндекс.Дзен, чтобы не пропустить важные новости из мира смартфонов!

Инструкция к зарядному устройству

МЧС все-таки предупреждает, что электроприборы нужно отключать из сети. Хоть пожары из-за неисправных зарядок случаются не так часто, стоит строго следовать инструкции: производители четко указывают, что в целях безопасности его следует отключать от сети. Да оригинальные зарядные устройства — еще один пункт, которым многие пренебрегают.

Дешевые адаптеры и кабели зачастую созданы из некачественных материалов, а производители таких аксессуаров экономят на их создании. Именно это может быть причиной возгорания: например, во время грозы удар молнии может вывести из строя любой электроприбор, в том числе, и зарядное устройство.

Читайте по теме: 8 привычек, которые убивают ваш смартфон

Почему нельзя оставлять зарядку в розетке

Несмотря на то, что зарядка в розетке без телефона не несет большой опасности, есть простые причины, почему ее стоит убирать.

• Вы можете споткнуться об нее и случайно повредить, не говоря уже о том, что можно выдернуть розетку (и такое бывает);
• Есть риск того, что домашние животные будут ее грызть — из-за такой халатности уже пострадало немало аксессуаров читателей нашего Telegram-чата;
• Всему должно быть свое место в доме. Вы же не храните очки или ноутбук на полу? Зарядник — такое же устройство как и все остальные.

Топовые фишки Яндекс.Станции, о которых вы могли не знать

Как выбрать зарядку для телефона

Если не знаете, как выбрать качественное зарядное устройство, но уверены, что не хотите тратиться на оригинал, обязательно заглядывайте в наши подборки аксессуаров для смартфонов. Мы отбираем только проверенные варианты, которыми и сами пользуемся не первый день. Кроме того, наши коллеги из Telegram-канала «Сундук Али-Бабы» находят классные адаптеры и кабели для смартфонов, проверяют их и публикуют практически каждый день. Обязательно подпишитесь на них, чтобы не пропустить хорошие товары.