С повсеместным внедрением сотовой связи становится актуальным вопрос зарядки аккумуляторов сотовых телефоно. В данной статье также попробуем рассмотреть часто задаваемые вопросы например, что делать, когда в телефоне "садится" батарея? Как правило, что мы знаем - это нужно прежде всего подсоединить сотовый телефон к зарядному устройству и телефон сам все сделает, так что пользователю достаточно лишь взглянуть на индикатор заряда и выключить адаптер из сети, когда процесс зарядки окончится. Но за этой несложной операцией скрывается масса нюансов, которые неплохо было бы знать в общих чертах в дополнение к тому, что известно обычному владельцу телефона, что такое заряд аккумулятора, какое зарядное устройство вам необходимо приобрести и т.д.  И так из чего состоит ЗУ? Разумеется, из зарядного устройства, который часто называют сетевым адаптером. Если быть предельно точным, то ЗУ состоит из этого самого зарядного устройства - адаптера в сочетании со встроенными в телефон электронными схемами, управляющими зарядкой батареи. Блок питания устроен очень просто, и ничего интересного внутри него мы не найдем. БП бывают обычные (для работы от сети переменного тока), автомобильные, трансформаторные, бестрансформаторные и т. д. Они отличаются друг от друга не только внешним исполнением, но и выходными характеристиками. Функция БП заключается в том, чтобы выдавать электрический ток с параметрами, необходимыми для питания внутренних схем ЗУ телефона.
Теперь рассмотрим подробнее то, что скрыто в самой трубке и служит для зарядки его батареи. Стабилизатор напряжения особо интересной вещью не назовешь, но есть то, что лежит в основе всех тонкостей эксплуатации тех или иных типов батарей - схемы, реализующие алгоритмы зарядки аккумулятора. Когда мы вставляем БП в сетевую розетку сети с благой целью зарядить телефон, происходит множество простых и сложных физических процессов. Электрический ток выпрямляется, сглаживается и по кабелю следует в телефон, где попадает на стабилизатор питания. У него есть две определяющие характеристики - минимальное и максимальное напряжение.
Если верхний порог составляет 4В, то, используя БП с выходным напряжением 4,2В, мы рискуем в худшем случае сжечь стабилизатор, а в лучшем - заблокировать его так, что аккумулятор заряжаться не будет. Если напряжение ниже допустимого, это телефону не повредит, но и заряжаться он не будет. Поэтому нужно применять только блоки питания, совместимые с данной моделью телефона. Простейший признак несоответствия - это несовпадение разъемов. Если оно имеет место, от такого БП лучше отказаться, как бы ни был велик соблазн или необходимость.
При использовании "правильного" блока питания телефон начнет инициализацию процесса зарядки, как только появится напряжение на разъеме. При этом проводится проверка типа батареи: если она неисправна, зарядка не произойдет. Анализируются напряжение на клеммах батареи и сила тока, который она пропускает. В момент инициализации индикатор на дисплее телефона начинает двигаться, и это зачастую убеждает пользователя, что процесс зарядки уже пошел. Но нет, сначала управляющая электроника определяет, целесообразно ли заряжать аккумулятор, и только в случае необходимости делает это. Как именно? Просто подводит постоянный ток к контактам? Нет, не так все просто. Поэтому подробнее остановимся на алгоритмах зарядки, а точнее, на их видах.
Для батарей на основе никеля (никель-кадмиевых и никель-металлгидридных) применяется несколько видов зарядки, но всех их объединяет один принцип - обеспечение постоянного значения силы тока: Первый вид зарядки - стандартный, или струйный (trickle). На клеммы батареи подается ток, величина которого равна 0,1 от числового значения ее емкости. Например, для аккумулятора, вмещающего 600 мА/ч, будет выбрано значение 60 мА. При этом постоянно замеряется напряжение на контактах, что позволяет определить момент окончания зарядки: когда батарея заполнится электричеством, напряжение немного возрастет. Сила тока после этого уменьшается до нуля. Ввиду длительности процесса (около 14 ч) такой алгоритм сейчас широко не применяется, хотя и встречается в некоторых настольных зарядных устройствах в качестве режима, продлевающего срок службы батарей. Второй вид - так называемый быстрый заряд. На контакты аккумулятора подается ток, по величине равный от одной трети до полного значения емкости батареи. Контроль ведется так же, как и в предыдущем случае. При таком способе батареи сильно нагреваются, особенно если ток достаточно велик. Поэтому после зарядки, длящейся обычно от 3 до 5 ч, БП лучше сразу отключить. Третий вид зарядки - дельта - V. Контроль состояния батареи ведется путем замера величины V - изменения напряжения на клеммах, сообщающего об окончании зарядки. Обычно значение V принимается равным 10 мВ. Если напряжение упадет на такую величину, схема управления зарегистрирует это и уменьшит ток зарядки до величины, необходимой для компенсации явления саморазряда.
При этом используется контроль температуры: в момент окончания зарядки батарея заметно нагревается, из-за чего срабатывает температурный датчик, встроенный в ее корпус. Ток зарядки устанавливается немного больше, чем в предыдущем случае, - от половины значения емкости батареи до полной ее величины. Этот способ наиболее эффективен для зарядки аккумуляторов, основанных на соединениях никеля, особенно для никельметаллгидридных, ввиду того что они ощутимо нагреваются, но V у них все же поменьше, чем у никель-кадмиевых элементов.
Следует помнить, что подача электропитания на клеммы батареи после ее полной зарядки вредна для нее, особенно при больших токах.Правда, современные алгоритмы и реализующие их схемы контроля зарядки уменьшают эту опасность. Отдельно можно упомянуть способ реверсивной зарядки. В этом случае короткие импульсы разряда (тока от батареи) перемежаются с длинными импульсами заряда, что положительно сказывается на работоспособности батареи и препятствует возникновению "эффекта памяти". Этот алгоритм применяется только в анализаторах аккумуляторов.
Особым классом зарядных устройств являются автомобильные. Если использовать алгоритм дельта - V - заряда при работе от электросети автомобиля, точно определить значение V мешают многочисленные шумы и помехи, появляющиеся из-за недостаточного качества электропитания в ней, и это приводит к повышению заряда батареи и ее порче. Поэтому нужно с большой осторожностью относиться к автомобильным ЗУ. Желательно выбирать те из них, которые оснащены хорошими сглаживающими фильтрами и стабилизаторами.
Для зарядки ионолитиевых и подобных им литийполимерных аккумуляторов используется постоянное напряжение. В этом случае также проводится контроль напряжения на контактах батареи, причем допуски на его отклонение очень жесткие. Верхний предел напряжения на элементе составляет 4,1 - 4,2В (в зависимости от типа электрода). Превышение его опасно для батареи, поэтому в ионолитиевые аккумуляторы встраивают микросхемы контроля, которые отключают батарею как при очень низком напряжении на контактах, так и, наоборот, при достижении полного заряда. Такая микросхема делает батарею значительно более удобной в эксплуатации, но за это приходится платить в прямом смысле - деньгами. Отчасти из-за более сложных управляющих цепей ионолитиевые батареи дороже других.
Весь процесс зарядки литиевых элементов можно условно разделить на две фазы. Сперва батарея заряжается при постоянной силе тока до тех пор, пока напряжение на клеммах не достигнет максимально допустимой величины (4,1 - 4,2В). Это свидетельствует о том, что аккумулятор заполнился на 70% своей емкости. Здесь процесс зарядки переходит во вторую фазу, в которой сила тока начинает плавно снижаться до нуля с таким расчетом, чтобы в конечный момент аккумулятор оказался полностью заряженным. Обычно время зарядки составляет 2 - 4 ч.
Можно вспомнить еще "прямую" зарядку ионолитиевых батарей. Ее иногда применяют, если аккумулятор нельзя заполнить с помощью стандартного ЗУ. Такие случаи возникают, когда элемент сильно разрядился. При использовании этого метода к клеммам батареи непосредственно подключают источник постоянного тока с подходящими параметрами. Если зарядка таким способом не удается (заблокировалась микросхема защиты из-за низкого напряжения), можно попытаться разобрать батарею и подавать питание прямо на контакты ее ячеек, минуя микросхему. Этот способ не рекомендуется даже для опытных пользователей, он может применяться только хорошо подготовленными радиолюбителями, которые не побоятся испортить "товарный вид" батареи и свои нервы.
В отличие от батарей на основе никеля для ионолитиевых элементов увеличение силы тока приводит к небольшому сокращению времени зарядки. Дозарядка (как в случае с методом дельта-V) для компенсации явления саморазряда не производится ввиду очень малой величины потерь энергии для литиевых элементов и крайней вредности попыток превышения их емкости. А. Шерстюк
|
