Аккумуляторы для мобильных устройств — методы заряда

Старушка купила автомобиль, проехала некоторое расстояние, и вдруг двигатель заглох. Вызванная служба технической поддержки констатировала — закончился бензин. Недоумевающая старушка подает в суд: при продаже ей никто не объяснил, что в машину еще нужно заливать бензин…

Итак, аккумуляторы надо заряжать. В этом их существенное отличие от батареек. Но прежде чем говорить о зарядных устройствах, коротко остановимся на основных методах заряда наиболее распространенных типов аккумуляторов. Следует отметить, что методы заряда аккумуляторов на основе никеля отличаются от методов заряда литий-ионных аккумуляторов. Поэтому при заряде последних обращайте внимание на то, в какое зарядное устройство вы их вставляете. Иными словами, не всякое зарядное устройство для никель-кадмиевых (NiCd) и никель-металл гидридных (NiMH) аккумуляторов годится для заряда литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов.

Несколько слов о терминологии. Емкость аккумулятора обычно обозначается буквой «C» (capacity). Когда говорят о разряде, равном 1/10 C, то это означает разряд током, равным десятой части от величины номинальной емкости аккумулятора. Так, например, для аккумулятора емкостью 1000 мА·час это будет разряд током 1000/10 = 100 мА. Теоретически, аккумулятор емкостью 1000 мА·час может отдавать ток 1000 мА в течение одного часа, 100 мА в течение 10 часов, или 10 мА в течение 100 часов. Практически же, при высоких значениях тока разряда номинальная емкость никогда не достигается, а при низких токах превышается.

Аналогично при заряде аккумуляторов, значение 1/10 C означает заряд током, численно равным десятой части заявленной емкости аккумулятора.

Методы заряда NiCd и NiMH аккумуляторов

Существующие методы можно разделить на 4 основные группы:

• медленный заряд — заряд постоянным током величиной 0.1 С или 0.2 С в течение примерно 15 или 6-8 часов соответственно.
• быстрый заряд — заряд постоянным током, равным 1/3 С в течение примерно 3-5 часов.
• ускоренный или дельта V заряд — заряд с начальным током заряда, равным величине номинальной емкости аккумулятора, при котором постоянно измеряется напряжение на аккумулятора и заряд заканчивается после того, как аккумулятор полностью заряжен. Время заряда примерно час-полтора.
• реверсивный заряд — импульсный метод заряда, при котором короткие импульсы разряда распределяются между длинными зарядными импульсами.

Сразу оговорюсь: разделение это достаточно условно и зависит от фирмы-изготовителя аккумуляторов. Подход к вопросу о заряде аккумуляторов примерно такой: фирма разрабатывает различные типы аккумуляторов под различные применения и устанавливает для каждого типа рекомендации и требования по наиболее благоприятным методам заряда. В результате одинаковые по внешнему виду (размерам) аккумуляторы (одиночные элементы) могут потребовать применения различных методов заряда. Иллюстрацией данного подхода могут служить материалы, размещенные на и .

Медленный метод заряда

При таком методе возможно несколько вариантов: заряд полупостоянным током и заряд постоянным током.

При заряде полупостоянным током начальное значение тока устанавливается примерно равным 1/10 С. По мере продолжения заряда это значение уменьшается. Время заряда примерно 15-16 часов. Практически метод реализуется зарядом через токозадающий резистор от источника постоянного напряжения (см. для NiCd аккумуляторов). Медленный заряд током в 1/10 C — обычно безопасен для любого аккумулятора.

При заряде постоянным током значение тока величиной 1/10 С поддерживается в течение всего времени заряда. (Рис.1)

Рисунок 1. Медленный метод заряда NiCd и NiMH аккумуляторов

Во время заряда наблюдается повышение напряжения на элементе аккумулятора. По достижении полного заряда и при перезаряде напряжение начинает уменьшаться.

Сокращение времени заряда в 2-2,5 раза возможно при увеличении тока до 0,2 С, но при этом необходимо ограничить время заряда 6-8 часами.

Метод быстрого заряда

Разновидностью медленного заряда является метод быстрого заряда, при котором используется ток заряда величиной от 0,3 до 1,0 C. Но при этом возможен перегрев аккумулятора, особенно при токах заряда, близких к 1 C. Для исключения перегрева и определения момента окончания заряда аккумулятора, в последний встраивается термопредохранитель и термодатчик. Термодатчик используется для измерения температуры, изменение которой рассматривается в качестве критерия для прекращения заряда. Дело в том, что при достижении полного заряда, температура элементов аккумулятора резко повышается. И когда она повысится на 10 градусов Цельсия и более по отношению к окружающей среде, заряд необходимо прекратить, или перейти в режим медленного заряда. При любом методе заряда в случае, если применяются большие токи заряда, дополнительно требуется предохранительный таймер.

Метод дельта V заряда

Это наилучший и, пожалуй, основной метод быстрого заряда NiCd и NiMH аккумуляторов для сотовых телефонов. Сущность метода заключается в измерении изменения напряжения на аккумуляторе для определения (фиксирования) момента полного заряда и необходимости его прекращения.

Если измерять напряжение на выводах аккумулятора во время заряда постоянным током, то можно заметить, что напряжение сначала медленно повышается, а в точке полного заряда будет кратковременно уменьшаться. Величина уменьшения небольшая, примерно 15-30 мВ на элемент для NiCd и 5-10 для NiMH, но явно выражена. Этот небольшой спад напряжения и принимается за критерий прекращения заряда. Кроме того, метод дельта V заряда почти всегда сопровождается измерением температуры, что обеспечивает дополнительный критерий оценки степени заряда аккумулятора (а для верности зарядные устройства для больших аккумуляторов высокой емкости обычно имеют кроме этого и таймеры безопасности).

Рисунок 2. Метод дельта V заряда NiCd и NiMH аккумуляторов

На рис.2 приведен график заряда с током величиной в 1 C. После достижения полного заряда, ток заряда уменьшается до 1/30 … 1/50 C для компенсации явления саморазряда аккумулятора.

Существуют электронные схемы, разработанные специально для реализации метода дельта V заряда. Например MAX712 и MAX713. Реализация заряда по этому методу сложнее и дороже, чем другие, но дает хорошо воспроизводимые результаты. В тоже время следует отметить, что в аккумуляторе с хотя бы одним плохим элементом из цепочки последовательно соединенных, метод дельта V заряда может не работать и привести к разрушению остальных элементов.

NiMH аккумуляторы имеют специфические проблемы с зарядом. Величина дельта V у них очень мала, и ее труднее обнаружить, чем в случае NiCd аккумуляторов. Поэтому NiMH аккумуляторы для сотовых телефонов имеют температурные датчики в качестве резервного средства для обнаружения момента полного заряда.

Другая проблема, возникающая при заряде по этому методу, заключается в том, что при использовании в автомобилях электрические помехи маскируют обнаружение дельта V, и телефоны в основном управляют зарядом по температуре. Это может привести к повреждению аккумулятора, поскольку в автомобиле телефон постоянно подключен и многократные запуски и остановки двигателя имеет место. Каждый раз, когда зажигание выключается на несколько минут и затем включается обратно, инициируется новый цикл заряда.

Реверсивный метод заряда

В анализаторах аккумуляторов Cadex 7000 [ , ] и CASP/2000L(H) используются реверсивные импульсные методы заряда, при котором короткие импульсы разряда распределяются между длинными зарядными импульсами. Считается, что такой метод заряда улучшает рекомбинацию газов, возникающих в процессе заряда, и позволяет проводить заряд большим током за меньшее время. Кроме того, восстанавливается площадь активной поверхности рабочего вещества аккумулятора, устраняя тем самым «эффект памяти».

На рис.3 схематично изображена временная диаграмма реверсивного метода заряда NiCd и NiMH аккумуляторов, реализованная в анализаторе Cadex 7000. Цифрой 1 обозначен нагрузочный (разрядный) импульс, а цифрой 2 — зарядный.

Рисунок 3. Реверсивный метод заряда NiCd и NiMH аккумуляторов

Величина обратного импульса нагрузки определяется в процентах от тока заряда в диапазоне от 5 до 12%. Оптимальное значение 9%.

Метод заряда литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов

Для заряда Li-ion аккумуляторов используется метод «постоянное напряжение / постоянный ток», суть которого заключается в ограничении напряжения на аккумуляторе. В этом он подобен методу заряда свинцово-кислотных аккумуляторов (SLA). Основные отличия заключаются в том, что для Li-ion аккумуляторов — выше напряжение на элемент (номинальное напряжение элемента 3,6 В против 2 В для SLA), более жесткий допуск на это напряжение (±0,05 В) и отсутствие медленного подзаряда по окончании полного заряда.

• максимальное напряжение заряда 4,2 или 4,1 вольта в зависимости от модели аккумулятора;
• напряжение окончания разряда 3,0 вольта;
• рекомендуемый ток заряда 0,7 С, ток разряда (нагрузки) — 1 С и меньше;
• если напряжение на аккумуляторе менее 2,9 вольта, то рекомендуемый ток заряда 0,1 С;
• глубокий разряд может привести к повреждению аккумулятора (т. е. должно соблюдаться общее правило — Li-ion аккумуляторы любят скорее находиться в заряженном состоянии, чем в разряженном, и заряжать их можно в любое время, не дожидаясь разряда);
• по мере приближения напряжения на аккумуляторе к максимальному значению, ток заряда уменьшается. Окончание разряда должно происходить при уменьшении тока заряда до (0,1 … 0,07) С в зависимости от модели аккумулятора. После окончания заряда ток заряда прекращается полностью.
• диапазон температур при заряде от 0 до 45 градусов Цельсия, при разряде от минус 10 до 60 градусов Цельсия.

Приведенные выше данные могут отличаться в ту или иную сторону для аккумуляторов других производителей.

В то время как для SLA аккумуляторов допустима некоторая гибкость в установке значения напряжения прекращения заряда, для Li-ion аккумуляторов изготовители очень строго подходят к выбору этого напряжения. Порог напряжения прекращения заряда для Li-ion аккумуляторов 4,10 В или 4,20 В, допуск на установку для обоих типов ±0,05 В на элемент. Для вновь разрабатываемых Li-ion аккумуляторов, вероятно, будут определены другие значения этого напряжения. Следовательно, зарядные устройства для них должны быть адаптированы к требуемому напряжению заряда.

Более высокое значение порога напряжения обеспечивает и большее значение емкости, поэтому в интересах изготовителя выбрать максимально возможный порог напряжения без нарушения безопасности. Однако на величину этого порога влияет температура аккумулятора, и его устанавливают достаточно низким для того, чтобы допустить повышенную температуру при заряде.

В зарядных устройствах и анализаторах аккумуляторов, которые позволяют изменять значение этого порога напряжения, его правильная установка должна соблюдаться при обслуживании любых аккумуляторов Li-ion типа. Однако большинство изготовителей не обозначают тип Li-ion аккумулятора и напряжения окончания заряда. И, если напряжение установлено неправильно, то аккумулятор с более высоким напряжением выдаст более низкое значение емкости, а аккумулятор с более низким — будет немного перезаряжен. При умеренной температуре повреждения аккумуляторов не происходит.

Именно в этом, как правило, и заключается причина того, что аккумулятор, заряженный, например, в «родном» телефоне, работает меньшее или большее время, чем этот же аккумулятор, заряженный в настольном зарядном устройстве неизвестного производителя.

Повышение температуры аккумулятора при заряде незначительно (от 2 до 8 градусов в зависимости от типа и производителя)

Вмешательство потребителя в любое Li-ion зарядное устройство не рекомендуется.

Медленный подзаряд по окончании заряда, характерный для аккумуляторов на основе никеля, не применяется, потому что Li-ion аккумулятор не терпит перезаряда. Медленный заряд может вызвать металлизацию лития и привести к разрушению элемента. Вместо этого время от времени для компенсации маленького саморазряда аккумулятора из-за небольшого тока потребления устройством защиты может применяться кратковременный заряд.

Li-ion аккумуляторы содержат несколько встроенных устройств защиты: плавкий предохранитель, термопредохранитель и внутреннюю схему управления, которая отключает аккумулятор в нижней и верхней точках напряжения разряда и заряда.

Меры предосторожности: Никогда не пытайтесь заряжать литиевые батарейки! Попытка зарядить эти аккумуляторы может вызывать взрыв и воспламенение, которые распространяют ядовитые вещества и могут причинить повреждения оборудованию.

Меры безопасности: В случае разрушения литий-ионного аккумулятора, утечки электролита и попадания его на кожу или глаза, немедленно промойте эти места проточной водой. Если электролит попал в глаза, промойте их проточной водой в течение 15 минут и обратитесь к врачу.

При написании статьи использованы материалы, любезно предоставленные г-ном Isidor Buchmann, основателем и главой Канадской компании Cadex Electronics Inc. [ — Аккумуляторы для мобильных устройств и портативных компьютеров. Анализаторы аккумуляторов.

Бурное развитие аппаратуры сотовой связи и других мобильных гаджетов привело к многообразию источников питания и их «носимых» вариантов – аккумуляторов и, соответственно, зарядных устройств. В статье я попытаюсь обобщить данные о различных автономных источниках тока и методах их эксплуатации, в первую очередь заряда. Так как обзор составлен, прежде всего, для пользователей современной электроники, а не для специалистов, некоторые моменты будут освещены несколько упрощенно.

В качестве источников питания в современных мобильных устройствах используются, как правило, аккумуляторы. В первых сотовых телефонах широко применялись щелочные аккумуляторы: никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металл-гидридные (Ni-MH). Их номинальное напряжение относительно низкое (1.2 В). Поэтому для достижения рабочих 3.6 - 6 вольт они собирались в батареи, состоящие из 3-5 аккумуляторов. В настоящее время такие источники представлены чаще в виде цилиндрических герметичных аккумуляторов типоразмера АА или ААА для питания радиотелефонов, фотоаппаратов, медицинских устройств.

Обладая рядом положительных качеств, они, естественно, имеют и недостатки. В первую очередь, это довольно большой вес, существенный саморазряд, «эффект памяти» - снижение ёмкости при повторяющемся неполном (более 30%) разряде. Ёмкость (С) аккумулятора показывает, за какое время он разрядится номинальным током от полностью заряженного состояния до полного разряда. Измеряется в ампер-часах (Ач) или миллиампер-часах (мАч, на импортных аккумуляторах обозначение – mAh).

Так, например, если свежезаряженная батарея будет разряжаться током 200 мА до полного разряда в течение 5 часов, то ее емкость составит 1000 мАч. У первых «мобильников» наиболее «ходовая» ёмкость батарей была 600 - 900 мАч. Впрочем, электронная начинка телефонов была не такой прожорливой, поэтому время их работы от заряда до заряда составляло несколько суток.

Стандартным для аккумуляторов этого типа является заряд током 0.1С в течение 14-16 часов (медленный заряд). При этом контролируется только время заряда, которое может быть увеличено без ущерба для аккумулятора.

Немного (до 6-7 часов) убыстрить заряд, контролируя только время, для большинства таких источников можно, увеличив ток заряда до 0.2С. Но чаще применяется быстрый заряд током 0.3С - 0.5С в течение 2.5 - 3.5 часов. При этом настоятельно рекомендуется контролировать ток заряда, напряжение аккумулятора (а вернее, его падение в конце заряда, так называемое «-ΔU») и температуру, так как она значительно увеличивается, особенно в конце заряда. Как правило, за этими параметрами следит автоматическое («интеллектуальное») зарядное устройство с применением специализированных микросхем. Для дополнительной безопасности в сами батареи встраиваются термопредохранители.

Со временем этот тип вторичных источников питания стал вытесняться литий-ионными (Li-Ion) и литий-полимерными аккумуляторами. У них значительно меньший саморазряд, большая удельная ёмкость, а соответственно, и меньший вес, практически полностью отсутствует «эффект памяти». Поэтому они заслуженно используются в современных девайсах, в частности, в смартфонах (правда, это не говорит об отсутствии недостатков, присущих этому типу источников питания). Номинальное напряжение таких аккумуляторов иное, 3.6 - 3.7 В, как и методы заряда. Наиболее распространен следующий стандартный алгоритм: первый этап – заряд стабильным током величиной около 0.5 - 1С до напряжения 4.2 В. После достижения этого значения начинается второй этап – постоянным напряжением, пока ток не уменьшится до величины 3-5% от первоначального значения. В принципе, второй этап можно исключить, но тогда аккумулятор будет заряжен на 70-80% от максимальной величины.

В любом случае основной постулат для Li-Ion и Li-Po аккумуляторов – это заряд ограниченным током до напряжения не выше 4.2 В. Литиевые аккумуляторы не терпят перезаряда, и максимальный уровень заряда на них не должен превышать этот порог. Точность отслеживания этого напряжения высока – не хуже 0.05 В. Несоблюдение этого условия чревато нагревом, «раздутием» аккумулятора и разгерметизацией. Поэтому внутри аккумуляторных сборок для обеспечения безопасной эксплуатации находятся контроллеры, отключающие аккумулятор в случае превышения напряжения во время заряда, а также понижения его до минимальной величины при глубоком разряде. В зависимости от рекомендаций производителя (в первую очередь промышленных аккумуляторов и военного назначения) допустимое напряжение может быть уменьшено до 4.1 - 4.15 В.

В некоторых зарядных устройствах ток максимальным становится не сразу, а постепенно нарастает до максимума за несколько минут – используется плавный пуск («софт-старт»). Необходимо также уменьшить ток при заряде сильно разряженного (до уровня ниже 2.8-3.0 В) аккумулятора. Например, Siemens для своих батарей предлагает следующий алгоритм: первый этап – заряд током 20 мА до напряжения 2.8 В, затем 50 мА до 3.2 В, третий этап – нормальный заряд. Несоблюдение этого условия может привести как минимум к выходу аккумулятора из строя. Необходимо отметить, что глубокий разряд отрицательно сказывается на «жизнеспособности» литий-ионных аккумуляторов, и, к слову, не все зарядные устройства обеспечивают зарядку при напряжении на них меньше 2.5 - 2.8 В.

Несложно понять, что время при стандартном заряде составляет не менее 2 - 3 часов. Казалось бы, уменьшить это время можно, увеличив ток заряда. Но на деле не все так просто. Напряжение зарядного устройства (сетевого адаптера) 5 В выбрано не случайно – это напряжение порта USB, через который можно также производить заряд. Правда, первоначально по спецификации USB 2.0 его выходной ток был ограничен уровнем 500 мА, а порта USB – 3.0 - 900 мА. Напомню, что кабель USB (до 2.0 включительно) состоит из 4 медных проводников - 2 проводника питания и 2 проводника данных D+ и D- и заземленной металлической оплётки (экрана). Соответственно, разъем также имеет одноименные с кабелем контакты. В спецификации USB 3.0 разъёмы и кабели совместимы с USB 2.0, причём для идентификации разъёмы USB 3.0 принято изготавливать из пластика синего цвета. При внимательном рассмотрении видно, что разъём USB 3.0 имеет дополнительные контакты, которые не задействуются при соединении с кабелем USB 2.0 .

В «правильно» работающих устройствах в случае превышения тока потребления порт USB снижает напряжение или совсем его отключает (встроенная защита порта от перегрузки).

Систематизировать положение дел при питании от разъема USB позволило появление спецификации USB Battery Charging. Первая версия вышла в 2007 году. Она допускала наличие специально обозначенных разъемов USB-A с максимальным током до 1,5 А.

Также разрешались подобные разъемы с неподключенными линиями данных на зарядных устройствах. Такие устройства распознавались по замкнутым между собой контактам D+ и D-, и их разъемы допускали ток до 5 А.

После определенных доработок был принят новый стандарт – USB Power Delivery (USB PD), который предусматривал возможность повышать напряжение с целью передать через соединительный кабель бОльшую мощность. Чем была вызвана необходимость увеличения напряжения?

Как видно из ТХ, в смартфонах все чаще используются аккумуляторы емкостью более 3000 мАч. Это означает, что внешнее пятивольтовое зарядное устройство должно выдавать соизмеримые токи. А в ускоренном методе эти токи могут быть значительными. Сделать такую зарядку на современной элементной базе не проблема, а вот ощутимых потерь в соединительном кабеле при увеличенном токе не избежать. По закону Ома, они будут больше при бОльшем токе. Сам разъем USB может тоже не «потянуть» такой ток без заметного нагрева контактов (читай – потерь на них). Поэтому, не увеличивая токи до «запредельных» величин, передать увеличенную мощность можно путем повышения напряжения. Обратимся к формуле, определяющей мощность: P=U*I, где U и I – соответственно напряжение и ток. При стандартной пятивольтовой зарядке мощность, например, 20 Вт можно получить при токе 4 А, а увеличив напряжение до 12 В – уже при токе чуть более 1.6 А. К тому же, учитывая внутреннее сопротивление аккумулятора, значительно увеличить ток заряда от пятивольтового адаптера не удастся из-за малой разницы между напряжением зарядного устройства и напряжением аккумулятора.

Не вдаваясь в технические подробности, скажу, что USB PD первой ревизии (Rev.1) имеет несколько профилей электропитания и допускает увеличение напряжения (от стандартных 5В) до 12 или 20 В. При этом максимальная мощность через USB разъем возрастает до 100 Вт. В следующей ревизии – USB PD Rev.2 выбор максимальной мощности производится более гибко. Данная ревизия уже связана с USB 3.1 и новым разъемом USB Type-C.

Естественно, что зарядное устройство и потребитель тока (смартфон или другой гаджет) должны провести диалог и определить возможность передачи или приема такой мощности. Часто производители электроники сами вырабатывают методы такого определения. Как правило, наличие конкретного сопротивления или напряжения между шинами D+ и D-, иногда другие варианты переключают зарядное устройство в режим быстрого заряда. При этом, используя стандартный USB, смартфон заряжается пониженным током.

На данный момент, кроме USB PD, распространены и другие, отличные от этого стандарта технологии быстрого заряда.

Компания Qualcomm предложила технологию Quick Сharge 1.0. Она позволяет проводить заряд с выходными характеристиками зарядного устройства 5V/2A (мощность 10W). Усовершенствованная Quick Сharge 2.0 предполагает заряжать токами до 3 ампер и напряжением 5/9/12 вольт.

Очередная модификация технологии быстрого заряда – Quick Charge 3.0. Ее особенность в интеллектуальном подборе оптимального напряжения заряда (INOV). Напряжение подбирается индивидуально от 3,6 до 20 вольт для каждого устройства и промежутка процесса зарядки. Минимальный шаг изменения напряжения – 200 мВ. Разработчик Qualcomm обещает, что новая версия «быстрой зарядки» будет на 38% эффективнее, чем Quick Сharge 2.0. Согласно пресс-релизу Qualcomm , технология Quick Charge 4 позволит заряжать еще быстрее и устранит несовместимость с USB PD.

Стараются не отставать и MediaTek. По их заявлению, используя технологию MediaTek Pump Express 3.0, «аккумулятор современного устройства можно зарядить от 0 до 70% всего за 20 минут».

Но электронная начинка смартфона должна быть приспособлена для таких вариантов быстрого заряда. Помимо этого, аксессуары (кабель, зарядные устройства) должны иметь полную совместимость. Необходимо отметить, что производители все чаще используют в своих разработках, в частности, в быстрых зарядных устройствах, разъем USB Type-C, который поддерживает USB 3.1 с максимальной скоростью 10 Гбит и более высокое напряжение 20 В и ток 5А, соответственно, мощность 100 Вт. Он легче подключается к устройству благодаря своей симметричности. Но некоторые нестандартные кабели и переходники со штекером Type-C и гнездом стандартов A или micro-B на другом конце препятствуют корректному определению допустимой мощности, что может повредить источники питания или USB-порты компьютера. К тому же корпорация Google в документе Compatibility Definition Document (CDD) Android 7.0 Nougat пишет:

«Устройствам с разъемом USB-C НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЕТСЯ не поддерживать проприетарные способы зарядки, которые используют напряжение, отличное от стандартных значений... поскольку это может привести к проблемам совместимости с зарядными устройствами или аксессуарами, которые поддерживают стандарт USB Power Delivery».

Похоже, Google предполагает, что USB PD станет стандартом быстрой зарядки для смартфонов с разъемом USB Type-C.

Естественно, из-за экономии времени быстрая зарядка привлекательна, но для меня остается открытым вопрос о долговечности аккумуляторов после такого форсированного заряда и его безопасность. Ряд пользователей замечают уменьшение емкости аккумуляторов, заряженных ускоренным методом. Однако у них немало оппонентов, которые не отмечают ухудшения параметров аккумуляторов, такого же мнения придерживаются и изготовители мобильных устройств. Целесообразным, видимо, будет использовать возможность включения или отключения функции быстрого заряда на усмотрение пользователя.

В современной жизни уже никто не удивляется тому, что пользоваться Интернетом можно везде и всюду, независимо от местонахождения человека. Портативные мобильные устройства в виде смартфонов обеспечивают постоянную связь с окружающим миром. Это происходит благодаря многочисленным базовым станциям и наличию маленького, но довольно емкого аккумулятора внутри наших гаджетов. Однако при интенсивном использовании батарея на телефоне рано или поздно садится, и возникает вопрос, как проверить аккумулятор телефона - для того, чтобы выход АКБ из строя не застал врасплох.

Проверка аккумулятора телефона самостоятельно

Проверьте батарейку самостоятельно, воспользовавшись самым простым способом. Сделайте бесплатный звонок на какой-нибудь номер, принадлежащий обслуживающему сервису сотового оператора, либо просто позвоните другу и не отключайтесь примерно минут десять. Затем обратите внимание на число делений, отображающее качество и временной промежуток работы аккумулятора на дисплее телефона. В идеале на протяжении десяти минут уменьшения количества делений быть не должно. Если же это произошло, то, вероятнее всего, подходит к концу.

Проверка аккумулятора телефона с помощью специальных приложений

Системы новых и современных моделей планшетов и смартфонов могут быть уже оснащены подобными программами. Например, на Андроиде есть такая программа. Для того чтобы ее активировать, нужно ввести определенную комбинацию знаков: *#*#4636#*#*. После набора в меню зайти в раздел «Информация о батарее», где можно найти все необходимые данные о состоянии аккумулятора и о том, какая у него работоспособность на данный момент.

Существует приложение BatteryCare, которое можно загрузить через AppStore. Оно тоже проверяет емкость аккумуляторов Андроидов и смартфонов. Кроме него есть еще неплохая утилита Nova Battery Tester, разработанная специально для планшетов и смартфонов, с опцией определения действительной емкости АКБ. При разработке этой программы показатели емкости батарей длительное время проверяли в лабораторных условиях.

Если же на мобильном телефоне не установлено подобной программы, или же, по каким-либо причинам, невозможно ее загрузить, .

Проверка аккумулятора телефона с помощью мультиметра

Как известно, многие фирмы-производители, указывая на корпусе батарей их емкость, часто преувеличивают эти показатели. Чтобы правильно и узнать, как проверить аккумулятор телефона или любого другого гаджета, следует воспользоваться мини-мультиметром или просто тестером. По сравнению с традиционным мультиметром, измеряющим показатели обычных пальчиковых батареек или иных элементов питания большего размера, тестер выглядит как маленькая прямоугольная коробочка с USB-шнуром. Такой прибор можно приобрести в любом интернет-магазине, в частности, на AliExpress.

На переднем торце тестера расположен дисплей, на котором и отображается вся необходимая информация:

• напряжение ;
• сила тока ;
• емкость аккумулятора в смартфоне ;
• ячейка памяти (переключается одной кнопкой на лицевой стороне).

USB-кабель, связанный с мультиметром, следует подсоединить к источнику питания (например, зарядное устройство от гаджета или компьютер). В тестере имеется два разъема - USB и микро-USB.

Если требуется узнать емкость планшета или мобильника с микро-USB входом, нужно подключить к тестеру кабель, идущий в комплектации, в USB-разъем на тестере, а другой конец кабеля подсоединить к телефону. Предварительно следует полностью разрядить гаджет.

Подключаем тестер к зарядке, кабель к тестеру и к телефону. Выбираем на табло тестера свободную ячейку памяти, либо стираем старую и ждем полной зарядки телефона. По окончании процесса показатель зарядки должен быть 100%, сила тока - на нуле, и будет виден реальный показатель емкости аккумулятора.

После простой проверки тестером пользователь всегда может быть в курсе того, каков уровень работоспособности аккумулятора в его мобильном телефоне. Если емкость небольшая, и батарея быстро разряжается, не стоит сразу бежать в сервисную службу. Прежде чем обращаться к специалистам, можно попробовать самостоятельно восстановить емкость АКБ нехитрым методом, который всегда находится под рукой.

Простой метод восстановления емкости батареи: «раскачка»

Батарею телефона обязательно нужно проверять регулярно потому, что она может терять свой уровень емкости не только по причине интенсивного использования телефона для общения в социальных сетях. Не стоит забывать о том, что при хранении емкость АКБ тоже становится меньше. Это может касаться новых, неиспользованных аккумуляторов при первичной покупке телефона, а также тех, которые долгое время могли лежать без применения.

В таких ситуациях помогает так называемый процесс «раскачки» батареи, благодаря которому можно вернуть ее прежний уровень работоспособности:

• зарядите батарею мобильника или планшета полностью ;
• затем полностью разрядите ее ;
• повторите то же самое три раза .

Если после «раскачки» рабочее время АКБ стало больше, то приобретать новую пока не нужно, но следить за ее показателями желательно постоянно. Освоить нехитрый способ «раскачки» после предварительного анализа состояния батареи никогда не помешает. Проводить самостоятельно простейшие действия с батареей гораздо лучше, чем по первому поводу бежать в сервисный центр, где за каждую манипуляцию с телефоном могут взять деньги - и порой довольно немалые.

Таким образом, любой владелец современного мобильного телефона может сам освоить ряд способов . К тому же, большую часть подручных технических устройств реально приобрести в интернет-магазинах, они доступны и просты в использовании. В случае, если проверка показала большую потерю емкости батареи, и «раскачать» ее также не удалось, лучше всего сразу заменить старый аккумулятор на новый.

При длительном хранении и несоблюдении зарядно-разрядных режимов эксплуатации, аккумуляторы сотовых телефонов приходят в негодность. Попытка восстановить ёмкость аккумуляторов длительным зарядом или специальными режимами зарядки и восстановления ёмкости не всегда приводит к желаемому результату. Никель-кадмиевые и никель - металлогидридные аккумуляторы, используемые в сотовой связи, по сравнению с литий- ионными имеют «эффект памяти», не допускают длительного подключения к зарядному устройству, требуют тренировочные циклы. Литий- полимерные аккумуляторы используют твёрдый сухой электролит из полимера, недостаток -плохая проводимость, преимущество –очень малая толщина, устойчивость к перезаряду.

Аккумулятор после продолжительной эксплуатации не имеет достаточной для работы ёмкости, быстро разряжается и долго заряжается.
Старение аккумуляторов вызвано ростом кристаллизации. Кристаллы имеют высокое сопротивление и снижают зарядно-разрядный ток. Применение импульсных зарядных устройств с системой контроля и струйного подзаряда позволяет продлить эксплуатацию аккумулятора.

Разрядить аккумулятор возможно токами не превышающими токи дежурного режима передачи в 150-200мА, нагружая большими тока - схема защиты отключит аккумулятор от нагрузки через 10-20 мс. после подключения, схема запирается и ток разряда снижается почти до нуля, при повторном замыкании разрядной цепи ток разряда вновь возникает. Это необходимо для предотвращения взрыва литий - ионного аккумулятора после образования металлического лития и опасности разгерметизации.

Ток разряда при диагностики аккумулятора можно получить в импульсном режиме с определённой частотой следования импульсов, так называемый импульсный разряд.
Чтобы определить техническое состояние аккумулятора сотового телефона необходимо его нагружать импульсным разрядным током.

Данное решение применимо и для диагностики щелочных и кислотных аккумуляторов любой ёмкости, всё зависит от мощности аккумуляторов и разрядных цепей.

Внутреннее сопротивление аккумуляторов сотовых телефонов не должно превышать 0.3 Ома, большая величина не позволит нормально работать длительное время, напряжение ускоренно снижается, вскоре экран гаснет с переходом в энергосберегающий режим хранения. Для рекомбинации ионов лития в аккумуляторе после полной зарядки рекомендуется 3- 5 часовой отдых аккумулятора. Форма и время разрядного импульса устройства диагностики аккумуляторов сотовых телефонов должно повторять форму нагрузочного тока аккумулятора в режиме передачи цифрового сигнала в стандарте GSM -импульсный ток передачи 1,5 Ампера, длительность 567 мкс и частота следования 4,61 мс. Ток потребления в паузах составляет 200мА. Узел защиты литиевых аккумуляторов состоит из двух микросхем одна работает в режиме компаратора, вторая содержит два последовательных полевых транзистора со встроенными диодами включенными во встречном положении с функциями: защиты от чрезмерной разрядки (когда напряжение на аккумуляторе во время разрядки ниже установленного уровня, задержка закрывания полевого транзистора VT1 составляет 12мс), защита от замыкания выводов аккумулятора (когда напряжение на полевых транзисторах превысит определённый порог, закрывание транзистора VT1 происходит со скоростью 0,4 мс), защита от превышения допустимого зарядного тока (чужой ЗУ - закрывается VT2), зарядка сильно разряженных аккумуляторов (напряжение элемента более 1,5 Вольта).

Принципиальная схема прибора диагностики аккумуляторов сотовых телефонов (рис.1) состоит: из ждущего мультивибратора импульсов на аналоговом таймере DA1, с ручным внешним пуском и установкой частоты генератора, разрядной схемы на биполярном транзисторе VT1 и аналоговом индикаторе ёмкости исследуемого аккумулятора на микросхеме DA3. Питание принципиальной схемы выполнено от сетевого источника через стабилизатор напряжения DA4.

В исходном состоянии на выходе 3 таймера DA1 уровень напряжения близок к нулю, так как в начальный момент подачи питания на входе нижнего компаратора уровень напряжения выше 1/3 Un.В этом устойчивом состоянии схема может находиться сколько угодно долго.

При нажатии кнопки SB1 - «Пуск» появляется запускающий импульс на входе 2 DA1 в виде низкого уровня напряжения, срабатывает нижний компаратор таймера и внутренний триггер переключится, что приведёт к закрытию транзистора сброса по входу 7DA1, конденсатор C2 начнёт заряжаться через резисторы R3,R4, в это время на выходе 3DA1 поддерживается высокий уровень напряжения. Генерирование прямоугольных импульсов продолжится со временем Т1=1,1 С1 (R1+R2).

По достижению на конденсаторе С2 напряжения в 2/3 Un верхний компаратор срабатывает и обнуляет триггер, внутренний транзистор сброса разряжает конденсатор С2 через резистор R5.

При достижении напряжения на конденсаторе С1 более 1/3 Un таймер прекратит работу.
Длительность одиночного импульса на выходе 3DA1 Т2 = 1,1С2 (R3+R4) можно плавно изменять переменным резистором R4.

Вывод 5 DA1 позволяет получить прямой доступ к точке делителя с уровнем напряжения 2/3 Un, являющейся опорной для работы верхнего компаратора. Использование данного вывода позволяет менять этот уровень для получения модификаций схемы. В данном устройстве диагностики аккумуляторов сотовых телефонов этот вывод используется для стабилизации режима измерений и коррекции влияния внешней температуры. Модификация напряжения на выводе 5DA1 выполняется с помощью микросхемы DA2 - регулируемого параллельного стабилизатора напряжения и используется в качестве источника образцового напряжения - регулируемого стабилитрона. В микросхеме стабилизатора имеются собственные устройства защиты от перегрузки и повышенного входного напряжения. Терморезистор RK1 позволяет корректировать изменения технического состояния аккумулятора с учётом повышения или понижения внешней температуры.

При повышении напряжения на нагрузке R9 в цепи эмиттера биполярного транзистора VT1 параллельный стабилизатор открывается по входу управления 1DA2, сопротивление катод-анод снижается и падает напряжение на выводе 5 DA1, растёт частота на выходе 3DA1 таймера, что ведёт к снижению напряжения на нагрузке R9. Назначение транзистора VT1 в схеме диагностики -подключение нагрузки, разрядного резистора R9 к аккумулятору GB1. В коллекторную цепь транзистора подключен испытуемый аккумулятор, в эмиттерную подключены, кроме нагрузки, цепи контроля напряжения и температуры цепи отрицательной обратной связи RК1,R11,R10 и цепи контроля уровня емкости аккумулятора R12, R13,R14.

Напряжение аккумуляторов разного исполнения несколько отличаются, корректировку можно выполнить резистором R11. Падение напряжения на нагрузке - резисторе R9 при открытии очередным импульсом генератора транзистора VT1 создаёт падение напряжения, оно тем больше чем больше ёмкость аккумулятора и ниже его внутреннее сопротивление. С переменного резистора R13 через резистор R14 контрольное напряжение поступает на входной усилитель пятиканального таймера DA3. К выводам ключей компараторов К1-К5 подключены светодиоды. Возрастание напряжения на входе 8DA3, после усиления, поступает на внутренний делитель напряжения сигнала, ключи на входах внутренних компаратор будут открываться в момент превышения этого напряжения. Чем больше уровень сигнала, тем больше ключей будет открыто. При напряжении на входе 8DA3 в 0,25 Вольта горят все светодиоды.

Светодиоды по свечению следует распределить в следующем порядке: красный, полный разряд - HL1, оранжевый HL2 –емкость в аккумуляторе минимальная, зелёный HL3,HL4 - заряжен на 50 -75 процентов, синий HL5 -100%. При полной зарядке включится звуковой сигнал сирены ZQ1.

Наладку принципиальной схемы диагностики аккумуляторов сотовых телефонов начинают с проверки работы генератора на таймере DA1, если нет осциллографа импульсы на выходе 3 таймера DA1 можно определить по светодиоду или вольтметром по высокому уровню при нажатии кнопки «Пуск».

Подключив в правильной полярности свежезаряженный аккумулятор сотового телефона, резистором R13 выставить свечение светодиода HL5.

При диагностике аккумуляторов со сроком работы более 6 месяцев, количество включенных светодиодов уменьшится. Снижение напряжения на аккумуляторе при высоком внутренним сопротивлении снизит падение напряжения на разрядном резисторе R9. Подключение проверяемого аккумулятора к устройству диагностики выполняется острыми наконечниками контрольных шнуров используемых от тестеров.

Время измерения устанавливается резистором R1, частота следования импульсов в пределах 400 -1000 Герц устанавливается резистором R4.

Светодиоды крепятся в отверстия передней панели корпуса в приемлемом порядке. Все радиодетали малогабаритные с установкой на печатной плате.

Сетевой трансформатор на выходное напряжение 2*9 вольт 100мА крепится в корпусе отдельно от печатной платы. Сетевое питание, в переносном варианте использования прибора, можно заменить на батарею типа «Крона» напряжением 9 вольт.

Литература:

1. В.Коновалов «Зарядно-восстановительное устройство для Ni-Ca аккумуляторов» Радио №3 /2006 стр.53.
2. В.Коновалов «Измеритель R-вн АБ» Радиомир №8.2004г. стр.14.
3. В.Коновалов «Импульсная диагностика аккумуляторов». №7.2008г. стр.15
4. Д.А.Хрусталёв «Аккумуляторы» г. Москва 2003г.
5. И.П.Шелестов «Радиолюбителям полезные схемы» книга 5.
6. Микросхемы для защиты литиевых аккумуляторов. Радио №8 2004 г. стр.49.
7. Малогабаритные сетевые трансформаторы.Радио №8/2004 стр.44.
8. И.Нечаев «Стабилизаторы напряжения с микросхемой КР142ЕН19А.» Радио №6.2000 стр.57.

Список радиоэлементов

Владельцы современных мобильных телефонов постоянно сталкиваются с такой проблемой - батарея перестает держать заряд. Поэтому вопрос телефона?" вполне логичен, ведь покупать новую батарею практически никогда не хочется.

Почему аккумулятор плохо держит заряд

Со временем емкость батареи падает - это физический процесс, который невозможно предотвратить. У аккумулятора есть свой срок годности, и когда он подходит к концу, свойства аккумулятора начинают портиться. Однако ответ на вопрос "Можно ли реанимировать аккумулятор для телефона?" остается положительным - продлить срок его службы вполне возможно, и ниже мы расскажем как.

Кроме того, батарея может хуже держать заряд из-за физической неисправности - загрязненности контактов или вздутия. Тут, скорее всего, понадобится его заменить.

Почему телефон не заряжается

Не заряжается аккумулятор обычно из-за каких-то физических неисправностей. Можно реанимировать аккумулятор телефона в такой ситуации? Нет, скорее всего, нельзя, так как поломка не позволит это сделать. Однако бывает так, что аккумулятор не получается зарядить, если он давно полностью разрядился, то есть произошла глубокая разрядка. И в этом случае батарее телефона еще можно помочь.

после глубокой разрядки при помощи батарейки

Если полностью и давно не заряжался, то он вполне может не реагировать на обычную зарядку. В этом случае можно попробовать зарядить его от другой батарейки. Для этой процедуры вам понадобится:

• Девятивольтовая батарейка.
• Десять сантиметров изоленты.
• Два обычных тонких электропровода.
• Непосредственно "убитый" аккумулятор.

1. Обмотайте провода изолентой, оставив свободными края с обеих сторон.
2. Подсоедините один провод одним концом к контакту "плюс", а другой провод - к контакту "минус". Понять контакты можно по маркировке. Обязательно используйте два разных провода.
3. Примотайте провода изолентой.
4. Другие концы проводов соедините соответственно с плюсом и минусом батарейки. Обязательно соединяйте плюс аккумулятора с плюсом батарейки, и минус аккумулятора с минусом батарейки! В противном случае может произойти короткое замыкание, что приведет к удару током и порче обоих источников питания.
5. Примотайте провода изолентой к батарейке.

После этих манипуляций ждите до тех пор, пока батарея телефона немного не нагреется. Обычно это занимает примерно минуту. После этого дайте аккумулятору остыть и поместите его в телефон. Если телефон включается, то поздравляем - вы только что узнали, как реанимировать аккумулятор телефона!

Как реанимировать аккумулятор телефона в домашних условиях «лягушкой»

Еще один достаточно простой способ восстановления аккумулятора - зарядка его устройством «лягушка». Этот прибор позволяет быстро зарядить даже полностью разряженный аккумулятор. Он представляет собой блок, который включается в розетку. К нему подключается аккумулятор, затем контакты «лягушки» соединяются с контактами "пациента" и начинается зарядка. Как правило, много времени она не занимает. Многим помогает именно этот способ, хотя эффективен он не всегда.

Замораживание батареи

Многие из нас слышали вопрос «Как реанимировать аккумулятор телефона в морозилке?». Вопрос кажется странным, однако на самом деле это весьма эффективный метод. Он осуществляется в несколько этапов:

1. Вытащите из телефона полностью разряженный аккумулятор.
2. Поместите его в пакет. Он должен быть пластиковым и герметичным, чтобы на батарею не попала вода.
3. Положите пакет с аккумулятором в морозильник примерно на 12 часов.
4. Лучше подложите что-нибудь под пакет, чтобы тот не примерз к дну морозилки.
5. Через 12 часов вытащите аккумулятор и дайте ему нагреться до комнатной температуры. Ни в коем случае не вставляйте в телефон холодный аккумулятор!
6. Протрите батарею от влаги, вставьте в телефон и включите мобильный.
7. Если телефон включается, то поставьте его на зарядку.

Низкая температура немного восстанавливает энергию аккумулятора и позволяет эффективно заряжать его от обычных зарядных устройств. Кстати, иногда это помогает и в том случае, если аккумулятор просто стал хуже держать заряд.

Важные предупреждения

• Ни в коем случае не оставляйте аккумулятор подключенным к девятивольтовой батарейке надолго - это может привести к его взрыву.
• Иногда если надолго оставить их в морозилке. Это связано с тем, что для батареи не менее губительно слишком длительное воздействие низкой температуры.

• Если вам кажется, что аккумулятор неисправен, то проверьте сначала, нет ли проблемы с зарядным устройством. Возможно, телефон не заряжается из-за того, что сломалось именно оно.
• Пытайтесь зарядить от девятивольтовой батарейки только полностью разряженные аккумуляторы. Если батарея работает, то она легко может загореться либо вообще взорваться.
• Обязательно помещайте аккумулятор в морозильник в герметичном пакете - так он не испортит вам еду, если вдруг подтечет.

Если вы будете следовать этим советам, то вопрос, как реанимировать аккумулятор телефона, решится для вас быстро и без проблем.

Как восстановить прежнюю емкость аккумулятора

Если ваш аккумулятор не «умер», а просто стал хуже держать заряд, то в домашних условиях с помощью нескольких манипуляций вы можете на некоторое время вернуть ему емкость. Для этого вам понадобится эта деталь, источник тока с регулировкой напряжения силы, реостат и вольтметр.

1. Подключите параллельно аккумулятору реостат и вольтметр.
2. Понизьте напряжение до одного вольта, но не ниже 0,9 вольт.
3. Следите, чтобы батарея была не горячее 50 °С. Если она нагреется сильнее, то отключите ее и охладите до комнатной температуры.
4. Подождите примерно 15 минут.
5. Подключите батарею и амперметр последовательно, а вольтметр и источник тока параллельно. Один контакт вольтметра соедините со свободным полюсом батарейки, а другой - с контактом амперметра.
6. После этого медленно закрепите на батарее термодатчик и поставьте с помощью регулятора минимальное напряжение.
7. Затем осторожно поднимайте его, пока сила тока не станет равна одной десятой ёмкости аккумулятора.
8. Каждые пять минут повышайте уровень напряжения, а когда сила тока станет снижаться, делайте это каждый час.
9. Когда напряжение дойдет до 1,5 Вольт, просто оставьте батарею на зарядке.
10. Через 5-6 часов или раньше сила тока упадет до нуля. В этот момент отключите зарядку.
11. Подождите примерно полчаса и поставьте телефон на обычную зарядку.

Иногда подобную процедуру следует повторять несколько раз, но результаты могут быть действительно впечатляющими.

Теперь вы знаете, как реанимировать аккумулятор телефона в различных, даже самых сложных ситуациях. Для одних способов вам не потребуется практически ничего, а для других нужны будут минимальные навыки обращения с электричеством. Если вы считаете, что их у вас нет, то попробуйте отдать аккумулятор в сервисный центр. Иногда за его восстановление берут не такие уж большие суммы.

Если же восстановить аккумулятор так и не удастся, то задумайтесь о покупке нового - все равно у любого устройства есть тот или иной срок службы, и продлить его можно далеко не всегда. А аккумуляторы, даже фирменные, сегодня стоят не так уж дорого.