之前评测过RYDBATT(瑞鼎)家的双槽镍氢充电器,发现在其中采用了镍氢充电器很少能用上的同步整流,提高效率降低发热。這次又拿到了瑞鼎家的JBC0313-11,这是一款四槽液晶镍氢充电器,比上次那款不知道高到哪里去了。就是不知道是否还坚持采用同步整流设计呢?下面拆解见分晓。
这是这款充电器的外包装纸盒。包装图案制作水平算是不错。

顶面标注了充电器的功能、特性。

侧面标注了包装清单。包括充电器、适配器(实际上不存在)、售后服务保障卡、合格证和说明书。

正面有显示说明和注意事项。

这是应用领域,接下来看看充电器的外观:

充电器正面和其他液晶充电器布局差不多,充电器有4个5号7号通用的电池槽。电池槽上方是一个液晶屏,液晶屏显示充电信息。

充电器背面有个贴纸,上面是充电器参数介绍。可以看到标注的充电电流:5号电池1-2节是1000mA ,3-4节是500mA ,7号是5号一半。将充电器背面6颗螺丝拧开,可以看到内部的电路板。
观察充电器用料:
高压侧输入有保险管,蓝色的压敏电阻07d471k,构成一个过压保护,万一输入电压过高,压敏电阻就会导通,烧断保险丝,而不是击穿电容烧主控。 液晶屏下部用绝缘塑料与高压部分隔离开,防止爬电。

输入有LC π形滤波器,由两个电容夹着一个电感构成(其中一个400v电容在液晶屏下方),可以滤除输入纹波,也防止电磁脉冲从充电器泄露到交流电里。

上图两个蓝色的是y电容,用于将低压侧的高频共模干扰接“地”泄放掉。
下图的SO8元件是开关电源主控IC,e31038 ,未查到PDF,从电路来看这个IC集成了MOS管

开关电源采用二次侧反馈的恒压恒流设计,通过光电耦合器反馈回开关电源IC。
431反馈控制主回路电压为5伏。

低压侧,主电流回路采用同步整流, mos型号MDS1653 并联一个ss14提高效率。个人认为,同步整流设计对镍氢充电器来说,特别是体积小巧的型号,还是有一定帮助的。为何这么说?因为镍氢充电器本质是一种低电压大电流的开关电源,输出电压低于2V,而电流却有2A以上。这样一来,整流管对效率的损耗就会变得异常明显。一般整流管上压降0.5V,会带来25%以上的能量损耗。对2A来说,光是二极管上损失的能量就有1W。或许看起来很小,但是后面测试就会发现,实际上电池充电的温度高,不全是由充电电流本身造成的,还有一部分可能是充电器工作发热带来的。
而辅助绕组经过m7(1N4007贴片)整流滤波稳压后为单片机和运放等控制电路供电。

下图是从充电器检流电阻,5号两个r100并联,组成50毫欧检流电阻,7号则是两个r100并联后串联到5号检流电阻上,因此7号充电峰值电流刚好是5号的一半。
负极侧。

主控中颖sh79f1661f。

电压基准431 基准为约3伏。358运算放大器用于控制恒流, 反馈控制光耦。检流电阻位于负极附近,5号五金连接两个并联的R100,构成50毫欧检流电阻。而7号五金通过两个并联的R100连接到5号的五金上。额外增加了50毫欧检流电阻,共100毫欧,所以7号峰值电流刚好是5号一半。

四路充电由两颗9926双通道nmos来开关切换。

每两路公用一个ntc热敏电阻测温,控制过热保护。

外壳背面的测温导热硅脂。

下面是充电测试
首先是单节新5号电池快速充电测试,测试采用RYDBATT 2600mAh AA镍氢电池。测量电池充电电压、电流和温度。
从测试结果看,充电截止前温度最高(这样可以产生-dv信号)最高温度不到42℃,室温28度。实际温升约14度,对充电器来说算是不错了。注意镍氢电池允许充电的温度范围指的是室温,也就是环境温度,而不是电池本身。由于镍氢充电末期效率低发热大,充电结束前总是伴随大幅度温升。除非充电算法没有充满电池,否则快速智能充电器在充电末期总是伴随有一定的电池发热。即使是充电电流小也一样。电池2600mAh,充满用时3小时9分钟。充电采用恒流脉冲充电。实际峰值充电电流为1.8A恒流,平均充电电流0.9A。充电脉冲占空比50%,平均充电电流略微低于标称值1A,这可能是检流电阻10%的偏差带来的。

下图是充电波形,7号与五号的充电波形一致,都是充电2S停充2s,占空比50%。

为何要使用脉冲充电?目的有两点:
1、充电器开关电源只有一个,各槽需要轮流使用。因此1-2节电池的时候,占空比为50%如上图。两节轮流接通充电。而3-4节时,每节占空比为25%。这样简化电路和程序设计。
2、在不充电的空闲期测量电池电压,可以避免回路电阻和电池极化带来的误差如上图的在线电压和离线电压,还可以较为有效避免电池内阻随温度变化带来的额外-dv对充电截止判断的干扰。具体看老电池的测试。
4节5号电池慢速充电测试
测试采用4节RYDBATT AA 2600mAH镍氢电池进行。其他条件和单节测试相同。测试温度的点是内侧两节电池中间位置,因为此处热量最容易堆积,温度最高。测试电压电流选择内侧2号槽。

从图中可以看出,四节充电功率为4.5w。
下面是电压-温度图

可以看出与单节快速充电相比,四节充电消耗多一倍时间,用时6小时29分钟。尽管充电速度比单节慢,温升却高得多。达到25℃之多。这说明实际快充并不一定比慢充热,电池充电除了本身发热,更重要还是看热是否能散出。此外,充电器本身的发热也要叠加到电池上。
7号单节快速充电测试
电池采用RYDBATT 800mAh AAA镍氢充电电池。其他与5号单节快速充电测试相同。

可以看到,充电时间为2小时15分钟,充电电流峰值0.95A,占空比50%。平均电流0.475A。
室温27.5摄氏度,温升14度,与5号充电相当。
4节7号电池慢速充电测试
测试采用4节RYDBATT AAA 800mAH镍氢电池进行。其他条件和单节7号测试相同。测试温度的点是内侧第二节电池中间位置。测试电压电流选择内侧3号槽。

可以看到,7号电池体积小于5号电池,在电池槽中堆积没有那么密集,因此其热量相对积累的少。同样慢充条件下,温升为17度,比单节高的没有那么明显。
从充电曲线上看,电池温度收到相邻电池影响明显。可以看到临近电池先停充带来的降温冷却使待测电池-dv变成+dv。不过充电终点判断还是正确完成了。
老化大内阻电池充电兼容性测试

测试采用飞毛腿镍氢电池(前辈留下的,已经有5年以上的历史,内阻有200毫欧)

充电顺利完成,温度有点高,最高54摄氏度。温差25度。可以看到充电开始时明显的活化(表现为在线电压离线电压差减少)和充电结束后的退活化过程(表现为在线电压和离线电压差增大)。这是由于温度变化造成的。
接下来分析下充电波形:
主充电波形根据快慢充分别是占空比50/25%的脉冲,充电时间为2s 停充时间2s/6s,周期4s/8s。
正式充电结束后,涓流充电是2s的充电,60s的间隔。占空比为3.2%,等效于58mA/31mA电流(5号/7号)

满载功率:4节5号 4.5w,4节7号 2.4w。空载待机的功率0.4w。

正确识别了碱性电池并且拒绝充电。

测试结论:
这个充电器开关电源部分电路保护和滤波十分齐全,采用光耦控制恒流恒压的设计。同步整流提高了效率降低充电器的发热,这点值得称赞一下。软件设计方面,充电器采用-dv作为停充的判断依据,充电饱和度相当给力,充电速度也属于较好水平。对电池的兼容性较好,老化电池充电也正常。此外充电器能正确分辨碱性电池并拒绝充电。
测试中发现四节慢充电池温度显著高于单节快充,说明热量堆积是充电高温的重要因素,建议用户充电时可以使用强制风冷提高电池使用寿命。
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