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诺希香水充电宝性能改进升级(增加正负极弹片/扩展输出电流/改善散热)

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发表于 2020-4-8 15:12:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 qrut 于 2020-4-15 15:16 编辑

这个NOHON移动电源是几年前买的了,当时看到挺便宜的,貌似20元左右,到手使用时有很多问题,没用几次电池也挂了。首先这个充电宝由于属于香水型,输出电流也就1a(电池电压降低时1a都打不到),所以应对现今大电流需求现在基本没有使用价值了,还存在过热和放电截止电压过低(2.4v截止)等问题,导致用一会就过热限流了,电池由于每次都是过放,寿命很短。
吃灰很久,闲没事打算升级改造一下物尽其用。


外观



一充一放



屁股



拆开,电池已经报废扔了,原先是镍片焊接(俩线头是测试时焊的),由于没有正负极弹片不能随意更换电池,所以准备加一组电池弹片方便更换电池。



除了换弹片,还准备小幅扩展一下输出电流,并且改善一下散热,避免过热和满足扩流散热需求。

红圈都是需要更换或者添加的元件,原先输出两颗10uf电容滤波,应对1a输出时已经吃力,纹波巨大,需要更换大滤波电容
由于扩展输出电流,原先锂电保护双mos管8205也需要添加一个,板子预留空位,但是没焊接。
最下面的电阻是升压ic输入电流设定电阻(属于恒流输入限流保护)



升压电感也是需要更换的,1a都烫手,增大电流会更吃力,必须更换。
升压输出隔离二极管也是需要更换和增加的,这个之前自己已经增加了一颗(图中部红圈)
左上角的输出指示灯电流取样滤波电容要摘除,不然大电流会不亮。
锂保ic也需要更换,原先dw01,过放截止电压是2.4v左右,这个充电宝靠锂保ic实现欠压关断,会导致过放,需要更换成fs312f(过放截止电压2.9v),下图已经更换好了。



先简单测试一下性能,这个空载。



4.2v输入1a输出尚可,最大1a出头吧,再大限流。



模拟电池电量最低时3v输入时1a带载已经跌到4.4v 基本不能全程满足1a输出的最小需求,随着时间推移升压ic过热还会限流。




fs312f资料



下面制作电池弹片,bp机上拆的镀金负极弹簧,换根粗一点的线焊好,降低线损。



烙铁烫入塑料之中,两边环氧胶加固。



做了个合适的电池正极触片,偏离中心部位顶鼓,顶鼓偏离中心为的是兼容平头和尖头18650电池。



侧面



焊好正极触片,顺便添加一颗8205,由于升压ic最大输入电流在2.5a左右,锂保ic两颗mos通态内阻大概30毫欧,两颗串联应用等效60毫欧,锂保ic过流保护引脚阈值大概150mv,所以1颗8205应对2.5a的扩展电流已经极限,并且存在不稳定状态,必须增加一颗8205.



下图第二条红线标示的312f过流检测电压为150mv



dw01也是




8205a rds通态内阻



装里面试试,正极触片下方靠壳子塑料挡片着力,上方也需要着力,但是没现成条件。



只得自制一个挡片,铝片磨的。



粘在上盖塑料横梁上



这样合盖时挡片正好抵住电池正极触片上方



下面进行扩流改造,摘除原来电感,4.7uh的。



料板上挑选一颗2uh密封电感,个头比之前大很多,替代之前应该没有问题,直流内阻通过测量大概10毫欧,5a直流毫无温升,(1mhz温升没测)但是不知饱和电流,为了心里有底还是决定测试一下。



反面



找了一颗小阻值电流取样电阻,测量93毫欧,大概100毫欧。



用电容模拟电池充当大电流能量源,电阻电感串联后示波器探头电阻上取信号,这样通过计算就可以测出电感的饱和电流。



示波器直流耦合,20m低通,单次触发,由于电感电流不能突变,电感没有饱和时内部电流接近线性上升,当饱和时电流会迅速增大,红圈就是饱和点,可以看到曲线迅速变得陡峭,用标尺量出拐点大概在1.5v左右,1.5v/100毫欧=15a,所以这颗电感的饱和电流大概为15a,温升电流就算按3分之1取也5a了,应对这个应用绰绰有余。



反面是放不下了,没办法飞线吧。



由于振荡频率1mhz,引线尽量的短,顺便把升压ic输入电流设定电阻换成20k,对应2.5a的最大输入电流(原来27k对应1.77a留有余量)。之所以设定到最大是为了提升带载能力,但是必须有相关的散热改造加强,不然是没办法实现的。


升压icsd6271资料


输入电流计算公式




套热缩管绝缘,摆里面看看,还行勉强能装下。



输出电容也换成100uf,原来两颗10uf并联,纹波巨大超过1vpp,更换后降了10倍,旁边150nf的高频滤波不变。



散热改造,做了一个异形铝片。



放里面胶粘好,利用铝片和塑料盒子共同导热。



热的东西都涂硅脂



装好测试,这个空载时。



4.2v输入,1A输出,此时效率90%左右。



3v最低电压输入,1a输出,可以看到输出电压仍旧5v以上,之前已经跌到4.4v。




测下4.2v满电5.2v输出基本不掉电压时的最大输出电流1.6a长期稳定,电感很凉快,5v输出时能到1.8a,此时效率大概80%,之前1.2a不能长期。



测下2a输出,由于输入已经到达2.5a最大限流了所以只有降低输出了,4.35v.



稳定性测试,输入状态,起始2.5a最大。



老化20分钟,升压ic没有发生过热限流现象,输入电流仍旧保持2.5a以上,证明散热改造有效。



螺丝在底下,电感没拿胶粘死,考虑后期可能会有其他改进,上盖粘一颗海绵块,合盖时可以压住电感。



差不多就这些,应应急还是可以的,此帖结束,谢谢观赏~



更新:由于板子原来静态功耗过大(0.3ma左右),不用时电池短期电量下降较大,加了一个开关控制升压ic 使能端,开关关闭静态电流降低至30ua左右。
顺便找了一颗同类输入最大4a升压ic替换原来的最大输入限流2.5a升压ic,进一步扩展最大输出电流。由于已进行散热改造,4056限流也改成1a充电提高充电速度(原本800ma左右)



壳子掏个孔安置开关



测试,满电可以保持5v以上2a输出了。

总结一下:原本不能随意更换电池--已解决
                    原本不能大电流放电输出电流过小--已解决
                    原本放电存在电池低电量时过热限流输出压降过大导致反复充电启停问题--已解决
                    原本存在静态功耗过大问题--已解决
                    原本放电指示灯大电流放电不能指示问题--已解决
                    原本充电速度过慢问题--已解决
                    原本存在过放损坏电池问题--已解决
                    原本存在输出纹波过大问题--已解决

end



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hefanghua + 18 厉害,差不多重做了一个
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发表于 2022-9-25 23:58:06 | 显示全部楼层
哎~就是玩儿
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发表于 2021-12-19 00:28:51 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
改造的不错!
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发表于 2021-12-8 22:00:29 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
不错,准备去打板,给小直手电尾巴上装一套充电宝
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发表于 2021-4-13 08:37:26 | 显示全部楼层
大佬级的电子人才啊
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发表于 2020-12-29 15:30:15 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
这块板子的充电是4056?省成本吧。
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发表于 2020-11-12 20:53:22 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
不错,学习了
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发表于 2020-6-25 07:06:04 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
厉害了!我地哥!真牛!
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发表于 2020-5-7 20:23:02 | 显示全部楼层
厉害,够折腾,这才是DIY精神
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发表于 2020-5-2 15:18:50 | 显示全部楼层
不错,板车改成汽车了。好功夫。
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发表于 2020-4-30 09:23:06 | 显示全部楼层
生命不止,折腾不止。折腾的明白。
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发表于 2020-4-26 18:44:13 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
我也有一个类似的,一元钱从旧货市场淘的,性能等都不错,由于logo等都磨得没有了,上飞机时被没收了
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发表于 2020-4-26 16:57:41 | 显示全部楼层
很闲,折腾得不错。学习价值高
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发表于 2020-4-26 16:15:39 | 显示全部楼层
有这功夫可以打板弄个新的了,只用原来外壳就好。
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 楼主| 发表于 2020-4-24 23:09:32 | 显示全部楼层
coolpws 发表于 2020-4-24 22:54
多放简答,功率的事算是明白了。
还有个问题就是贴片电容放的时间久了容量会变化吗?前几天买了22uf 0805 ...

mlcc属于高稳定性贴片电容,没有电解液结构,容量一般不会轻易变化,测耐压要小电流,20v直怼不行。输出电容多大要看电感和期望的纹波来确定,官方推荐的电感最低下限是4.7uh这个电感量纹波会比较低但是损耗会较大,也不利于输出大电流,小电感输出大电流能力更强但是纹波会增大,所以需要增加输出滤波容量~
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发表于 2020-4-24 22:54:58 | 显示全部楼层
qrut 发表于 2020-4-24 22:32
谢谢支持!
第一个问题6271属于输入限流型升压ic,输入输出的关系是 输入电压x输入电流=输出电压x输出电 ...

多放简答,功率的事算是明白了。
还有个问题就是贴片电容放的时间久了容量会变化吗?前几天买了22uf 0805 25v 10%,到手后容量只有18uf左右,测前几年买的1uf贴片显示0.99,不是什么好万用表。这次买的是被坑了?还是别的原因。以前也查过说是颜色深的耐压高,这个颜色倒是深一些,要测耐压的话用20v的电压直接接在两端可以吗,好像还看到说是短时间超过耐压也不会烧。之前买了些sx1308,资料上显示用22uf,就买了点。
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 楼主| 发表于 2020-4-24 22:32:59 | 显示全部楼层
coolpws 发表于 2020-4-24 22:12
这么优秀的帖子,我怎么才刚刚看到啊!楼主我有几个问题麻烦你一下
1、这个升压芯片的输出电流是怎么计算的 ...

谢谢支持!
第一个问题6271属于输入限流型升压ic,输入输出的关系是 输入电压x输入电流=输出电压x输出电流  ,输入电流可以通过设置电阻改变,最大支持2.5输入,假如输入4v ,最大限流被设定到2.5a,那输出5v 时理论就是最大2a,当然实际不可能100%效率,一般电流越大效率越低,80%效率算5v时只能1.6a,而且还必须保证ic不能过热限流。如果继续加大输出负载电流,超过了输入总功率10w,输出会保持你想要的电流比如2.1a ,输出电压会被降到4.76v左右(按100%效率算),来保持输出功率还是不超过10w。输出5v,1a, 5w, 输入电压4v就需要输入1.25a的电流,电池电压降低到3v就会调整到1.67a输入,来维持输入功率不低于输出,但是最大被限制在你设定的电流以下。

第二个问题 dw01可以用个肖特基来提高过放电压,一般肖特基小电流压降在0.1-0.3v之间。

第三个问题 铝电解这个场合不太适用,因为开关频率比较高,铝电解损耗太大,滤波效果也差。钽电容能凑合,但是高频性能不如mlcc,mlcc属于多层结构,每一层相当于1个小容量电容,滤波用多个小容量电容并联效果是最好的,能依次滤除各频段谐波,mlcc结构正好符合这个特性~
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发表于 2020-4-24 22:12:36 | 显示全部楼层
这么优秀的帖子,我怎么才刚刚看到啊!楼主我有几个问题麻烦你一下
1、这个升压芯片的输出电流是怎么计算的,比如一开始的6271,之前买了很多小风扇电路板也是用的这个芯片,我一直以为不管它升到几V都能输出2.5A
2、dw01有什么办法提高过放检测电压吗,以前好像有人说过串个肖特基,dw01的保护板和电路板手上还是很多的
3、那个100uf的贴片电容可以换成电解电容吗?不行的话钽电容是否合适。简单搜了下你这个电容要2元一颗,能买几十个电解或者4个钽电容了。
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发表于 2020-4-24 13:52:28 | 显示全部楼层
LZ正牛,设备好技术也好
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发表于 2020-4-19 23:57:49 | 显示全部楼层
下足本钱啊,还用了镀金的电池片:lol:
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