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[电源] Kawasaki川崎7.2-24V充电器详细拆解,并浅析电路及自适应原理

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发表于 2022-3-14 08:41:45 | 显示全部楼层 |阅读模式

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在马家老万处看到的,496不包邮不包好,该充电器输出1.5A,可自适应7.2-24V电池包(卖家商品页面介绍),虽然看电压不像是充锂电的,但输出自适应还没接触过,好奇呀!遂支付6大洋巨款的运费撸一个来学习学习,顺带撸了个3V小气泵来平均运费,或许可以给水晶滴胶做个真空罐
还是看充电器吧
老规矩先三观
P20228-220726.jpg

个头是很大的
P20228-220746.jpg

底面也没铭牌,和卖家页面那种带铭牌的那种估计有点不一样
P20228-220827.jpg

电池槽、指示灯细节
P20228-220910.jpg

这个侧面有个指示灯说明的贴纸
指示灯功能如图示
P20228-220803.jpg

电源线很粗,插头是美标两插
P20228-220855.jpg

这个充电器在网上没找到有用的资料,其自适应功能相关介绍也几乎没有(那些专利倒是有不少),只能分析、自学了
拆掉4颗螺丝就开壳了
板子是用硅胶粘在壳子里的
P20228-221305.jpg

先看充电器细节
电源输入部分的各类保护、EMC元件等
P20228-221341.jpg

接下来就是整流、滤波电路
扁桥是虹扬的2A600V
P20228-221407.jpg

高压电容为68Uf/400V
P20228-221422.jpg

主变压器
P20228-221440.jpg

PWM开关管:4A600VNMOS
P20228-221455.jpg

调压反馈电路
P20228-221509.jpg

常规的431+光耦
P20228-221554.jpg

主输出二极管,应该是3A以上的肖特基二极管
带了专用散热器,还是可以的
P20228-221501.jpg

低压侧电容470Uf/50V,输出电流采样电阻0.1Ω
P20228-221651.jpg

充电控制部分
P20228-221627.jpg
采用的是义隆的EM78P259N系列MCU80byteRAM2KROM,是一次性的OTP 版本
P20228-221646.jpg

MCU芯片简介
义隆EM78P259N 1.png

引脚信息
义隆EM78P259N 2.png

把胶铲开,看板子焊接面
P20228-221927.jpg

主电源部分PWM芯片是光宝的OB2269CP,电流型
P20228-222118.jpg

PWM芯片简介
这芯片比常见的稍有不同,辅助电源有单独端口
PWM芯片简介.png

引脚信息
PWM芯片管脚.png

这主要是充电控制部分
P20228-222208.jpg

常见的双路运放TILM358
一路用着恒流/限流控制,另一路做欠压检测
P20228-222242.jpg

其余都是MCU 5V电源及输入输出相关电路
5V电源前的三极管+稳压管预稳压电路被缩水了
P20228-222254.jpg

汇总一下电路板元件面功能区
P20228-221950.jpg

焊接面的功能区
P20228-222031.jpg

在后面测试、跑电路后详细分析
LED指示灯的导光柱
P20228-222307.jpg

简单来个全家福
P20228-222337.jpg


楼下开始测试分析



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 楼主| 发表于 2022-3-14 08:42:39 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljlun 于 2022-3-14 08:54 编辑



观察电池槽触点,发现板子走线和其标识的功能有差异:TS端和VB-是反的,因为电流采样电阻接的那端只能是VB-
不清楚这货为啥壳子和板子丝印都标错了
P20228-223736.jpg

过程中发现,一处电容脱焊,补上
P20228-223505.jpg

另一处比较奇怪,看红胶貌似曾经粘过玻封二极管,但看焊点又不像是掉件了,估计是故意取走了件
P20228-223610.jpg

其他看不出毛病了
先打磨插头片,不然怼不进国标座里
不出意外是铜的
P20228-224544.jpg

插电绿灯常亮
P20228-224624.jpg

空载电压36.7V
P20228-224743.jpg

空载功耗2W的样子,多等会会再略降0.2~0.3W
P20228-224631.jpg

手上没镍镉镍氢大电池包,先用5串锂电池包试试
红灯闪烁了
P20228-225310.jpg

测试发现开始的充电电流约为80mA,持续1min,估计就是在这期间检测电池端电压,以确定充电终止电压
P20228-225735.jpg

1min后电流采样电阻上的电压为151mV,电流算下来约为1.5A
P20228-225445.jpg

充电时电流是跳动的
实测最大电流1.57A
P20228-225814.jpg

最大功率(只针对充这个电池包)为38W
P20228-225842.jpg

电流跳动用动图展示下
充电动图.gif

测试看下跳动的情况
3.6s 1.5A后切换为0.4s80mA,周而复始
P20228-225751.jpg

电压这么高都不转灯,确认这充电器肯定不适用5串锂电的
P20228-233202.jpg

再试下两串的锂电
充电前电压为7.64V
P20305-074557.jpg

前期的80mA和后期的1.5A都没变
P20305-075613.jpg
P20305-075724.jpg

稍没注意电池端电压就已经被充到9.8V了,真吓人
P20305-080045.jpg

不能用锂电池测试了
开始跑电路
P20303-231746.jpg

整理后的电路及分析详见下两图
开关电源电路
除了恒流值可变和欠压外,和常规充电器没啥区别
电源电路.PNG

控制电路
可能是5V电压采样和充电电流采样的端口没试出变化来(带A/D功能)
9脚、11脚也不知道有什么用(都是I/O口)
控制电路.PNG

对电路原理偶的分析:
1. 主开关电源空载输出36V,绿灯常亮,缺省输出80mA,恒流控制端在MCU PIN8把它拉为低电平后,恒流输出1.5A
2. 硬件上有输出端欠压保护功能,欠压点5V,可能软件上也有稍高的欠压值;
3. MCU检测到电流或输出电压低于某值(比如30V)时认为电池接入,启动进入电池电压检测段,红灯慢闪;
4. 检测段输出约1min(或更长)恒流80mA给电池,目的应该是便于确定电池电压(自适应)。从7.2~24V参数及电动工具这两点来看,应该是适配镍镉/镍氢的电池组;
5. 确定电池电压后,进入恒流充电段。MCU开启1.5A恒流充电,持续3.6s再切换为0.4s80mA,估计就是在80mA期间检测电池端电压,避免大电流下误判;
6. 当电池端电压达到软件该档上限预设值(终止电压)时,转为涓流80mA补充段,红灯转常亮;
7. 充电期间,如果电池端电压降至软件该档下限预设值时,停止充电,红灯快闪,提示异常(偶只试过短接采样下端电阻,即0电压);
8. 看温度检测电路,输入就不像是用NTC的,电池内置温度传感器应该是温度开关,上拉至电池+,当达到保护温度时接通,MCU检测端为2.5V(正常时为0V),停充;
9. 从电路看只有恒流充电段,没有恒压充电段。

再分析一下偶关注的重点——自适应电压,或者说自动设定充电终止电压,如果不是采用0Δ或-Δ检测的话
这个充电器电池槽只有3个端子,TS明显也不是用来测试外接电阻的,所以不可能是用电阻来区别不同电压的电池包了。
偶估计基本原理是:接入电池时先测试电池端电压(VB+对地,80mA电流用来给严重亏电的电池预充一下,如果电池电压还没升上去可能充电会超过1min),看测得的电压落在哪个区间(不同电压电池包对应不同的区间),就按那个区间来设定终止电压
比如:在80mA下测得电池端电压是10~15V,就按终止电压15V来充电

除此之外,偶也想不出其他方法了,看大伙有没有其他想法,交流交流!

如果是这样,那就有如下推论:标称的7.2V24V应该是指电池包额定电压,那么从下表放电终止和充电终止电压(均为网上查的单只数据乘出来的)来看,除了7.2V24V两种,中间只可能是12V10串)到15.6V13串)中的一种,这样实际可自适应的电池包就只有3种了,不可能达到每串电压都能被识别
电池组识别推测.png

还有个想法,这个充电器应该可以通过改电路和软件(另换个MCU)来给不同电压的锂电池充电,比如增加拨码开关来设定电池串联数,但恒压充电段的电压改为可变比较麻烦
不过改成充单一电压规格的锂电池,应该是没问题的,后面有时间再折腾

对于以上偶的浅析,尤其是自适应原理,大家看有没有不同想法、意见,共同讨论一下!
欢迎大家围观、指点,谢谢先!


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发表于 2022-3-14 09:19:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 aacyxjz 于 2022-3-14 09:31 编辑

目测精华的节奏啊,
仔细品读了一下电路,确实比较复杂,要是我用它改锂电充电器的话直接把mcu拆掉,增加拨码开关切换tl431电阻得到不同的电压输出

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 楼主| 发表于 2022-3-14 09:29:48 | 显示全部楼层
aacyxjz 发表于 2022-3-14 09:19
目测精华的节奏啊

承大婶吉言,骚版打赏了


后续:

川崎开关电源的离奇故障:低压正常,高压稳不住。原因是三极管半死不活
https://www.mydigit.cn/thread-312327-1-1.html



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发表于 2022-3-14 09:32:17 | 显示全部楼层
很强的帖子
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发表于 2022-3-14 10:00:28 | 显示全部楼层
看着很精致了
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发表于 2022-3-14 10:06:54 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享,楼主是个爱好钻研的人
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发表于 2022-3-14 10:13:50 | 显示全部楼层
电路图用啥软件画的,真漂亮
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发表于 2022-3-14 10:18:16 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
一个妙达充电器
型号:MT1008
prim.:100-240V 55W 50-60HZ
sec.:7.2V﹉9.6V﹉12V﹉14.4V﹉18V﹉1.6A
空载测量输出32V
324+358方案原设计为镍镉电池充电,看着质量不错,想改为锂电池充电器是否可以行,可以看我帖子一起探讨https://www.mydigit.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=41044
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发表于 2022-3-14 10:19:29 | 显示全部楼层
真详细,合适我等小白学习,使用,业内楷模。
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发表于 2022-3-14 10:25:08 | 显示全部楼层
佩服你这折腾精神! 还把电路图都画出来了

跟着大佬能学到知识
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 楼主| 发表于 2022-3-14 10:32:27 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
aacyxjz 发表于 2022-3-14 09:19
目测精华的节奏啊,
仔细品读了一下电路,确实比较复杂,要是我用它改锂电充电器的话直接把mcu拆掉,增加拨 ...

偶也考虑过,初步觉得电阻8421配电阻可能有点困难,要仔细算一下

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发表于 2022-3-14 10:34:22 | 显示全部楼层
恭喜受精!看你的帖子受益颇多
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发表于 2022-3-14 11:04:37 | 显示全部楼层
ljlun 发表于 2022-3-14 08:42
观察电池槽触点,发现板子走线和其标识的功能有差异:TS端和VB-是反的,因为电流采样电阻接的那端 ...

拆解的很详细,很不错。
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发表于 2022-3-14 11:13:07 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
质量不错啊,出口出口积压货,对镍氢电池包的
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发表于 2022-3-14 11:16:55 | 显示全部楼层
这个充电器和200x年的手机全脑充原理几乎一样,但是还没全脑充高级。也是能自动检测串数,只能充镍氢镍铬,但常常把电池充废,因为这种简易的检测手段误检测概率很高~
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发表于 2022-3-14 11:28:15 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
老万家的电源类和元件类破烂特别多,我经常光顾
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发表于 2022-3-14 11:39:58 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
不知道是不是我的错觉,感觉代工出口欧美的质量总好过内销的
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发表于 2022-3-14 12:24:48 | 显示全部楼层
楼主的帖子一贯严谨详细。大神就是不一样。。。。。这货是给什么充电的?
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