Какое напряжение должно быть на аккумуляторе телефона?

Диагностика аккумуляторов сотовых телефонов

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:

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

Какое напряжение Li-ion-аккумулятора лучше: 3,6В, 3,7В, 3,75В, 3,8В или 3,85В?

Какое значение лучше выбирать по напряжению Li-ion-аккумулятора в смартфоне? Ведь вариантов немало: 3,6В, 3,7В, 3,75В, 3,8В или 3,85В.

Напряжение на аккумуляторе указывается двух типов:

• номинальное (то есть основное рабочее, указывается всегда);
• максимальное (снижается ток, работает защита от перезаряда, иногда не указано — ниже объясним, почему).

Цифра в значении напряжения зависит от конструкции и типа электрохимической системы литиевого элемента. Узнайте, есть ли разница, и какие элементы лучше для надёжности, срока службы, быстрой зарядки и так далее.

Что означает напряжение Li-ion-аккумулятора смартфона «3,7В / 4,2В»?

Типовой вариант литий-ионных (и литий-полимерных) аккумуляторов с кобальтовым катодом (LCO) имеет напряжение на элемент:

• 3,6В номинальное;
• 4,2В максимальное.

Вот, как это напряжение влияет на работу литий-ионного аккумулятора:

• Аккумулятор заряжается до 4,2В (индикация 100%);
• Постепенно разряжаясь, он удерживает номинальное напряжение на уровне 3,6В (+/- 0,1В при токе разряда 0,2C-0,5C);
• При остатке около 20% заряда от ёмкости напряжение падает до 3,0В;
• Срабатывают алгоритмы контроля аккумулятора (например, управляющая плата BMS и аппаратно-программные средства смартфона — он выключается).
• Срабатывает защита, когда напряжение падает до критического у Li-ion значения 3,0-2,75В (точная цифра зависит от материалов, задумки инженеров и сборки).

Сильно разряженный Li-ion-аккумулятор выключается после срабатывания защиты по нижнему порогу напряжения — размыкается цепь. Восстановить можно. Правда, понадобится специальное оборудование. И результат получится со значительной потерей ёмкости (глубокий разряд).

Исконно-номинальное значение напряжения Li-ion-аккумулятора 3,6В — до 3,7В его увеличили в маркетинговых целях за счёт понижения внутреннего сопротивления.

Диапазон напряжений 3,7-4,2В (рабочий ещё шире: 2,75В-4,2В) используется в литий-ионной технологии повсеместно (в элементах 18650, аккумуляторы в смартфонах, смарт-часах, планшетах, ноутбуках, электроинструменте, электротранспорте). Но встречаются и другие варианты.

Какое напряжение литий-ионного аккумулятора лучше?

Увеличение напряжения от штатных 3,6В добавляет мощности аккумулятору и увеличивает максимальную ёмкость при заряде выше 4,2В.

Однако перезаряд плохо сказывается на сроке службы и безопасности ячейки. Требуются другие материалы, более дорогое производство, чтобы снизить негативный эффект. Новые модели смартфонов могут предложить такие технологии, но стоят ли они усилий и переплаты?

Отличия, которые скрывают цифры по напряжению Li-ion-аккумулятора

Первое значение соответствует номинальному и указывается обязательно на всех ячейках. Второе значение указывается либо рядом, либо где-нибудь в описании характеристик на стикере с информацией. Притом найти его удаётся не всегда на корпусе ячейки (в таком случае считается, что оно штатное для технологии — 4,2В).

3,6В / 4,2В

Традиционные аккумуляторы (обычно с кобальтовым катодом). Исконные значения технологии Li-ion и Li-ion Polymer.

3,7В / 4,2В

Современный и наиболее распространённый вариант достигнут в маркетинговых целях («3,7В больше 3,6В») с небольшой доработкой материалов катода и анода (снижено внутреннее сопротивление).

3,75В / 4,2 или 4,25В

Компромисс между долговечностью, ёмкостью и мощностью, которым пользуются производители во флагманских и популярных моделях. Чтобы достичь большего максимального напряжения при заряде 4,25В поверхность катода покрывается специальными материалами (от грубого нанесения до структурного перекрытия оболочкой), разрабатываются добавки к электролиту.

3,8-3,85В / 4,35-4,4В

Новейшие разработки материалов (тонкоплёночные покрытия катода и добавки в электролит) позволяют заряжать аккумуляторы до 4,35 (+/-0,05В). Это увеличивает мощность (например, полезно для электромотора) и ёмкость (время автономной работы).

Они называются высоковольтовые элементы (LiHV или High Voltage Li-ion, например, HV-LIPO). Из особых требований — поддержка 4,4В со стороны зарядного устройства (должно быть правильно настроено по напряжению полной зарядки для дополнительной ёмкости).

Заряд до такого высокого напряжения, как 4,4В плохо влияет на долговечность. Даже с использованием новейших технологий защиты электродов от чрезмерного износа производитель получает ячейки, в которых уменьшается максимальное число циклов заряд-разряд. Для их работы требуются более ответственные меры, чтобы изделие соответствовало стандартам безопасности.

Интересно, что в Datasheet литий-ионных аккумуляторов 3,85В / 4,4В тестирование демонстрирует более экстремальный заряд до 4,6В. Это ещё сильнее увеличивает ёмкость и мощность.

Однако инженеры отмечают, что для безопасности заряда до такого высокого напряжения следует строго следить за повреждениями и вздутием. Если они есть, то так сильно заряжать нельзя, опасно.

Ответы на частые вопросы по напряжению Li-ion-аккумулятора

Срок службы батареи Li-ion согласован с моральным устареванием модели смартфона. В связи с этим фактом, короткий цикл жизни элемента питания с точки зрения производителей вполне приемлем. Почему бы и не увеличить циферку в ёмкости пусть и немного за счёт срока службы?

На практике мы сталкиваемся с определёнными эффектами при использовании разных напряжений аккумуляторов в одном и том же смартфоне. Возникают популярные вопросы, на которых хотелось бы дать краткие ответы.

Вопрос 1: Напряжение 4,35В или 4,4В действительно лучше, чем 4,2В?

Ответ: Да, это даст больше ёмкости на первые 50-100 полных циклов заряд-разряд (и мощности, например, для мотора в электроинструменте). Далее у двух аккумуляторов 4,35В и 4,2В ёмкость фактически сравняется — «карета превратится в тыкву». В теории срок службы аккумулятора, который продолжают перезаряжать выше 4,2В, будет меньше. Но если не заряжать его выше 80%, то, вероятно, он прослужит даже больше [тезис аргументирован, но требует практических испытаний].

Вопрос 2: Стоит ли искать только аккумуляторы с напряжением 4,2В?

Ответ: Нет, основывать свой выбор только на этой характеристике не стоит. Вы получите аккумулятор со сроком службы 500 полных циклов (на 100-150 циклов больше в сравнении с 4,4В), но с учётом быстрого морального устаревания смартфонов это преимущество может быть совершенно неважно (составит всего несколько месяцев от двух-трёх лет).

Вопрос 3: Есть ли разница между аккумуляторами 3,6В и 3,7В?

Ответ: Есть, но она фактически незаметна. Отличается внутреннее сопротивление, которое критично при определённых экстремальных обстоятельствах.

Вопрос 4: Есть ли разница между аккумуляторами 3,85В и 3,75В?

Ответ: Есть, и довольно большая. Отличаются технологии производства и применения материалов для катода, анода и электролита. Они влияют на максимальный заряд, в том числе дают возможность безопасно заряжать до 4,4В (требуется соответствующая поддержка на заряднике). Это в свою очередь увеличивает максимальную ёмкость (Wh = Ah * V или Вт·ч = А·ч * В).

Вопрос 5: Есть ли разница между аккумуляторами 3,7В и 3,75В?

Ответ: Есть, и она практически незаметна, если производитель не указал максимальное напряжение 4,35В (тогда отличия будут, как в вопросе 4). Обычно на аккумуляторе 3,75В это значение не указывают (тогда считается 4,2В), реже вписывают «измеренное» максимальное напряжение 4,25В — является по сути маркетинговым ходом.

Вопрос 6: Есть ли ещё информация? Я не нашёл напряжение, которое указано на моём аккумуляторе.

Ответ: Могут встречаться промежуточные значения, вроде «3,82В». Это некие «измеренные» («rated voltage») цифры по номинальному напряжению после увеличения максимального напряжения заряда до 4,4В. Достаточно придерживаться указанной выше вилки, чтобы понимать разницу. Кратные напряжения, например, 11,1В говорят о составе батарейного блока из трёх подключённых между собой аккумуляторов 3,7В (3шт x 3,7В = 11,1В).

Напряжение Li-ion аккумулятора — это важная для инженеров характеристика, которую учитывают при концептуальное разработке коммерческого продукта (например, смартфона, планшета, электродрели). Параметры применения литий-ионной ячейки зависят от её максимального напряжения при зарядке, что достигается разными технологическими решениями.

Сейчас актуальны две разновидности максимального напряжения Li-ion:

• 4,2В (исконное, штатное значение, иногда даже не указывается — и так понятно, аккумуляторы с отсечкой на 4,2В «живут» немного дольше);
• 4,35В или 4,4В (элементы высокого напряжения или High Voltage Li-ion/LiPo, их срок службы уменьшен взамен на указанные выше преимущества).

Номинальное напряжение 3,6В, 3,7В, 3,75В, 3,8В или 3,85В, указанное на корпусе аккумулятора по сути не влияет на срок службы, если максимальное напряжение одинаковое (4,2В). Но может говорить о разных материалах, применяющихся для катода, анода и электролита.

Все утверждения, которые мы привели в этой статье, основаны на расчётах, исследованиях и тезисах Battery University. В ходе своей работы мы опирались на собственный опыт производства аккумуляторов литий-ионного типа в компании Neovolt.

Для дальнейшего самостоятельного изучения рекомендуем обратиться к научному исследованию: «Практическая оценка литий-ионных аккумуляторов» [опубликовано в ScienceDirect] — эта работа входит в национальную программу ключевых исследований и разработок Китая (грант №2016YFB0100100 )

Пишите вопросы в комментарии. Мы ждём ваши сообщения и ВКонтакте @NeovoltRu.

Подпишитесь на нашу группу, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.

Правила эксплуатации литиевых аккумуляторов

Владельцы различных устройств иногда испытывают определённые трудности при поиске информации о правильной эксплуатации аккумуляторов. Этому вопросу и посвящена данная статья.

Все современные телефоны, смартфоны и КПК снабжены аккумуляторами на литиевой основе: литий-ионными или литий-полимерными, поэтому в дальнейшем речь будет идти именно о них. Такие аккумуляторы имеют замечательную ёмкость и сроки службы, но требуют очень жёсткого следования определённым правилам эксплуатации. Эти правила можно разделить на две группы:

Не зависящие от пользователя

Зависящие от пользователя.

В первую группу входят основополагающие правила заряда и разряда аккумуляторов, которые контролируются встроенным в аккумулятор устройством (контроллером), а также иногда дополнительным контроллером, располагающимся в самом устройстве. Эти правила просты:

Аккумулятор всю свою жизнь должен находиться в состоянии, при котором его напряжение не превышает 4.2 вольта и не опускается ниже 2.7 вольта. Эти напряжения являются показателями соответственно максимального (100%) и минимального (0%) заряда. Минимальное напряжение, указанное выше, применимо к аккумуляторам с электродами, выполненными из кокса, однако большинство современных аккумуляторов имеет электроды из графита. Для них минимальное напряжение равно 3 вольта.

Количество энергии, отдаваемой аккумулятором при изменении его заряда от 100% до 0%, — это его ёмкость. Некоторые производители ограничивают максимальное напряжение 4.1 вольтами, при этом аккумулятор живёт подольше, но его ёмкость снижается примерно на 10%. Также иногда нижний порог повышается до 3.0-3.3 вольт, в зависимости от материала электродов, с такими же последствиями.

Наибольшая долговечность аккумулятора достигается при примерно 45-процентном заряде, а при увеличении или уменьшении степени заряда срок жизни аккумулятора уменьшается. Если заряд находится в пределах, которые обеспечивает контроллер аккумулятора (см. выше), изменение долговечности не значительно.

Если в силу обстоятельств напряжение на аккумуляторе выходит за пределы, указанные выше, даже на непродолжительное время, срок его жизни драматически уменьшается. Такие состояния называются заряд и переразряд и являются очень опасными для аккумулятора.

Контроллеры аккумуляторов, предназначенные для разных устройств, если они (контроллеры) изготовлены с надлежащим качеством, никогда не позволяют напряжению на аккумуляторе во время заряда стать больше 4.2 вольта, но, в зависимости от предназначения батареи, могут по-разному ограничивать минимальное напряжение при разряде. Так, в аккумуляторе, предназначенном для, скажем, шуруповёрта или моторчика модели автомобиля, минимальное напряжение, скорее всего, будет действительно минимально допустимым, а для КПК или смартфона — повыше, ибо минимального напряжения в 2.7-3.0 вольт может просто не хватить для работы электроники девайса. Поэтому в сложных устройствах типа телефонов, КПК и т.п. работу контроллера, встроенного в сам аккумулятор, дополняет контроллер в самом устройстве.

Поговорим о процессе заряда литиевых аккумуляторов. Зарядное устройство любого литиевого аккумулятора представляет собой источник постоянного напряжения в 5 вольт, способный отдавать для заряда ток, равный примерно 0.5-1.0 емкости аккумулятора. Так, если емкость аккумулятора равна 1000 mA•h, зарядное устройство должно обеспечить ток заряда не менее 500 mA, а номинально — 1 ампер.
Существует несколько режимов заряда литиевых аккумуляторов.
Начнём с режима, являющегося стандартным в компании Sony. Этот режим требует длительного времени заряда, сложного контроллера, но обеспечивает наиболее полный заряд аккумулятора. На представленном графике синим цветом обозначен ток заряда, красным — напряжение на аккумуляторе, розовым — степень заряженности аккумулятора в процентах.

На первом этапе зарядки, длящемся приблизительно 1 час, аккумулятор заряжается током постоянной величины до достижения напряжения в 4.2 вольта на аккумуляторе. После этого начинается второй этап, длящийся также около часа, во время которого контроллер, поддерживая напряжение на аккумуляторе ровно в 4.2 вольта, постепенно уменьшает зарядный ток. При уменьшении зарядного тока до определённой величины (порядка 0.2 от ёмкости аккумулятора) начинается третий этап зарядки, в течение которого зарядный ток продолжает уменьшаться, а напряжение на клеммах аккумулятора сохраняется на прежнем уровне — 4.2 вольта. Третий этап, в отличие от первых двух, имеет строго определенную длительность, определяемую встроенным в контроллер таймером, — 1 час. По истечении третьего этапа контроллер полностью отключает аккумулятор от зарядного устройства.
Степень заряженности аккумулятора в конце первого этапа равна 70%, в конце второго — 90%, а в конце третьего — 100%.
Многие компании, стремясь к удешевлению своих устройств, используют упрощенные режимы заряда аккумуляторов, например, прекращая заряд при достижении напряжения на аккумуляторе 4.2 вольта, то есть используя только первый этап зарядки. В этом случае аккумулятор заряжается быстро, но, увы, только до 70% своей реальной емкости. Определить, что в вашем устройстве именно такой, упрощенный контроллер нетрудно, — для полноценной зарядки требуется примерно 3 часа, не меньше.

Во вторую группу входят правила эксплуатации, на которые мы с вами можем влиять, тем самым значительно увеличивая или уменьшая срок жизни аккумулятора. Эти правила следующие:

нужно стараться не доводить аккумулятор до минимального заряда и, тем более, до состояния, когда машинка сама выключается, ну, а если так случилось, то нужно зарядить аккумулятор как можно скорее.

не нужно бояться частых подзарядок, в том числе и частичных, когда полный заряд не достигается — аккумулятору это не вредит.

вопреки сложившемуся у многих пользователей мнению, перезаряд вредит литиевым аккумуляторам не меньше, а даже больше, чем глубокий разряд. Контроллер, конечно, ограничивает максимальный уровень заряда, но есть одна тонкость. Хорошо известно, что ёмкость аккумуляторов зависит от температуры. Так, если, например, мы зарядили аккумулятор при комнатной температуре и получили заряд 100%, то при выходе на мороз и остывании машинки степень заряженности аккумулятора может снизиться до 80% и ниже. Но может быть и обратная ситуация. Аккумулятор, заряженный при комнатной температуре до 100%, будучи немножко нагрет, станет заряженным, скажем, до 105%, а это для него очень и очень неблагоприятно. Такие ситуации встречаются при эксплуатации машинки, длительное время находящейся в кредле. Во время работы температура девайса и вместе с ним аккумулятора повышается, а ведь заряд уже полный…
В связи с этим правило гласит: если Вам необходимо работать в кредле, сначала отсоедините машинку от зарядки, поработайте на ней, а когда она выйдет на “боевой” температурный режим, подключайте зарядку.
Кстати, это правило также касается владельцев ноутбуков и прочих гаджетов.

Идеальные условия для длительного хранения аккумулятора — это нахождение вне девайса с зарядом примерно 50%. Исправный аккумулятор при этом не требует заботы о себе месяцами (порядка полугода).

И напоследок еще немного информации.
— Вопреки сложившемуся мнению, литиевые аккумуляторы, в отличие от никелевых, почти не обладают “эффектом памяти”, поэтому, так называемая, “тренировка” нового литиевого аккумулятора практически не имеет смысла. Для собственного успокоения достаточно один-два раза полностью зарядить-разрядить новый аккумулятор. Это нужно для калибровки дополнительного контроллера.
— Владельцы устройств знают, что можно заряжать батарею как от зарядного устройства, так и от USB. При этом зачастую вызывает недоумение невозможность зарядки от USB. Дело в том, что по “закону” USB-контроллер должен отдавать периферийным устройствам, подключенным к нему, ток около 500 mA. Однако бывают ситуации, когда либо сам контроллер не может обеспечить такой ток, либо устройство подключают к USB контроллеру, на котором уже висит какая-то периферия, потребляющая часть мощности. Вот и не хватает тока для зарядки, особенно если аккумулятор разряжен слишком сильно.
— Литийсодержащие аккумуляторы ОЧЕНЬ НЕ ЛЮБЯТ ЗАМОРАЖИВАНИЕ. Всегда старайтесь избегать пользования машинкой на сильном морозе — увлечетесь, и аккумулятор придётся менять. Конечно, если Вы достали машинку из тёплого внутреннего кармана куртки и сделали пару заметок или звонков, а потом положили зверька обратно, проблем не будет.
— Практика показывает, что литиевые батареи (не только аккумуляторы) снижают свою ёмкость при уменьшении атмосферного давления (в высокогорье, в самолете). Вреда батареям это не приносит, но знать об этом следует.
— Бывает, что после приобретения аккумулятора повышенной ёмкости (скажем, 2200 mA•h вместо штатных 1100 mA•h) машинка через пару дней пользования новым аккумулятором начинает странно себя вести: виснет, отключается, зарядка аккумулятора, вроде, происходит, но как-то странно, и т.п. Не исключено, что ваше зарядное устройство, которое с успехом работает на “родном” аккумуляторе, просто не в состоянии обеспечить достаточный ток зарядки аккумулятора большой ёмкости. Выход — приобретение зарядного устройства с большим отдаваемым током (скажем, 2 ампера вместо прежнего 1 ампера).

Способы проверки состояния аккумулятора смартфона, в том числе и мультиметром

С мобильными устройствами связь поддерживается постоянно, что позволяют сотовые станции и расположенный внутри смартфонов небольшой аккумулятор. При этом после интенсивной эксплуатации любая батарея изнашивается. Следовательно, появляется вопрос: как проверить аккумулятор телефона мультиметром на работоспособность и не вышел ли он из строя раньше ожидаемого времени?

Экспресс-проверка

Наиболее простым решением является проверка без подручных средств. Достаточно сделать звонок на любой бесплатный номер или просто позвонить кому-нибудь из знакомых и оставаться на связи 10—15 минут.

Далее следует проверить, сколько делений или процентов было использовано (не более 1—2 % на 10 минут). Если расход оказался незначительным или число делений не изменилось — все отлично. В обратном случае литийионная батарея в скором времени станет непригодна для работы.

Тем не менее такой метод проверки нельзя назвать эффективным, поскольку энергия может расходоваться из-за неправильной оптимизации операционной системы или ее загруженности. Поэтому сначала следует провести работу с самой ОС и по возможности отключить ненужные службы.

Нелишним будет просто осмотреть аккумулятор. Существует три симптома, свидетельствующие о полном износе АКБ:

корпус оказался заметно вздутым;
на контактах появились признаки коррозии;
заряд во время работы телефона резко падает на большие значения (с 70 до 25 %).

При появлении хотя бы одного из симптомов компонент не подлежит восстановлению и его нужно только заменять на новый.

Использование специального программного обеспечения

В смартфонах или планшетах подобные приложения могут быть установлены по умолчанию. К примеру, в ОС Android предусмотрен такой инструмент и его можно включить набором комбинации *#*#4636#*#*. В открывшемся меню нужно открыть раздел «Сведения о батарее» — там можно узнать текущее состояние АКБ и ее работоспособность.

Для моделей от Apple можно рекомендовать утилиту BatteryCare, доступную в App Store для айфона. Она поможет в случае с iPhone или планшетными компьютерами iPad. Что касается платформы «Андроид», для нее разработано приложение Nova Battery Tester. Оно позволяет проверить, помимо состояния батарейки, и ее настоящую емкость. Причем тестирование программы проводилось с лабораторным оборудованием при задействовании нескольких десятков АКБ.

Этот способ подходит, если в смартфоне стоит несъемный компонент и проверить его приборами в домашних условиях почти невозможно.

Однако не всегда доступна возможность установить такое программное обеспечение, или батарейка съемная, что облегчает тестирование. Поэтому можно перейти к самому надежному решению — воспользоваться мультиметром и проверить состояние компонента вручную.

Использование мультиметра

Это полезный в хозяйстве инструмент позволяет провести необходимые замеры без опыта работы с электроникой. Для этого нужно сделать следующее:

извлечь батарею из телефона;
на приборе установить диапазон от 10 до 20 В;
красным щупом прикоснуться к “+”, черным — к отрицательному “−”;
проверить, что на дисплее показания совпали с указанными на корпусе АКБ.

Если же напряжение находится на уровне 3,7 В и ниже — батарею потребуется зарядить. После чего делается повторная проверка, и если этот показатель остался без изменений, значит, аккумулятор является непригодным для эксплуатации.

Применение USB-тестера

Проверено временем, что многие производители при изготовлении батарей на их корпусе указывают более высокую емкость, чем на самом деле. Для правильного изменения этого показателя и состояния достаточно запастись тестером или мини-мультиметром. Эти приборы доступны на рынке при невысокой стоимости, так что найти их не составит труда. Тестер, по сравнению с мультиметром, выглядит как небольшая коробка с разъемом USB.

С передней стороны тестера размещен экран. На нем во время проверки будут отображены требуемые показатели:

напряжение (вольт) и ток (ампер);
текущая емкость батарейки в телефоне;
текущий слот памяти (на передней стороне переключается одной кнопкой).

Провод USB из комплекта тестера во время работы подключается к источнику питания (в зарядный блок, гнездо персонального компьютера или ноутбука). В тестере расположены разъемы USB и microUSB. Порядок проверки выглядит следующим образом:

При определении общего объема заряда смартфона или планшета с гнездом microUSB, потребуется соединить тестер и мобильное устройство USB-кабелем. Перед тем как проверить аккумулятор телефона мультиметром, обязательно нужно разрядить аппарат до ноля.
Далее потребуется подключить прибор для изменения к источнику питания и установить на его табло пустую ячейку памяти или стереть уже используемую. Остается подождать, пока телефон зарядится полностью.
После завершения зарядки на экране зарядка должна иметь показатель 100 %, а сила тока — 0 ампер. На табло прибора будет показан настоящий объем аккумуляторной батареи.

После этих простых действий можно убедиться, что телефон быстро разряжается не из-за перегруженной службами операционной системы, а по причине изношенности батареи. В таком случае не обязательно искать новый компонент для замены или нести его в мастерскую. Можно попытаться предложенным ниже способом восстановить емкость.

Аккумулятор смартфона следует регулярно тестировать не только из-за возможной его изнашиваемости после интенсивной работы со смартфоном. Следует помнить, что если АКБ долгое время не используется, ее емкость со временем снижается. Это часто встречается и в новых компонентах, которые еще не были использованы в телефонах.

Способ восстановления работоспособности простой и не требует наличия специальных навыков:

сначала необходимо подзарядить на полную мобильное устройство;
с помощью интенсивных нагрузок разрядить его до ноля;
повторить процедуру три-четыре раза.

Если после применения раскачки телефон действительно стал работать дольше — заменять аккумулятор нет смысла. Однако желательно проверять его показатели время от времени.

Однако аккумулятор не только может иметь низкую емкость — при полном износе он перестает отдавать ток в требуемом объеме.

Проверить это также можно с помощью USB-тестера:

подключить смартфон к зарядному устройству;
подсоединить тестер для измерений к разрыву цепи между блоком питания ЗУ и проводом;
отследить показания, когда заряд будет 100 %.

Блоки питания отдают ток при силе 1 ампер. Если на приборе отображается значение 0,1 до 0,3 А — батарея однозначно нерабочая и восстановить ее уже невозможно. Проверить правильность показаний можно при помощи другого устройства для зарядки.

Полезное видео

Ниже представлена видеоинструкция, позволяющая проверить, насколько работоспособна АКБ с использованием прибора:

Здесь можно посмотреть, как с помощью резистора и мультиметра дать старт источнику питания, если он долго не использовался:

Заключение

Предложенные способы были применены на моделях производителей Xiaomi, Apple, Samsung и Honor. Однако все они работают и с аккумуляторами от других смартфонов, поскольку технология их производства универсальна. Для проверки состояния батареи лучшим решением является использование USB-тестера, хотя стандартный мультиметр также неплохо справляется с этой задачей. В любом случае, когда проверка свидетельствует о снижении мощности тока или падении объема, а раскачка не смогла помочь — остается только менять АКБ.

Хитрости измерения емкости аккумуляторов смартфонов и другой мобильной техники

Содержание

Как может показаться на первый взгляд, с емкостью аккумуляторов мобильных устройств все предельно просто и понятно — грубо говоря, чем больше миллиампер-часов (мА·ч) в батарее, тем лучше, и тем дольше проработает девайс. Но подобный показатель, к которому привыкли все или почти все, не всегда отражает реальное положение дел, а значит, что сравнивать данные по емкости аккумуляторов у различных устройств не всегда корректно. Какие же секреты таят современные аккумуляторы, и какие дополнительные показатели могут пролить свет на их реальную емкость? Обо всем этом и пойдет речь в нашей статье, а также будут рассмотрены популярные методы измерения емкости аккумуляторов в домашних условиях.

Параметры аккумуляторов

Самую подробную информацию об аккумуляторе стоит искать на его корпусе или в специальных документах с детальным техническим описанием, именуемых «даташитами» (datasheet), а вот в обычных технических характеристиках устройства едва ли будут указаны все нюансы.

Тип аккумулятора — в современных устройствах обычно используется так называемые литий-полимерные аккумуляторы, которые являются слегка усовершенствованной версией литий-ионных аккумуляторов, а иногда на самом деле отличий никаких и нет, и это не более чем маркетинговая уловка. В бытовом понимании литий-полимерные батареи выделяются лишь тем, что имеют мягкий пластиковый мешочек вместо твердого корпуса.

Limited charge voltage — максимально возможное напряжение аккумулятора, повышение которого вызовет различные проблемы с батареей, вплоть до взрыва. Впрочем, бояться перезаряда не стоит, так как при зарядке должна сработать защита.

Nominal Voltage — среднее или рабочее напряжение аккумулятора, при котором он работает большую часть времени. Показатель стоит воспринимать как усредненное значение.

Typical Capacity — типичное, среднестатистическое значение емкости для используемого аккумулятора. Показатель указывается в мА·ч и/или Вт·ч.

Rated Capacity — минимальная емкость батареи, и тут нужно пояснить, что даже в рамках одной партии емкость аккумуляторов может немного отличаться, что вполне допустимо, а показатель Rated Capacity как раз и дает понять в каких пределах могут быть отклонения. Есть и случаи, когда фактическая емкость оказывается выше заявленной производителем.

В каких значениях измеряется емкость аккумулятора

Так сложилось, что почти все ориентируются на показатель в миллиампер-часах при указании емкости, что удобно как производителям, так и на самом деле и пользователям. Посудите сами, какая цифра выглядит более красивой, 5000 мА·ч или, к примеру, 19.25 Вт·ч? Очевидно, что второй показатель кажется маленьким и неудобным для того, чтобы прижиться у массового пользователя. Но давайте более подробно вникнет в суть терминов.

А·ч (ампер-час) — правильнее ампер-часы называть не единицей измерения емкости, а электрическим зарядом, показывающим, какой ток аккумулятор может выдать за один час. При этом важно знать номинальное напряжение аккумулятора, чтобы получить представление о его возможностях, так как 4000 мА·ч при 3.85 вольтах при переводе в Вт·ч, дадут меньшую емкость, чем 4000 мА·ч, скажем, с 7.4 вольта. Для мобильных устройств стандартным остается номинальное напряжение аккумулятора в 3.7, 3.8 или 3.85 В.

Вт·ч (Ватт-час) — является мерой энергии, показывающей то, сколько энергии будет получено или отдано в течение часа при приеме или отдаче энергии в 1 Вт. Считается, что ватт-часы наиболее точно отражают емкость аккумулятора.

И все-таки не на всех аккумуляторах обозначено значение в ватт-часах, либо оно по каким-то причинам дано неправильно. Но мы и сами можем рассчитать показатель, зная емкость в миллиампер-часах и номинальное напряжение. Достаточно перемножить известные числа, затем поделить их на 1000:

3700 мА·ч («емкость» в миллиампер-часах) x 3.85 В (номинальное напряжение) : 1000 = 14.245 Вт·ч

Бывают случаи, когда производители, вместо номинального напряжения, показатель в мА·ч умножают на максимальное напряжение, что дает более солидную, но неправильную цифру в Вт·ч. По каким причинам это делают непонятно — возможно это ошибка, а может попытка ввести пользователя в заблуждение.

Впрочем, с подсчетом в любом случае не все так просто — ниже приведен график разрядки аккумулятора, по которому видно, что напряжение постепенно падает, а поэтому при умножении на номинальное напряжение получается лишь приблизительная цифра, которая, тем менее, обычно оказывается довольно близка к реальной. Погрешность может составлять около 1 Вт·ч (часто меньше), и почти всегда именно в ватт-часах реальная емкость оказывается меньше заявленной, даже если получится полное соответствие в миллиампер-часах.

Как самостоятельно измерить емкость аккумулятора

Реальную емкость аккумуляторов можно измерить самостоятельно, и самым популярным методом является использование USB-тестера. Обычно такие устройства действительно могут отобразить приблизительную, сравнительно точную емкость, но вариаций тестеров столько, что каких-то однозначных выводов делать не стоит.

Проблема в том, что тестеры подсчитывают только ту емкость аккумулятора, которая используется устройством, тогда как даже после полной разрядки всегда остается некий запас, необходимый для предотвращения глубокого разряда, очень вредного для аккумуляторов. В зависимости от модели мобильного устройства такой запас может составлять несколько сотен мА·ч или около 0.4–1 Вт·ч. Еще одна особенность USB-тестеров заключается в том, что не все они подсчитывают емкость в Вт·ч, а если и делают это, то на достоверность показателей рассчитывать не стоит.

Кроме того, более точные результаты получаются при разрядке, а не при зарядке батареи. И, наконец, в тестерах подсчет в мА·ч обычно происходит при 5 В напряжения, тогда как многие современные смартфоны поддерживают быструю зарядку при более высоком напряжении, в результате чего тестер выдаст низкие показатели емкости. Здесь придется либо использовать при зарядке блок питания, выдающий напряжение не более 5 В, либо самостоятельно пересчитывать результаты с учетом фактического напряжения.

В связи с этим возникает вопрос, есть ли более достоверные методы измерения емкости? Да, есть, правда самое точное оборудование недоступно простым пользователям, так как оно используется на производстве, стоит немалых денег и может иметь огромные размеры. Но есть и бюджетные аналоги в виде электронных нагрузок, которые доступны каждому.

Рассмотрим подобное оборудование на примере EBC-A10, которое способно как заряжать даже глубоко разряженные аккумуляторы, так и разряжать их, что нам и нужно для получения достоверных данных.

Стоит отметить, что правильнее всего измерять емкость батареи, когда она извлечена из устройства или когда отсоединен шлейф, соединяющий ее с основной платой девайса.

Проще всего тестировать съемные батареи, для извлечения которых не нужно разбирать устройство. Вначале добиваемся полной разрядки девайса, так, чтобы он автоматически выключился. После подключаем аккумулятор к электронной нагрузке и дополнительно разряжаем его примерно 30–60 секунд током 0.2 C (20% от заявленной емкости аккумулятора), в результате чего получим напряжение, которое нам пригодится для того, чтобы узнать используемую мобильным устройством емкость батареи.

В аккумуляторах смартфонов напряжение при отключении устройства варьируется примерно от 3.2 до 3.5 вольта.

Затем полностью заряжаем аккумулятор через мобильный девайс и вновь ставим его на разрядку через электронную нагрузку, снова тем же током 0.2 C. В настройках программы EB Tester Software, которая нужна для проведения подсчетов и построения графиков, выставляем разрядку сначала до напряжения, полученного в предыдущем тесте, а затем до значения 2.8 вольта. Меньше уже ставить опасно для аккумулятора — он может перестать заряжаться даже через электронную нагрузку (а именно через нее потом придется заряжаться для получения более высокого напряжения), не говоря уже о смартфонах и планшетах, да и на общее значение емкости это почти никак не повлияет, так как после разрядки примерно до 3 вольт напряжение уменьшается очень быстро.

В итоге получаем емкость как в привычных для многих мА·ч, так и в более правильных Вт·ч, причем программное обеспечение ведет непрерывный подсчет с учетом снижающегося напряжения, и по итогу получаются более точные цифры, чем в том случае, если бы просто умножили номинальное напряжение на заявленные производителем миллиампер-часы.

Итоги

У производителей давно существуют различные маркетинговые хитрости, благодаря которым удается добиться красивых цифр в спецификации под названием «емкость аккумулятора», и лишь изредка в технических характеристиках устройств указывается емкость в Вт·ч, по которой было бы правильнее делать сравнения с другими моделями. Но даже это значение является приблизительным.

Впрочем, явным обманом это трудно назвать, ведь миллиампер-часы (мА·ч) обычному пользователю удобнее для восприятия, а сильно завышенная информация о емкости встречается обычно только в некоторых девайсах от не слишком известных производителей. Правда многое зависит и от вида устройства, и если смартфоны с завышенной в характеристиках емкостью батареи встречаются все реже, то у портативных аккумуляторов реальные показатели пока не всегда соответствует ожиданиям.

Не стоит забывать и том, что большая емкость батареи, насколько бы честной она не была, еще не гарантирует продолжительное время работы устройства, так как многое зависит от оптимизации операционной системы и софта, а также от максимальной яркости дисплея, дополнительных функций и от используемого железа, которое не всегда может быть энергоэффективным.