电动玩具的电池充电器内部拆解报告分析

▲ 本文要分析的电路 家里有不少给小孩子买的电动玩具,感叹现在的电动玩具虽然才几十块钱,但是不仅包邮,还附送充电器和可充电电池,真的很便宜,大家都买得起。
下图这款充电器忘了是哪个玩具附送的,看起来像模像样,就是有点轻。
这么便宜的价格,想看看是什么电路方案,下面拆解分析:
背面的样子:
背面的字体不大能看清:(妹纸的手)
图像处理一下,大体能看清了:
上面写着,这是一款镍镉、镍氢电池充电器,5号、7号电池都能充。 采用usb供电,标称输入是5v 1a。 充电时间3-5小时。 卸下4颗螺丝,拆开后盖:
这时已经可以把电路板扣出来了:
重点看电路板,元器件很少:
根据实物,把电路原理图复原出来,电路很简单:
不难发现,有三组一模一样的电路,用来分别对三节电池进行充电:
所以在实物图上,只标注原理图中位于左边的那组:
这充电器有3个电池仓,可以独立地对3节电池进行充电:
电池仓里不放电池时,接上电,红色led灯是不亮的:(同样是妹纸的手)‍‍
因为没有电池,led灯所在的电路‍不能形成回路:
‍电池仓里放入电池,led灯亮起:
此时就是在充电了。 充电时,电路中各点的电压电流是怎样的呢? 直接用电路仿真来计算,简单直观:(以电路用1.3v的电压对电池进行充电为例)
从上图可以看出: 1、红色led灯的正向压降为3.15v - 1.3v = 1.85v,流过4.67ma的电流。 2、电池的充电电流为175ma。 看到这里,大家发现了没有,这款充电器没有检测电池充电状态的电路,所以会对电池一直充电,永远不会停止! 红色led灯也会一直亮起,永远不会熄灭! 不明所以的用户一定会感到很奇怪,为什么充了一整天还没充满,因为红灯还是亮着。于是继续充电。 那么问题来了,这么简单粗暴的充电电路,不会出问题吗? 下面以对镍氢电池充电为例,继续分析。 镍氢电池的充电曲线是这样的:
纵坐标是充电电压。 横坐标是说已经冲进了多少电,用电池标称容量的百分比来计量。 图中的0.1c、0.2c是什么意思呢? c代表电池容量,如果电池容量为1200mah,那么0.1c就代表充电电流为: 0.1 x 1200ma = 120ma 0.2c就是 : 0.2 x 1200ma  = 240ma 从充电曲线可以看出,用不同大小的充电电流,充电曲线是不一样的。上图列出的就有4条充电曲线。 那些价格贵的“智能充”,就是根据充电曲线的特性来判断是否已经充满电,从而停止充电。 可以有以下几种判断方法: 1、当检测到充电电压有一段时间都不再上升时,就认为已经充满电。
2、当检测到充电电压反而在下降时,也就是电压的“负斜率”出现时,认为已经充满电。
3、也有判断电池电压达到指定值,就停止充电的,但是这种方法准确性差些。 这次拆解的充电器,简单粗暴,除了充电功能,啥也没有,会一直充一直充。充到最后电池电压上不去了,源源不断的充电电流就全部用来发热。 假设电池能充到的最高电压为1.53v时:
对于单颗电池来说,用来发热的功率为: 1.53v x 163ma ≈ 0.25w 3颗电池就是: 0.25 x 3 = 0.75w 可不小呢! 应该说,镍氢电池、镍镉电池都很扛造(东北话,耐折腾的意思),一般来说问题不大,这也是商家敢生产销售这种充电器的原因。 但是! 在电池满电后仍继续充,会使电池持续发热,轻则导致电池性能下降,容量减小,寿命缩短。 严重些的,可能会出现电池“爆”浆的问题!(文章题目说的“爆”就是指这个,至不至于爆浆跟电池质量也有关系) 所以大家使用廉价的充电器时,一定要注意:
一般充电没问题;
充电时,充电器附近不要有易燃易爆物,注意散热;
充电时,一定要有人在家;
充电时间不要过长,可以充一个白天,但不建议通宵充电。
使用时小心注意就好,实在担心,可以买个好一点的充电器,也不贵。


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