Интересен неоднозначный опыт постройки зарядного устройства для Li ion ячеек на базе импульсного модуля TP5100?
Вам под кат
Мотивация
Нужно быстрое двухамперное зарядное устройство для зарядки одновременно большого количества 18650 ячеек от бензинового генератора.
Выбор технического решения
Решил использовать серверный блок питания с выходом 12В и зарядные устройства для каждой банки.
Линейные ЗУ TP4056 были отклонены сразу ввиду их низкой эффективности и только 5В на входе.
Поиски привели к обозреваемой плате.
Заявленные 2А зарядного тока, входное напряжение от 5 до 15В, возможность зарядки 2S это же здорово!
Герой обзора
Купил 30 штук:
Вид сверху:
Вид снизу:
Сдул детали с одной платы, вот она:
Даташит
Реф. схема:
Фактический холостой ток 4х плат составил 30мА при 12В.
DIY
Ещё до того, как пришли платы TP5100, без прототипирования, я развёл и заказал плату:
Использовал
вот эти холдеры:
Модули не имеют теплового контакта с основной платой. Это моя первая ошибка.
Взял 4 полностью разряженных 18650 и поставил на зарядку. Через 10 минут получаю на первом канале:
Касаясь дросселей других каналов — я получаю ожог…
У умершей платы произошло межвитковое к.з. в дросселе из-за его температуры, потом ушла микросхема.
Тест
Я предположил, что дроссель слабоват для такого тока, и это была моя вторая ошибка. Не зная ещё о ней я купил три других дросселя на digikey и провел измерение температуры корпуса дросселей с помощью термопары и капли термопасты.
Когда получил примерно одинаковые цифры, у меня закрались сомнения, и я повторил замеры температуры, включив в них замер температуры сверху корпуса микросхемы TP5100 и вот что у меня получилось:
Решил проверить температуру дросселя номер 2 но вне платы:
Получилось 42 градуса на дросселе и 76 градусов сверху корпуса микросхемы.
Вот оно что, «бобина» была не виновата, бобину грела через дорожки микросхема-идиот :)
Моя ошибка номер 3: отсутствие прототипирования. Запаяв плату с TP5100 земляным полигоном вниз я отрезал себе путь от замера температуры на термалпаде микросхемы снизу, и пошел по неправильному пути замены дросселей.
Кстати вот, что творится на дросселе:
Ещё два подводных камня
1. Когда работают все четыре модуля на одной плате, они создают пульсации во входных цепях и мешают друг другу.
2. Если питание нарастает медленно, то нагруженные микросхемы виснут на старте и выгорают через 30 секунд от теплового пробоя.
Выводы
Модуль выдает заявленные 2А, но он небезопасен при работе на заявленном токе.
Нужно снижать зарядный ток и обеспечивать теплоотвод, но тогда для решения моей задачи он не подходит.
Подскажите, если у кого-то есть идея специализированной импульсной микросхемы для лития с током заряда в 2А?
UPD:
Смотрите
термовидео и всё станет понятно: диод, шунт, микросхема разогревают всё… Приз симпатий
передаю Hector-y!
UPD2:
Вынес на проводах шунт, диод, дроссель.
7 минут на 2А, замер снова термопарой с термопастой.
Результат:
Шунт: 60 градусов.
Дроссель: 43 градуса.
Диод: 60 градусов. Причем диод digikey-евский PMEG6030EP,115. На термовидео — штатный диод.
Микросхема на плате, замер сверху: 70 градусов.
Сейчас посмотрел внимательнее, да, дроссель при 116 градусах мог потихоньку уйти в режим насыщения, но все равно должна была отработать защита от перегрева.
Эти модули кипятит SS34, а не микросхема, на диоде максимальные потери. Если знать основы схемотехники подобных преобразователей — можно было бы сразу определить «виновника». Диод желательно заменить на «выводной» и вынести за пределы платы.
Гляньте на второй слева модуль. Я диод перепаял сразу, ещё с оригинальным дросселем…
Надо — как я писал выше.
когда есть вещи поинтереснее, как например IP2312. которую упоминали чуть ниже.
и ко мне недельку как едет уже. а от вас обзор был бы интересен. даже если из них не узнаю ничего нового, то как минимум нет ощущения напрасно потраченного времени.
диапазон питания тоже зажат по самое… 4,5-5,5В, это провал.
3 ампера тока вместо 1ампера, это очень даже гуд
это нормальная быстрая зарядка двух банок в параллель
у меня кучка самодельных фанариков с 2х18650 и платками 4056
так они заряжаются около 9 часов. а тут 1 небольшая платка и 3 часа, красота…
Какие 3А ГДЕ?
видео с трубы по модулям есть и вроде как пишут что при 3 амперах нагрев не критичный(хотя тоже надо проверять)
почему в 4056 доверяем а тут нет?
да и по честному даже 2 ампера уже не плохо.
Смотрите в конце обзора UPD с видео
a.aliexpress.ru/_BTewsV
Смущает, что показания напряжения расходятся с показаниями моего дешманского мультиметра на 0.2В.
Спасибо!
Смотрите термовидео
Я имел опыт с аналогичной платой, при питании от +5,5 вольт грелась она весьма сильно, но без выгорания и температур за 100 градусов. При уменьшении выходного тока до 1,4А (номинальный зарядный ток для батареи емкостью 2800 мАч) — все вообще стало нормально. Горячо, но палец стало можно держать на чипе и дросселе неограниченно долго.
Планировалось как минимум на 30 ячеек, я не могу дать 150А по 5В, да и провода нужны были бы совсем другие.
Посмотрите на:
www.qorvo.com/products/p/ACT4523A
Они на Маузере есть в количестве…
Да, еще забыл совсем: 30 ячеек с током зарядки по 2 А — вполне достаточно стандартного источника 5 В, на 350 Ватт ;)
пришел к выводу что поделка не стоит внимания в том исполнении в котором она продается.
а разбираться с её болячками проще другое сделать.
кстате по спору бабки вернул(целых 80 рублей)
PS. с выносным дросселем вы конечно прикололись ) у меня аж глаз задёргался, как я представил себе на сколько там все плохо с режимами работы дроссель-ШИМки
Пробовал менять диод на PMEG6030EP,115 тоже не спасло.
Ослограммы сниму когда буду дома…
Вообще не лучшая реализация. я про топологию ШИМки.
Вроде «взрослая» микросхема, а обычный одноключевой степ-даун. В таком формфакторе это уже век динозавров, синхронные преобразователи работают на много лучше.
На второй плате увеличил Rs в два раза, для уменьшения тока — не помогло. Похоже подделка + тепловая защита не работает.
Ваши мысли?
Получилось 42 градуса на дросселе и 76 градусов сверху корпуса микросхемы.»
— почти феноменальный результат. И нормально работает в такой конструкции?
Провода добавили дросселю какой-нибудь 1% индуктивности и всего. Что ещё поменялось?
Например могут возникнуть «иглы» обратной индукции, которые вызовут пробой ключа.
Kirich(у) попался ТАКОЙ б/у БП с очень большими пульсациями.
Самодельные, простые зарядки на несколько 18650, народ делает из старинных tp4056 и БП 5V — ТЫК.
Пробовал давать меньшее напряжение, нагрев не изменялся и был неприемлем.
Вывод — надо было так и сделать.
А автору топика посоветую такие модули. До 2А можно их использовать без радиатора, проверял (они идут с установкой на 3А). Чтобы установить ток заряда 2А следует отпаять с платы резистор 47к, что возле дросселя. Правда вход — максимум 5.5 вольт.
«Правда вход — максимум 5.5 вольт.» — ну с радиатором и 5В можно и параметрический ставить.
потому схема имеет право на жизнь, но только при полном отрубании напруги заряда.
или на лавочке услышали? или есть датишь? дашь почитать
p/s
для лифера буферный режим 3.4в. по датишу
«Интересен неоднозначный опыт постройки зарядного устройства для Li ion ячеек на базе импульсного модуля TP5100?»
как бы…
(И с течением времени на муське к-во комментаторов ведущих подрывную работу против сайта в частности и против разума вообще в т.ч. вбрасыванием недостоверной противоречащей информации (что в англоязычном сегменте давно подмечено термином «токсичное поведение») планомерно увеличивается.
Любая редкая статья — немедленный десант желающих домахаться до мышей с целью достать автора, чтобы он больше этой самой редкой информации не писал.
Периодические десанты против Проклятого Прошлого / Мрачного Настоящего. Эти вообще где угодно, в любой статье на любую тему набегать могут.
Но например ни одного буйного про «раньше всё было плохо» в статьях про часовые механизмы я не видел. Обходят они такие места, интересно почему.)
Причина конечно традиционная — интеллектуальное большинство голосует за присоединение выделяющихся к ним, а не их к выделяющимся, ибо во втором случае большинству нужно приложить больше усилий.
(Вообще у меня в частности про всякие нестандартные корпуса тоже мнение есть своё, и не слишком оно хорошее. Как часть общего правила с одной стороны, если под конкретную нестандартную задачу нужно конкретное нестандартное решение — то стоимость этого решения будет оправданно высока. С другой производители смотря на собственные успехи по дестандартизации — идут вразнос и наглеют так, что печатными словами не описать вовсе.
Например — комп стандартизирован, ноуты нет. Ничто не мешало стандартизировать посадочные места и коннекторы матплаты ноута, стандартизировать петли — но этого не произошло. Как следствие — мы не можем произвольно менять в ноутах основу, не можем в корпус ноута с понравившейся нам матрицей, или дизайном поставить интел вместо амд, или наоборот. Можно поменять только накопитель, иногда память и процессор. Что породило огромный зоопарк несовместимых между собой внутренностей ноутов, и в т.ч. увеличило, допустим, на порядок к-во мусора, который, в случае стандартизации, был бы вовсе не мусором, а товаром на вторичном рынке (но куда же смотрит Грета?). Причины понятны — производитель ноута хочет продать 10 ноутов, а не 1, а для этого этих 10 должны быть ни с чем никак не совместимы, а то человек купит 1, он у него либо сломается либо перестанет устраивать, а человек не купит другой, а просто поменяет всю начинку.
А с третьей стороны — вот захотел кто-либо купить именно такое для себя, неважно сколько оно стоит и насколько оно хорошее, так говорить ему что он не то купил — всё равно что начать учить человека что он не то ест, не так ходит, не так дышит. Конечно, такие учителя тоже находятся, но в приличном обществе их и послать могут. Я несколько месяцев назад собрал комп прямо сзади монитора — на VESA-дырки через шайбы в 1 см. толщиной прикручена пластина от корпуса, на пластине матплата S775, проц, память, видео встроенное, рядом к пластине стяжкой притянут маленький БП, на нём лежит SSD 120G, кое-как защитил сверху от пыли порезанными 2-х литровыми бутылками, всё. Так за эти несколько месяцев уже 2 человека раскритиковали это решение. Зачем мне в мастерской лучшее решение и чем оно лучше, если я вижу только что дороже, сложнее, неудобнее — убедительных причин не назвали, назвали несколько надуманных, как по мне. Правда, тут нет ничего нового, анекдоты про «Всё что нельзя сожрать-нужно обделать» и «Почему на Красной Площади нельзя женщину этосамое» — задолго до Интернет-эпохи придуманы.
Я думал о стандартизации ноутов, но потом купил dell xps 13 9360.
Залез внутрь, чтобы сменить клавиатуру на русскую, SSD на 1Тб и wifi на intel. Матплата там размером в 2 кредитных карты в длину и 5 см в ширину. Порадовался кастомизации…
Без стандартизации конечно это всё тоже возможно, но несколько сложнее.
Мать проц i3-7200u память на xps13 даёт 3400 винаровых попугаев. Ноутбук брался в 2017м за 1400 канадских долларов…
Любой самосбор с десктопными комплектующими даст лучшие результаты за меньшие деньги
В противном случае кучу комплектухи сможет выпустить чуть ли не каждый первый китаец, после чего стоимость этой комплектухи заедет если не в минуса, то около того, по сравнению с официальной ценой.
Судя по некоторым последним подвижкам отношение производителей к модульной конструкции IBM PC — как к джину, которого тогда выпустили из бутылки, а сейчас всё большие усилия прилагают, чтобы навсегда затолкать обратно, хотят чтобы не было этого самсбора вообще.
Увы, любой производитель стремится стать монополистом, или хотя бы позаключать картельные договора, после чего начинается эйпл, микрософт, рамбус, цены на мониторы, цены на HDD, и прочая одноразовая продукция.
С каждым годом всё хуже, и нет выхода из этой ситуации.
Правительства конечно принимают какие-то там законы, но корпорации не для того помогают кандидатам на выборах, чтобы эти кандидаты против корпораций действовали.
Если аккумуляторы соединены параллельно, то в случае увеличения тока саморазряда (следствие долгой работы в буферном режиме) он просто потихоньку начнет разряжать соседний аккумулятор и этим все закончится.
Если аккумулятор держать в буферном режиме постоянно от зарядного, то оно будет постоянно поддерживать высокое напряжение на клеммах, дальше возможен саморазогрев и спецэффекты потому как «разрядить» зарядное у него не получится.
Обычный литий-ион не работает нормально в буферном режиме, литий-феррум можно, но со снижением напряжения с 3.6-3.65 до 3.35-3.4 вольта.
djdff уже проверил.
высокоскоростной накопитель (керамика) должен быть максимально близко ключу, в данном случае ШИМка с интегрированным ключем, потому максимально близко ШИМки.
тут или явная подделка(хотя брал в относительно неплохом магазине)
или схема явно не допилена китайцами
По поводу остального — тут не спорю, явные косяки «восточных братьев»
Я писал ТС-у поставить ему параллельно на 22 мкФ дополнительно и посмотреть что будет + пощупать осликом непосредственно на ноге Vin… но скорее всего проблема тут в ДНК разработчика (ШИМки или платы — не известно, но то, что оно не должно быть на столько плохо при таких ТТХ — это факт. Там КПД около 50%, чтоб так греть Вселенную).
причем пишут про это как правило не балбесы в электронике ;)
тогда нагрев ТР будет всегда одинаковым независимо от напряжения на аккуме
и вроде реализовать не сложно. но сделал мощный импульсник и успокоился :)
у меня их 2 десятка от старых ноутов в детском электромопеде.
add.
Впрочем, ссылку на них уже дал Hector.
https://aliexpress.ru/item/item/32891746575.html
год назад спор выиграл.
продавец предложил вернуть 0 рублей, администрация али присудила полный возврат.
попробуйте. нефиг откровенное (каку) присылать.
1. купить Ш-образный алюминиевый профиль в магазине стройматериалов и подобного и нарезать из него радиаторов.
2. приклеить полученные радиаторы на обратную сторону плат ЗУ
3. перевернуть ВСЁ на больших платах, то есть и платы ЗУ радиаторами вверх и холдеры на 180 градусов развернуть.
в итоге всё должно решиться минимальными переделками и устойчивой работой.
И правильный импульсный зарядник никак не должен столь безобразно греться. Ну да, с синхронным выпрямителем греется меньше, но с TP5100 происходит что-то совсем неприличное.
Вы думаете о связке датчик тока-ОУ-pin FB? Можно проще. Впрочем, не суть.
«с TP5100 происходит что-то совсем неприличное.»
Разве? ))
Смотрите DS на TP5000 и TP5100. Совпадает всё (почти, не критично), кроме одного параметра — R MOSFET. У первого 0.26(@5V), у второго 0.17(@12V).
Далее можно вспомнить о чем писал автор обзора:
«Если питание нарастает медленно, то нагруженные микросхемы виснут на старте и выгорают через 30 секунд от теплового пробоя.»
Скорее всего, фиговый у них получился силовой MOSFET, с большим Vgs(th). Или драйвер к нему. Можно использовать только на высоких Vin.
… и диод, о нем почему-то все забыли.
Теперь, о 5100. Декларируется 0.17 ом, к-т нагрева 1.5, сниженное Vin даст ещё ~х1.2. Итого, сопротивление 0.3 ом. Дроссель маленький, индуктивный ток добавит ещё 0.5А. Если перевести в мощность, получится порядка 2 Вт. Может ли рассеять такой корпус данную мощность? Правильный ответ на картинке, в обзоре. ))
— резисторы рассеивающие излишек 5В на плате TP4056 закорочены
— две TP4056 в параллель, 2А
— длинный провод, +удлинитель
— падение на проводе при токе 1.1А — 1В (провод является ограничителем тока, больше 1Вт рассеивает)
— падение на линейном TP4056 — 0.225В (приходящих 4.064), что показывает кпд 91%, а тепла всего 0,258 Вт
— на токе 1.8А уже падение будет 0.3 В
— платки надо питать CV 4.5В и CC 80% от тока TP4056, и это будет идеальная зарядка
Посмотрите сколько стоит сама микра tp5100 новая не распаянная и все станет на свои места.
Когда-то давно покупал (еще на DX) модули на PT4115 (не найдя микросхем отдельно), переставлял на свои драйверы. И вот одна партия сплошняком дохла, друг за другом. В очень легком режиме. То ли брак, то ли при производстве угробили…
Посматриваю ещё в сторону LTC4001
Собран на SY6912A
бери 5000 — они работают как часы.
год назад парились с 5100 — пыхали в схеме ни с того ни с сего. Одна месяц где-то работала, потом заменили, пыхнула через день.
Стали ставить из новой партии — из 5 бахнули 4 сразу же. 5-я долго не протянула.
Глянули в ютуп — там куча роликов с фейерверком на 5100.
Переделали схему под 5000 и настало счастье.
ps: извиняюсь за некропостинг, опять я не посмотрел на дату
Понаписали столько, прямо страшно эти модули использовать(((
Задумка была то с минимальными накладными расходами энергии отработать.
Итоги:
1. Без переделки плата легко тянет 1А, греясь меньше TP4056 при запитке от 6-7в. От 12в диод ss34 начинает подогревать плату, но тоже в пределах нормы. На входе лит 1000х16в, плата не глючит ни при каком резком или плавном изменении напряжения питания (как здесь писали, что защелкивается).
2. В отличии от 4056 у 5100 есть четкая фаза CV, т.е. ток 1А держится вплоть до 4,18в на банке, потом начинает снижаться и на 4,21в происходит отключение заряда. У 4056 ток начинает снижаться уже на 3,9-4в на банке, что сильно затягивает зарядку емких 5-8 Ач батарей.
3. Плата TP4056 даже установленная на пластину в закрытом корпусе перегревается, снижает ток и не выдает долговременно (более часа) обещанного 1 ампера. TP5100 на пластине заметно холоднее при 1А.
4. Чтобы выжать из TP5100 более ампера НЕОБХОДИМО вынести за пределы платы и заменить на помощнее диод и дроссель, у меня диод заменен на MBR2045, вынесенный на выводах, а дроссель намотан на сине-салатовом кольце от материнки проводом 0,8мм 23 витка 20uH и также припаян к плате за концы провода.
В этой конфигурации плата выдает обещанные китайцами 2А заряда, при этом несущественно нагревая дроссель и диод в ТО220 без радиатора. На плате осталась только микра, которая греется от 12в входного при 2а зарядки также как при 1а в стоковом варианте вся плата, что есть гуд.
После «разноса нагревателей» плата зарядила током 2А четыре ноутбучные банки без существенного перегрева — полет нормальный, т.е. можно использовать.
P.S. малюююсенький 30мм вентилятор с еле заметным потоком воздуха охладил все разнесенные элементы при 2а зарядки практически до комнатной температуры…
Итог — у платы не хватает площади текстолита для охлаждения раза так в 4-5 для обещанных 2а и дроссель ну очень хиловат, но это поправимо.
Прошу прощения за много букв.
давно читаю муську, пишу впервые — делюсь опытом.
Когда будут результаты — думаю сделаю ещё один топик.
(на плате модуля заряда стоит индуктивность 22 микрогенри, я правильно понимаю?)
Может можно использовать готовые индуктивности с материнской платы, ведь они рассчитаны на огромные токи?
П.С. тут пришли платки на IP2312 на 3А (обещанных) — синхронные между прочим, пока ни одна даже 2А не показала, продолжу тестировать попозже… Да и у них индикация невнятная — без аккума-горит красный, зарядка-тоже красный, заряжен полностью — зеленый… Зато их можно настроить на другой ток и новомодные 3,8в аккумы.
НО при повышении напряжения входа до 6в плата перестает заряжать ваще до переподключения, поэтому нужен стабильный МОЩНЫЙ источник 5В (а не китайские зарядки с плавающим напряжением).
Эти платы IP2312 мне пришли по 120руб (это примерно 2шт. TP5100 или 6шт. TP4056) — так что коэффициент ток зарядки / руб. при нормальном нагреве девайса примерно одинаков у всех.
Итого: удел TP5100 — стабильная зарядка 1-1,3А с широким диапазоном входа (5-14в) с выносом дросселя (и диода при входе больше 7в). Или как холодный аналог TP4056 на 1А без переделки.