Дополнения от: 13.01.2022
Рубрика некроФЕРРИЯ - любимое (а может не любимое), но старое железо.
Заставляем работать телефон/планшет без аккумулятора или что такое PCM-плата, контроллер телефона и как все это связано.
Аккумулятор в вашем телефоне раздулся и распух его пора утилизировать. А как же заставить телефон работать без аккумулятора? Или на вашем телефоне отвалился USB разъем как оживить ваш любимый девайс? Вам например, нужно выдернуть оттуда информацию фото, видео или какие то другие данные, как быть? А может Вы захотите подключить ваш старый и уже не нужный телефон к компьютеру и использовать его в другой ипостаси, например как дополнительный экран (статья на канале: "Как использовать старый планшет, телефон с пользой") или как фотокамеру или как...Да таких или может быть еще очень и очень много. А может вы решите сделать из него систему "умного дома", может вам понадобится старый телефон в машине. Таких вот стационарных и полу стационарных способов применение можно найти уйму, была бы фантазия и знания. Все способы будут упираться в питание! Как его правильно организовать? Выход есть, нужно подключить телефон прямо к постоянному напряжению (DC). Но для этого нужно проделать ряд манипуляция и самое главное понимать что мы делаем. Поэтому чуть ликбеза.
На моем канале еще раньше вышла близкая по тематике статья: "Старый телефон (E8_V27), разбираем и подключаем без аккумулятора." Это статья полнее, все окончательно расставляет по полочкам и охватывает новые телефоны от которых есть практическая польза, в отличия от Androida 2+
Что такое аккумулятор телефона/планшета и из чего он состоит
Части аккумулятора телефона/планшета
А состоит он из двух частей:
- "Банки"
- Контроллера заряда
Я настаиваю именно на таком разделении так как часто возникает путаница и аккумулятором называют собственно сам аккумулятор и "контроллер заряда" или модуль защиты (см. ниже).
Банка
Химический элемент, в котором и накапливается электрическая энергия или собственно аккумулятор, по аналогии с автомобильным свинцово-кислотным его иногда называют "банка". Это уже не та банка которая есть в автомобильном аккумуляторе и работает она по другому, но все же это замкнуты "стакан" в котором находятся химически активные элементы.
Контроллера заряда
Электронная плата, или "мозги" аккумулятора, называть это контроллером заряда не совсем верно и об этом ниже.
Давайте дальше "углубимся и расширимся" в эти термины еще раз более подробно.
Собственно аккумулятор или "банка"
Существует много разновидностей аккумуляторов так в автомобилях применяется чаще всего свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, конструктивно состоящее из несколько отсеков секций, «банок», а именно шести соединенных последовательно, что в сумме дает 12 вольт.
В бытовой электронике чаще всего применяются:
- никель-кадмиевые (NiCd);
- никель-металл-гидридные (NiMh);
- литий-ионные (Li-Ion);
- литий-полимерный, литиево-полимерный (Li-Po, Li-Pol, Li-Poly).
Литий-ионные (Li-Ion) батареи
На сегодняшний момент в портативной электронике чаще всего можно встретить именно литий-ионные (Li-Ion) батареи. Дальнейшие наши разговоры будут касаться именно литий-ионные (Li-Ion) батарей и только их.
История литий-ионных (Li-Ion) батарей
Принципиально изобретен в 1970 году. Современный вариант литий-ионного аккумулятора с анодом из графита и катодом из кобальтита лития изобрёл в 1991 году Акира Ёсино и в том же году его выпустила корпорация Sony в коммерческое использование, обратите внимание на скорость внедрение если технология на самом деле стоящая .
Кстати
Оптимальные условия хранения Li-ion-аккумуляторов достигаются при 40-процентном заряде от ёмкости аккумулятора и температуре 0…10 °C
Контроллер батареи (модуль защиты)
Или контроллер заряда батареи, контроллер (модуль) защиты, PCM-плата, Protection IC плата.
Очень часто, а в мобильных телефонах и планшетах всегда в корпус аккумулятора встраивают электронную схему которую называют контроллер батареи или контроллер заряда батареи и это не совсем правильно, давайте разберёмся почему. Правление назвать такую электронную схему контроллер (модуль) защиты или PCM-плата (от Protection Circuit Module). Потому как собственно контроллер заряда, расположен на плате самого устройства, телефона или планшета и функции по контролю заряда/разряда выполняет именно он. Именно он следит за процессом зарядки в том числе и отключение устройства при снижении уровня заряда аккумулятора. А контроллер (модуль) защиты аккумулятора работает как аварийное устройство и выключает зарядку при превышении уровня заряда выше критического и отключает аккумулятор при снижении уровня заряда ниже критического. Там же может быть встроен термодатчик и информационная логика но это у "продвинутых" экземпляров.
Функции контроллера (модуля) защиты аккумулятора
- Не даёт аккумулятору перезарядиться. Максимальное значение напряжения для Li-Ion 4,2 В . При достижении этой цифры питание отключается (иначе батарея вздуется или даже взорвётся).
- Защищает батарею от глубокого разряда. Пороговое минимальное значение напряжения для Li-Ion — 2,5-3 В . Более низкие значения приводят к потере ёмкости.
- Ограничивает ток. Защита по току электросиловой цепи, а также от короткого замыкания.
Дополнительные функции
- Отслеживание температуры. Присутствует не во всех аккумуляторных контроллерах для удешевления.
- Информационный модуль (контакт) разрешает подключатся аккумулятору к данному телефону.
Про контакты аккумулятора.
Собственно сам аккумулятор или банка имеет только два контакта как всякий источник постоянного тока (DC). И это плюс и минус.
Контроллер или вернее модуль защиты имеет чаще всего не два контакта а три или четыре (наиболее распространены). Эти контакты могут нести самую разную функциональность, стандартизации тут нет и каждый изготовитель изобретает то что хочет.
Возможные варианты:
- Контакты есть, но они не задействованы.
- Контакты дублирует традиционные «плюс» и «минус»
- Производитель применяет так называемый «информационный контакт» и он может быть не один.
Информационный контакт (контакты)
В моих устройствах я пока не встретился с "информационным контактом" поэтому с практической точки зрения ничего сказать не могу, но знаю что иногда для включения аккумулятора туда должен быть подпаян резистор. У более "продвинутых" устройств есть контроллеры батареи, которые постоянно "общаются" с устройством о состоянии аккумулятора по шине данных, например, как вариант i2c. Тогда просто "кинуть" два провода от внешнего источника напряжения к такому планшету (телефону) не получится - устройство просто не включится или "стартанёт", но будет постепенно "разряжаться" и достигнув определённых процентов "разряда" просто отключится. При "передёргивании" внешнего питания индикатор "зарядки" снова покажет 100%, но процесс "разряда" с отключением повторится. Через несколько подобных циклов устройство перестанет совсем включаться (сработает внутренняя защита на изменение статистики питания устройства, прописанная производителем во внутренней памяти). У таких устройств придется копаться с спецификации либо самого контроллера либо в спецификациях конкретной информационной шины и нестандартное подключение становится не тривиальной задачей. Одно радует все же таких устройств особенно бытовых не много
Практическое применения полученных знаний
Обратимся к наклейки на аккумуляторе телефона
И еще один
Вот еще один
Нас интересую две надписи, это:
- Voltage (Напряжение): 3.7-3,8V
- Change Voltage (Напряжение, заряда): 4,2-4,35V
Заряжать мы ничего не собираемся, нам нужно что бы просто работало поэтому нам понадобится напряжение в 3,7 - 4.3 вольта или около того.
DC-DC преобразователи
Но откуда взять вот это самое нестандартное напряжение в 3,7 - 4,3 вольта? В этом нам помогут DC-DC преобразователи.
Нам нужно преобразовать напряжение из 5 вольт в примерно 4 вольта, почему примерно, потому как оно может быть колебаться, но лучше 3,7... 3,8 вольта, а значит нужен понижающий, скорее всего регулируемый (на такое напряжение другой найти сложно) DC-DC преобразователь 5 в 3,7... 3,8 вольта.
Mini360
Самый распространённый модуль на Ali это Mini360.
Технические характеристики:
- DC-DC Понижающий преобразователь 4.75 — 23 вольт в 1.0 — 17 вольта;
- Выходной ток: долговременный 1.8A, максимальный 3А;
- Чип MP2307 — высокочастотный понижающей импульсный стабилизатор с интегрированным MOSFETом.
Более подробно можно почитать вот тут Mysku: "DC-DC преобразователь mini360" (к статье я не имею никакого отношения)
Вот пример как все это можно подключить
DC-DC преобразователь MP2307 (это модуль Mini360) не самый лучший вариант для питания планшетов (телефонов).
Достоинства
- размер
- относительная дешевизна
Недостатки
- При конвертировании напряжения из 14 вольт, в случае "автомобильного" использовании в 4,35-4,4 вольта при токе в 1,2А нагрев микросхемы на модуле составляет 80С в отрытом состоянии. В закрытом корпусе температура будет еще больше, а в закрытом корпусе мобильного устройства в аккумуляторном отсеке он будет греть еще и само мобильное устройство.
- частота переключения в 340 КГц считается низкой для питания высокоскоростных процессоров в телефонах (планшетах). Могут понадобится конденсаторы на входе и выходе
В комментариях советовали модули на MP1584EN, но я не пробовал.
Подключение
Теперь подключим все это к порту USB и ничего не заработает, почему?
А вот почему, помним о токе, порты USB способны выдать нам ток:
- USB 1.1 до 150 мА (0,75 Вт)
- USB 2.1 до 500 мА (2,5 Вт)
- USB 3.0 900 мА (4,5 Вт)
- USB 3.1 до 3 A — 5В до 3А (15 Вт)
Т. е. обычно, стандартно это не более 1А
И еще помним, что аккумулятор выступает или выступал как демпфер нагрузки, мог заряжаться малым током, а выдать мог сразу много, а потом опять заряжаться себе спокойно. Но у нас аккумулятора уже нет поэтому нам нужен достаточно мощный блок питания не менее 2 ампер, а для планшетов и не менее 3 ампер.
Но если к USB порту не подключится и нам нужен мощный блок питания и еще напряжение порядка 3,7-4,2 вольта, то зачем огород городить с всякими Mini 360? Нужно сразу брать блок питания на 3,7-4,2 вольта 2-3 ампера и спокойно запускать наш телефон или планшет.
Вся проблема в том, что довольно сложно найти блок питания вот на такое не стандартное напряжение 3,7-4,2
Я использовал вот такой блок питания "MW"
Пытался использовать вот такой от Nokia 3310.
На нем написано: 3,7 вольта, 1,3 Ампера, но на деле он оказался трансформаторным не стабилизированным блоком питания который выдает порядка 8 вольт, даже чуть больше, как то боязно использовать его. Поэтому вернулся к блоку питания "MW"
Характеристики блока питания "MW"
Он выдает 5 вольт, 3 Ампера
И у него есть вот такой регулятор
Но вот проблема он выдает минимум 4,6 вольта, меньше никак не сделать.
Телефон при таком напряжении работает, но выдает вот такое окно
Это ругается именно сам контроллер питания встроенный в телефон, а вот модуль защиты не в курсе что происходит, его все устраивает.
Поэтому нам нужно понизить напряжение до 4,2 вольт т. е. еще на 0,4 вольта или даже чуть больше.
Использование диода
Я использовал для этого диод M7 он же диод серии 1N40.. (1N4001,1N4007) на нем прямое падение напряжения составляет 1,1В что нас вполне устраивает и даже если использовать стандартное напряжение питание 5 вольт то все заведется.
И вот как все это выглядит в реальности
Так при 5 вольтах от блока питания напряжение после диода M7 у меня составило порядка 4,16 вольта, т. е. падение напряжения составило 0,8вольта, что хорошо, телефон показывает полный заряд батареи которой нет и не выскакивает никаких предупреждающих окон.
Я тестировал подключенный телефон с подпаянными контактами напрямую
Телефон для теста взял как всегда старый и очень проблемный, это THL 2015. У него были проблемы с аккумуляторам, он постоянно вздувался и даже иногда ломал, в прямом смысле слова экран. Андроид там установлен 4.4
Вот он красавец.
Я подсоединил к нему напрямую провода, это лучший вариант так как не надо городить всякие рамки, держатели которые будут прижимать контакты контроллера и так далее и вообще мы выкинем это контроллер
И вот так ближе видно диод M7
Вот еще один телефон ThL T100S 2013 года с подпаянными контактами через диод
Но к сожалению он не пережил экспериментов и умер, но не этих издевательств, у него еще раньше отвалился USB разъем и он не загружался, только через Fastboot, но реанимировать мне его не удалось.
Но это отступление, возвращаемся к нашему рабочему телефону.
Внимание! Тестировал эту сборку на основе диода и телефона THL2015. При работе на THL 2015 впаянный диод M7 греется так что держать палец не возможно, поэтому подбираете диод помощнее. Я не понимаю почему происходи такой сильный нагрев?
И интересно что сразу после включение телефон показывает заряд 100% А затем, через три дня заряд упал до 1%! Это конечно не просадка блока питания, блок питания использовал 2 А и он абсолютно холодный. 100% это косячный контроллер самого телефона, а он точно косячный у этого телефона массово вздувались аккумуляторы. После переподключение в сеть опять, сразу же показывает заряд 100% - кривой контроллер, можно еще попытается покрутить через инженерное меню, но зачем? Итак сойдет.
Использование конденсатора.
Или по следам комментариев, не рекомендую пользоваться, это не работает см. ниже.
И все же давайте попытаемся заменить сам аккумулятор, каким то устройством на него похожим и более дешевым. И да, это будет, суперконденсатор или ионистор, шучу, хотя нет и смотрите ниже почему. Для начала поговорим о обычном конденсаторе .
Плюсы (это относится как к обычным конденсаторам так и ионисторам)
- Быстро заряжается
- Накапливает заряд на твёрдых телах в отличии от аккумуляторных батарей в которых химические реакции.
- Огромное количество циклов заряд/разряд
- Эффективностью порядка 98%.
- Устойчивы к температурам и физическим повреждениям.
Минусы
- Низкая ёмкость. Максимальная емкость составляет около 12000 Ф
- Быстро разряжается (саморазрад)
В комментариях мне советовали место аккумуляторной батареи подключить конденсатор от 4700 мкФ (µF, uF, mF) напряжение естественно больше 5 вольт. Ну проведем эксперимент
Подопытные
- Старый телефон THL 2015
Вот его батарея
- Конденсатор электролитический 2200мкф, 5 штук
К сожалению у меня не нашлось конденсатора на 4700 мкф, но нашлись на 2200мкф 5 штук, вот таких
я подпаял их к контактам, сначала:
- один - емкость 2200мкф, не завелся
Затем конденсаторы соединены параллельно для увеличение емкости
- два - емкость 4400мкф, не завелся
- три - емкость 6600мкф, не завелся, начал мигать экран.
- четыре - емкость 8800мкф, не завелся, начал мигать экран, отображать заряд, но тут же выключатся.
- пять - емкость 11000мкф, не завелся, начал мигать экран, отображать заряд, но тут же выключатся.
Не эстетично, но для проверки сойдет.
Это емкость практически в два раза выше рекомендованной и не заработало.
Выводы по подключение конденсаторов
Телефон не завелся на емкости 11000мкф, не рекомендую к использованию.
Для дальнейших тестов мне понадобятся конденсаторы большей емкости и даже ионисторы.
Продолжение истории про конденсаторы:
Соединяем телефон по USB
Как известно USB до 2.0 это четыре провода:
Питание
- Красный +5 вольт
- Черный Земля (GND)
Передача данных
- Зеленый D+
- Белый D-
Так вот если я соединял все провода кроме питания +5вольт, они от USB весели в воздухе, то у меня ничего не соединялось и все подвисало, хотя по идеи должно было работать.
Поэтому я соединил
- Питание + 5 вольт от внешнего блока питания (+5 вольт от USB висит в воздухе)
- GND земля от блока питания соединена с землёй от провода, а значит и от компьютера (или другими словами земля всех устройств связана)
- Данные D+, D- как обычно
Так все заработала, а телефон начал типа заряжаться.
Выводы
В этой статье мы рассмотрели что такое аккумулятор или "банка" и что такое PCM-плата и контроллер телефона и как все это связано. Мы подключили совсем старый телефон с андроидом 2.3 на борту, проку от него мало, но мы использовали его как полигон для обкатки наших технологий подключения. Так же подключили "продвинутые" телефоны с 4+ Андроидом, а его можно уже использовать как дополнительны дисплей, статья на моем канале : "Как использовать старый планшет, телефон с пользой." И это хорошо так как устройство продолжит работать, хотя и в другой ипостаси, несмотря на свой "почтенный" возраст. Так же можно подключать девайсы с "убитым" USB разъемом или другими разъемом зарядки так как при подключении через контакты аккумулятора телефон думает что питается от аккумулятора и разъем USB в плане питания становится не нужным.
Дальше мы обязательно продолжим наши эксперименты со старыми девайсами для того чтобы дать им новую жизнь. И как всегда продолжение следует...
А вот и продолжение
Подписывайтесь на наш канал TehnoZet-2, там много интересного! Мы только развиваемся! Понравилась статья, хотите продолжения - ставьте лайк, жмите палец вверх.
Не забывайте про рубрикатор, там все по разделам: "Страничка путеводитель по каналу TehnoZet-2"
Статьи и видео на канале близкие по теме
Тэги
#некроферия
#староежелезо
#телефонпланшет
#планшетофоны
#простоосложном
#длямаленьких
#щасспаяю
#подключаемся