Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Из за чего может сгореть контроллер питания». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Электросхема очень простая и не требует глубоких познаний в схемотехнике. Хотя производители дорогостоящих смартфонов и пытаются усовершенствовать её, но принцип конструкции остаётся одинаковым для всех.
Из чего состоит контроллер батареи?
На печатной плате контроллера батареи в большинстве случаев размещаются:
- • резистор в схеме питания,
- • накопительный конденсатор,
- • непосредственно сам контроллер защиты в виде микросхемы,
- • резистор в схеме защиты,
- • терморезистор,
- • MOSFET-транзисторы.
Следует отметить, что контроллер заряда аккумулятора имеет целый ряд элементов, которые должны уберечь от негативных последствий. Так, это и паразитные диоды, что размещены в полевых транзисторах, схема обнаружения заряда и ещё несколько мелких дополнений. Ах, да, и если есть возможность проверить контроллер заряда аккумулятора и узнать работоспособность источника энергии, то его функционирование можно восстановить даже при «смерти». Конечно, под этим подразумевается просто прекращение работы, а не взрыв или расплавление. В этом деле могут помочь специальные приборы, которые проводят специальную «восстановительную» зарядку. Конечно, работать они будут долго – процесс может растянуться на десятки часов, но после успешного завершения аккумулятор будет работать почти как новенький.
Контролеры созданы для:
- Наблюдения за процессом зарядки. При восстановлении емкости от 0 до 10% работает предварительное накопление емкости. От 10 до 70-80% происходит увеличение скорости наполнения постоянным током. Дозарядка проходит медленнее, из-за увеличившегося сопротивления в цепи.
- Регулировки просадок. Защищает электрическую цепь от короткого замыкания, просадок напряжения.
- Блокировки перезаряда. У каждой батареи есть лимит максимального напряжения (у Li-Ion он составляет около 4,2 В). Достигнув указанной цифры, питание автоматически отключается, препятствуя вздутию и взрыву АКБ.
- Защиты от глубокой разрядки. Если напряжение аккумулятора падает ниже критического значения (3 В в Li-Ion), происходит потеря номинальной емкости, уменьшается время автономной работы.
- Балансировки. Следит за равномерной зарядкой всех звеньев электросхемы, увеличивая срок службы элемента питания.
- Наблюдения за температурой. При перегреве или переохлаждении срабатывает терморезистор, который отключает питание, поданное на батарею.
Все параметры задают микросхеме или контролеру на этапе производства.
Что такое контроллер и какие разновидности этого устройства существуют?
Стандартных схем контроллеров не существует, однако все они имеют схожие черты. Как правило, большинство из них включают в себя два подстроечных резистора, который контролируют максимумы и минимумы напряжения. Кроме этого, в каждом контроллере есть обмотка реле, которое контролирует диапазон границ. Таким образом, если в аккумуляторе установлена максимальная граница в 15 В, устройство не сможет генерировать энергию выше этого предела.
В зависимости от строения контроллеры могут быть:
- простой контроллер или универсальный;
- гибридный контроллер.
Среди устройств, позволяющих контролировать данные параметры, различают:
- контроллеры типа ВКЛ/ВЫКЛ;
- Pulse width modulation (PWM) контроллер, или широтно-импульсный модулятор;
- Maximum power point tracking (MPPT) контроллер или контроллер, который следит за направлением солнечных лучей.
Что такое ШИМ (широтно-импульсная модуляция)
При широтно-импульсной модуляции исходного сигнала неизменными остаются амплитуда, частота и фаза исходного сигнала. Изменению под действием информационного сигнала подвергается длительность (ширина) прямоугольного импульса. В англоязычной технической литературе обозначается аббревиатурой PWM – pulse-width modulation.
Частота ШИМ определяет период импульса — T (см картинку выше). Требования к этой частоте диктуются несколькими факторами, в зависимости от типа управляемого устройства.
В случае управления светодиодами одним из главных факторов становится видимость мерцания. Чем выше частота, тем менее заметно мерцание излучаемого света. Высокая частота также помогает снизить влияние температурных скачков, которые светодиоды не любят. На практике для светодиодов достаточно иметь частоту ШИМ в пределах 100-300 Гц.
С моторами постоянного тока дела обстоят немного иначе. С одной стороны, чем больше частота, тем более плавно и менее шумно работает мотор. С другой — на высоких частотах падает крутящий момент. Нужен баланс. Более подробно о моторах мы поговорим в одной из будущих статей, а пока рекомендуем для большинства DIY задач использовать частоту ШИМ 2кГц.
Плюс, общая проблема для всех случаев управления силовой нагрузкой — потери в цепях силовой коммутации (в транзисторах, и не только), которые увеличиваются с ростом частоты ШИМ. Чем больше частота, тем большее время транзисторы находятся в переходных состояниях, активно выделяя тепло и снижая эффективность системы.
Ещё один важный параметр — разрешение ШИМ сигнала. Этот параметр показывает, с какой точностью мы можем менять коэффициент заполнения. Чем больше разрешение, тем плавнее будет меняться мощность на управляемом устройстве.
Например, у платы Ардуино с базовыми настройками, разрешение ШИМ — 256. То есть мы можем изменять сигнал от 0 до 255 — не густо, но для большинства DIY задач хватает.
ШИМ контроллер: принцип работы
ШИМ сигналом управляет ШИМ контроллер. Он управляет силовым ключом благодаря изменениям управляющих импульсов. В ключевом режиме транзистор может быть полностью открытым или полностью открытым. В закрытом состоянии через p-n-переход идет ток не больше нескольких мкА, то есть мощность рассеивания близка к нулю. В открытом состоянии идет большой ток, но так как сопротивление p-n-перехода мало, происходят небольшие теплопотери. Больше тепла выделяется в при переходе из одного состояния в другое. Однако благодаря быстроте переходного процесса в сравнении с частотой модуляции, мощность этих потерь незначительна.
Все это позволило разработать высокоэффективный компактный широтно импульсный преобразователь, то есть с малыми теплопотерями. Резонансные преобразователи с переключением в 0 тока ZCS позволяют свести теплопотери к минимуму.
В уроке про функции времени я рассказывал, что у микроконтроллера есть так называемые счётчики, которые считают “пинки” от тактового генератора (кварца). Данные счётчики как раз и генерируют ШИМ сигнал, т.е. само вычислительное ядро микроконтроллера в этом не участвует. Помимо расчётов, даже вывод сигнала с ноги МК ложится на плечи счётчика. Это очень важно понимать, потому что ШИМ сигнал не тормозит выполнение кода, так как его генерацией занимается буквально “другая железка”.
На платах UNO/Nano/Pro Mini у нас есть три таймера-счётчика, у каждого таймера есть по два выхода на пины МК, то есть у нас есть 2*3=6 пинов, способных генерировать ШИМ сигнал. Для генерации ШИМ у нас есть готовая функция analogWrite(pin, duty)
- pin – пин, являющийся выводом таймера. Для Нано/Уно это пины D3, D5, D6, D9, D10, D11. На некоторых платах они помечены * звёздочкой, а вообще для определения ШИМ пинов на любой другой модели Ардуино достаточно загуглить распиновку
- duty – заполнение ШИМ сигнала. По умолчанию все “выходы” ШИМ у нас 8-битные, то есть duty может принимать значение с “разрешением” 8 бит, а это 0-255
Несколько мифов о зарядке аккумуляторов
Пользователи смартфонов до сих пор спорят в интернете о вреде быстрой зарядки для аккумуляторов. Одни упирают на то, что любое отклонение от годами проверенного сочетания 5 В / 2 А (10 Вт) вредит батарее, другие приводят результаты исследований, доказывающих, что подача на телефон мощности даже в 30 Вт если и влияет на здоровье аккумулятора, то крайне незначительно. Этот и ещё несколько мифов о зарядке аккумуляторов мы сейчас безжалостно разгромим.
Конечно, высокие токи заряда и разряда не идут батареям на пользу. Но стоит ли опасаться заряжать гаджет таким образом или негативный эффект от этого если и проявится, то ближе к концу жизни самого смартфона? Ежедневная зарядка в самом щадящем режиме (5 В / 1 А) уменьшит ёмкость литий-полимерной батареи примерно на 10-15% за 400 циклов, что соответствует одному-полутора годам использования устройства. По достижению 500 циклов батарею телефона рекомендуется менять, так как по мере старения ёмкость элемента питания падает не линейно, а по экспоненте.
Влияние быстрой зарядки на износ аккумулятора было проверено специалистами SLAC National Accelerator Laboratory (лаборатория при Стэнфордском университете) еще в 2014 году. Результаты исследования показали, что состояние анода и катода не меняется в зависимости от скорости зарядки аккумулятора. В 2020 году сотрудники сайта DDay.it устроили стресс-тест для смартфона OPPO Find X2 Pro с технологией VOOC. В течение полутора месяцев телефон заряжали адаптером мощностью 65 Вт, за время испытания аккумулятор пережил 248 циклов. Для быстрой разрядки в телефоне создавали искусственную предельную нагрузку, от которой устройство нагревалось до вредных 44 °C. В конце эксперимента батарея потеряла порядка 15% ёмкости, хотя изначально предполагалось, что деградация составит до 35%. Если бы не высокие нагрузки и опасная для аккумулятора температура, падение ёмкости было бы ещё меньше.
Удивительно, что даже в 2020 году среди неопытных пользователей смартфонов гуляют застарелые мифы о «правильной» зарядке. Например, некоторые до сих пор после покупки телефона проводят «раскачку» батареи, несколько раз заряжая устройство до конца и разряжая его до нуля, как это рекомендовалось в начале 1990-х для никель-металлогидридных ячеек. Это якобы помогает задействовать всю ёмкость нового аккумулятора, и если этого не сделать, то смартфон, мол, будет разряжаться раньше, чем должен. Кто-то также называет этот процесс «калибровкой контроллера питания».
На самом деле литий-ионным батареям не нужна никакая «тренировка» перед началом использования устройства, несколько циклов полной зарядки и разрядки вообще никак не повлияют на ёмкость батареи и ни на минуту не увеличат возможное время автономной работы. Контроллер прекрасно знает, с какой ёмкостью ему предстоит работать, да к тому же иногда сам, без участия пользователя, проводит калибровку по мере деградации батареи.
Вырезка из инструкции к Motorola StarTAC. В ней ясно прописано, что никель-металлогидридную батарею перед началом использования надо «раскачать». Телефон также комплектовался литий-ионными батареями, но об их «раскачке» в инструкции ни слова
Легенда о важности «раскачки» аккумуляторов до сих пор питает миф об эффекте памяти. Сам по себе эффект памяти, когда ёмкость элемента теряется из-за частых подзарядок не до конца разряженной батареи, действительно существует. Вот только и ранние литий-ионные, и современные литий-полимерные элементы питания этим эффектом практически не обладают (его проявление ничтожно мало). Эффекту памяти подвержены устаревшие никель-кадмиевые и в меньшей степени никель-металлогидридные аккумуляторы, которые не используются в гаджетах с конца 1990-х годов.
Эффект памяти проявляется из-за укрупнения кристаллов рабочего вещества никель-кадмиевого аккумулятора. Чем крупнее кристаллы, тем меньше общая площадь поверхности. Чем меньше площадь, тем меньше ёмкость батареи. В литий-ионных аккумуляторах укрупнения кристаллов не происходит. На схематичном изображении показаны слева здоровый электрод, а справа электрод с выросшими кристаллами. Источник: Anker
Третий миф гласит, что смартфоны нельзя оставлять подключенными к зарядному устройству надолго, например, на ночь — будто бы батарея перезаряжается сверх меры, отчего теряет ёмкость и даже может загореться. В принципе, в начале 1990-х такое мнение ещё имело право на жизнь, но сейчас, в эпоху литий-ионных батарей с контроллерами нет вообще никакой разницы, как долго вы держите смартфон подключенным к розетке. Затем и придуман контроллер питания, чтобы не допускать перезаряда. Когда аккумулятор заряжен, контроллер видит это и переходит в режим сбережения заряда, снижая потребляемый ток до околонулевых значений.
Ёмкость аккумуляторов мобильных телефонов за четверть века выросла в прямом смысле на порядок, как выросли и «аппетиты» гаджетов. Прогресс в области элементов питания движется не так быстро, как в области графических процессоров или памяти, однако нынешние литий-полимерные аккумуляторы — это настоящее чудо, требующее лишь качественного питания.
Чтобы раскрыть потенциал батареи полностью, наслаждаться безопасной и быстрой зарядкой, следует подобрать хорошее зарядное устройство — комплектные адаптеры смартфонов из экономии чаще всего отвечают только минимальным требованиям для зарядки. Вдвойне разумно завести дома многопортовый универсальный зарядный блок, работающий с несколькими протоколами быстрой зарядки и имеющий выходы USB-A и USB-C для самой современной и устаревающей техники.
Как подключить данный гаджет к Android?
Условно можно выделить 2 основных способа подключения: проводной и беспроводной.
Самый простой, а он же и более старый, конечно, проводной вариант. Все, что требуется, это поддержка девайсом технологии OTG и любой геймпад с USB интерфейсом. Вы можете приобрести любой проводной гаджет по скромной цене или не тратить денег вовсе и использовать геймпад от Вашей консоли. Как говорится, дёшево и сердито. Не потратив и копейки, можно получить полностью функционирующую игровую машину. Минусы данного подхода заключаются в наличии самого кабеля, что сковывает движение, и отсутствия «держалки» для мобильного устройства.
Если отсутствие лишних проводов играет серьёзную роль, то беспроводной вариант именно для Вас. В случае с Андроидом это, конечно, блютуз. Среди беспроводных геймпадов стоит выделить две категории. Первая – это устройства от PS3 и PS4. Такая вариация будет отличной идеей для тех, у кого уже есть данная консоль с геймпадами, соответственно. Но тут, само собой, есть подводные камни. Первое – это администраторские права, а проще говоря – рут. Чтобы подключить, нужно стать «главным». Изначально таких прав Вы не имеете, и придётся прошивать устройство. Это не сложно, но Вы автоматически снимаетесь с гарантии, и есть вероятность, что при смене прошивки у Вас в руках останется кирпич. Второй момент – геймпады должны быть оригинальными: с копиями, которые многие приобретают из-за привлекательной стоимости, такой трюк не пройдет.
И последний возможный вариант – это использование специализированых геймпадов для Андроид. Одними из самых популярных являются девайсы от MOGA. В чем преимущество данной группы товаров? Вы забудете про «бубен» и другие нетрадиционные методы подключения. Если при приобретении Вы уточнили у реализатора, что данный геймпад поддерживает Ваш мобильный гаджет, то будьте спокойны – подавляющие большинство игр для андроид смартфонов запустятся без проблем, ведь именно на специально заточенные устройства и ориентируются производители игр. К тому же почти наверняка на геймпаде будет фиксатор (специальная держалка под девайс), и Вам не придется прикручивать планшет к джойстику изолентой.
Сколько стоит замена контроллера питания iPhone?
Многие путают неисправность контроллера питания с проблемами периферийных компонентов телефона — аккумулятора, шлейфа и разъема зарядного устройства. Ничего удивительного в этом нет, т.к. симптомы могут быть очень похожи, а большинство пользователей могут не знать о принципах и особенностях работы микросхем в айфоне.
Поэтому мы объединили все проблемы, которые могут возникнуть с питанием и зарядкой iPhone, в одной прайс-таблице. Сделано это ещё и потому, что в особо запущенных случаях, неисправность контроллера питания влечёт за собой и проблемы с аккумулятором. В таких случаях, требуется и замена контроллера питания, и замена аккумулятора. Конечно же, на проведение работ в комплексе мы предоставляем скидку, которая определяется, в зависимости от модели телефона и того, что именно необходимо сделать.
| Наименование | 7 Plus | 7 | 6s Plus | 6s | 6 Plus | 6 | SE | 5/5C/5s |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Замена аккумулятора (аналог) | 3,900.- | 3,500.- | 3,200.- | 2,700.- | 2,500.- | 1,990.- | 1,990.- | 1,990.- |
| Замена аккумулятора (оригинал) | 5,300.- | 4,500.- | 4,500.- | 3,500.- | 3,500.- | 2,900.- | 2,900.- | 2,900.- |
| Замена нижнего шлейфа с разъемом з.у. | 4,700.- | 3,900.- | 2,500.- | 2,700.- | 2,700.- | 2,500.- | 2,300.- | 1,700.- |
| Замена контролера питания | 6,500.- | 6,500.- | 5,500.- | 5,500.- | 5,500.- | 5,500.- | 5,500.- | 4,500.- |
| Восстановление компонентов цепи питания | от 3,500.- |
Требуется замена контроллера питания iPhone или другой ремонт? Не можете понять причину нестабильной работы телефона? Приходите в гости, мы с радостью поможем Вам в решении проблем с Вашей техникой!
Как проверить ШИМ-контроллер
Есть несколько способов как сделать проверку ШИМ-контроллера. Можно, конечно это сделать без мультиметра, но зачем так мучаться, если можно воспользоваться нормальным прибором.
Прежде, чем проверять работу ШИМ-контроллера, необходимо выполнить базовую диагностику самого блока питания. Она выполняется так:
Шаг 1. Внимательно осмотреть в выключенном состоянии сам источник питания, в котором установлен PWM. В частности надо тщательно осмотреть электролитические конденсаторы на предмет вздутости.
Шаг 2. Провести проверку предохранителя и элементов входного фильтра блока питания на исправность.
Шаг 3. Провести проверку на короткое замыкание или обрыв диодов выпрямительного моста. Прозвонить их можно не выпаивая из платы. При этом надо быть уверенным, что проверяемая цепь не шунтируется обмотками трансформатора или резистором. Если есть на это подозрение, то всё таки придётся выпаивать элементы и проверять уже по отдельности.
Шаг 4. Провести проверку исправностм выходных цепей, а именно электролитических конденсаторов низкочастотных фильтров, выпрямительных диодов, диодных сборок и т.п.
Шаг 5. Провести проверку силовых транзисторов высокочастотного преобразователя и транзисторов каскада управления. При этом в обязательном порядке проверьте возвратные диоды, которые включенны параллельно электродам коллектор-эмиттер силовых транзисторов.
Профилактика дешевле ремонта
Чтобы ваш любимец не попал на операционный стол к сервисным инженерам, а кошелёк не стал ощутимо легче, стоит выполнять ряд простых правил:
Если ваше устройство не включается или не заряжается, первым делом нужно самостоятельно попробовать найти проблему и устранить её. И хотя некоторые неисправности гарантированно сделают вас клиентом сервисного центра, несложные причины позволят обойтись простыми недорогими решениями, защищая ваш кошелёк и повышая самооценку.
И тут сразу мысли разбегаются. Дело в том, что причиной данной неисправности может быть как пустяк, типа разряженного аккумулятора телефона, так и очень серьезные повреждения как программной части, так и платы телефона. А то и вообще несовместимые с ремонтопригодностью повреждения. Диагностика данной неисправности может быть как легкой, так и очень трудоемкой и обширной. У каждого мастера свой алгоритм (последовательность) проведения операций проверки и контрольных замеров. Кто-то сразу лезет в дебри (например, залить всю плату флюсом и пропаивать все чипы, или же бегом начинает прошивать телефон). Главное, понять, как отличить программные неисправности от «железных».
Не нажимая на кнопку включения, сразу смотрим на стрелку амперметра блока питания. Если она нерушимо стоит на начальной (нулевой) позиции или немного отклонилась и сразу вернулась в исходную (произошел процесс заряда конденсаторов по питанию телефона), то по первичным цепям питания телефона все в порядке. Это значит, что короткое замыкание и повышенное потребление в выключенном состоянии отсутствуют и можно пробовать включить телефон кнопкой включения.
Что такое контроллер и какие разновидности этого устройства существуют?
Стандартных схем контроллеров не существует, однако все они имеют схожие черты. Как правило, большинство из них включают в себя два подстроечных резистора, который контролируют максимумы и минимумы напряжения. Кроме этого, в каждом контроллере есть обмотка реле, которое контролирует диапазон границ. Таким образом, если в аккумуляторе установлена максимальная граница в 15 В, устройство не сможет генерировать энергию выше этого предела.
В зависимости от строения контроллеры могут быть:
- простой контроллер или универсальный;
- гибридный контроллер.
Среди устройств, позволяющих контролировать данные параметры, различают:
- контроллеры типа ВКЛ/ВЫКЛ;
- Pulse width modulation (PWM) контроллер, или широтно-импульсный модулятор;
- Maximum power point tracking (MPPT) контроллер или контроллер, который следит за направлением солнечных лучей.
Микросхемы управления типа PWM являются самыми современными и многофункциональными с технической точки зрения. Такие устройства позволяют в автоматическом режиме отслеживать значения напряжения и силы тока. После того, как достигается максимально возможное значение, контроллер фиксирует его на плате для стабилизации аккумулирующего устройства. Благодаря этому, достигается максимальная емкость аккумулятора. Данный тип контроллеров имеет и другое название, которое встречается чаще — это ШИМ-контроллеры. Если расшифровать сокращенную аббревиатуру, то получится такое понятие как широтно-импульсный модулятор. Чаще всего такие устройства встречаются в теле- и радиотехнике. Кроме этого, их можно найти в некоторых бытовых приборах и импульсных блоках питания.
Прежде чем дать определение упомянутому словосочетанию, следует узнать или кому-то просто напомнить себе принцип нагревания силовых компонентов радиосхемы. Их сущность заключается в действии нескольких переключательных режимах. Все электросиловые компоненты в подобных радиосхемах всегда пребывают в двух состояниях. Первое — это открытое, а второе раскрытое. В чём разница между этими двумя состояниями? В первом случае компонент обладает нулевым током. Во втором же у компонента нулевое значение напряжения. Конечным результатом взаимодействия электросиловых компонентов с необходимой напряжённостью можно считать получения сигнала той формы, которая нужна согласно установленным правилам.
Шимом же называют специальный модулятор, предназначенный для контролирования времени открытия силового ключа. Время для открытия ключа устанавливается с учётом получаемого напряжения. Получить идеальный вариант сигнала возможно лишь в том случае, если перед преобразованием сигнал без затруднений прошёл все необходимые этапы. Какие это этапы из чего состоит формирование такого сигнала.
Что можно сделать самому
Ну вот, теперь когда вы видели все своими глазами и вам не страшен сам Tim Cook, справедливо было бы спросить “Кто-нибудь готов проделать то же самое?”.
Почему-то мне кажется, что решится на подобные действия не каждый, пусть и выглядит все довольно просто. И это правильно, ведь можно сделать телефону еще хуже и тогда все — капец!
Но если среди вас найдется смелый брутальный мужик, который делает все одной левой, вот краткий список необходимого оборудования:
Самое главное — не эксперементируйте на рабочем телефоне. Если ваши руки так и чешутся что-нибудь отремонтировать, будьте предельно аккуратны и осторожны в своих действиях. Рядом с чипом Tristar находятся микроскопические резисторы, которые легко можно смахнуть в сторону во время перепайки микросхемы.
И помните, прежде чем приступить к замене какого либо микроконтроллера, необходимо провести диагностику, ведь U2 не единственная микросхема на плате.
С моей точки зрения, самым правильным будет обратиться к проверенным специалистам с хорошей репутацией. Не каждый сервисный центр возмется за перепайку микросхем на плате iPhone.
Я был свидетелем печального опыта своих знакомых, когда iPhone после падения перестал включаться, а в быдло-сервисном центре сделали заключение «труп». Когда же я открыл этот аппарат, обнаружилось что в телефоне теперь не хватает деталей (модуль антенны, защитные экраны и т.п.). Будьте аккуратны!