Ремонт аккумулятора «Варяг» ДА-16/2П
Довольно часто знакомые обращаются с просьбой починить какую-нибудь недорогую электронику, вроде фонарей, машинок для стрижки, блоков питания и пр. На этот раз под разбор попал литиевый аккумулятор от дрели «Варяг» Professional ДА-16/2П.
Со слов владельца, аккумулятор штатно заряжался, но дрель от него работать отказывалась. От второго аккумулятора, который шёл в комплекте, дрель работала исправно. Попросили разобраться: в чём дело, можно ли починить и есть ли смысл.
Что ж, первым делом нужно осмотреть ремонтируемое устройство, и, естественно, вскрыть.
Но, сперва сделаем замеры выходного напряжения на клеммах аккумулятора. Мультиметр показал напряжение около 14V. И, это мало. Для свежезаряженного аккумулятора из четырёх Li-ion банок оно должно составлять чуть более 16V. Если уж очень точно, то 16,4V. Это по 4,1V на каждую банку лития. Что-то и вправду здесь не так. Продолжаем...
Разбирается аккумулятор «Варяг» Professional ДА-16/2П легко. Нужно лишь выкрутить четыре шурупа отвёрткой с торцом типа «+».
Начинка ничуть не удивила. В корпусе помимо четырёх литиевых банок типоразмера 18650 оказалась смонтирована электронная плата BMS (Battery Management System) с маркировкой TL181203-V4S-WKS_V1.0.
Для тех, кто не в курсе, что такое BMS, – это плата защиты. Она защищает ячейки аккумулятора от перегрузок, короткого замыкания (КЗ), регулирует ток через них во время заряда, отключает аккумулятор, когда он сильно разряжен. В общем, это целая система управления аккумулятором. Собственно, она так и называется.
Взглянем на плату. Электронная начинка BMS состоит из нескольких элементов. Основой служит контроллер CM-1041-DS и мощный MOSFET-транзистор FM3080K.
Остальные элементы весьма заурядны: несколько диодов (SS34, RS1M, T4), маломощный MOSFET-транзистор 3404Y (NCE3404Y, AO3404A), NTC-резистор, а также SMD-резисторы и конденсаторы.
Как видим, на плате не столь уж много элементов, которые могли бы стать причиной поломки.
Контроллер CM1041-DS – это микросхема защиты для четырёх литиевых аккумуляторов (Protection IC). Аналогичная установлена в аккумуляторе вашего смартфона, но только на одну литиевую ячейку. Подробнее читайте в статье про контроллер заряда/разряда.
К счастью, мне удалось найти даташит на микросхему CM1041-DS. Не скажу, что это облегчило ремонт, но всегда полезно знать об устройстве ремонтируемого аппарата как можно больше.
На следующем изображении приведена типовая схема включения контроллера CM1041-DS с разделением схемы зарядки и разрядки.
Плата BMS для аккумулятора “Варяг ДА-16/2П” выполнена точно по ней, за исключением маленькой мелочи. Между контактами P- и P+ установлен полупроводниковый диод RS1M, включенный в обратном направлении. Он служит для защиты АКБ при подаче от зарядного устройства напряжения неправильной полярности.
Теперь вернёмся к ремонту платы BMS. Перед тем, как приступить к работе, следует замерить напряжение на каждом литиевом аккумуляторе, который входят в состав АКБ.
Сделать это можно не отпаивая контакты составной батареи от платы BMS, либо сделать это до и после, а показания мультиметра сравнить.
Если напряжение хотя бы на одной из литиевых “банок” будет сильно занижено или близко к нулю, то, возможно, неисправна сама микросхема-контроллер BMS (CM1041-DS).
Если же напряжения на ячейках АКБ в пределах нормы (2,5...4,1V), то скорее всего контроллер исправен.
Как оказалось, литиевые “банки” от АКБ «Варяг» Professional ДА-16/2П не имеют маркировки, хотя по весу чувствуется, что они качественные и имеют хорошую ёмкость.
Напряжение у всех четырёх Li-ion аккумуляторов было в норме. Они были полностью заряжены. И это уже хорошо.
Во время ремонта не забываем, что литиевые “банки” составной батареи заряжены и обладают внушительной ёмкостью. При случайном закорачивании клемм аккумуляторов между собой произойдёт сильный разряд. Поэтому, перед заменой элементов на плате BMS отпаиваем все контакты (B+, B1, B2, B3, B-) от составной батареи и убираем её подальше от рабочего места.
Далее все действия производим только с платой BMS.
Как уже говорилось, любая плата защиты имеет ключевой транзистор, который подаёт напряжение на нагрузку, в нашем случае, на мотор электродрели.
Этот транзистор служит своего рода мощным электронным выключателем. С помощью него контроллер BMS отключает нагрузку в случае короткого замыкания, перегрузки по току или при глубоком разряде АКБ.
В данной плате роль такого ключа выполняет MOSFET-транзистор FM3080K.
По полной маркировке данных найти не удалось, а вот по 3080K нашёлся даташит на N-канальный MOSFET-транзистор NCE3080K.
Тип корпуса, цоколёвка и проводимость транзистора показаны далее.
Таблица №1. Основные параметры MOSFET-транзистора NCE3080K.
| Параметр | Значение |
| Напряжение сток-исток, VDS | 30V |
| Ток стока, ID | 80A |
| Сопротивление сток-исток (при VGS = 10V), RDS(on) | <6,5mΩ |
| Тип корпуса | TO-252 |
Если этот транзистор исправен, то напряжение на его истоке (Source) будет такое же, как и на стоке (Drain). Измерять его надо относительно плюса питания, плюсовой клеммы P+ аккумуляторной батареи.
В моем случае напряжение на истоке транзистора было больше 16V, а на стоке, по сути на выходной клемме (P-) аккумулятора, всего около 14V. Таким образом, на транзисторе терялось около 2V напряжения. И, это без нагрузки.
Стало понятно, что причиной неисправности может быть мосфет FM3080K. Скорее всего он не полностью открывался, что приводило к тому, что ток в нагрузку не поступал.
Проверка универсальным тестером транзистора FM3080K не выявила каких-то странностей. Всё, вроде как, в норме.
Но, поскольку это силовой элемент, и его дефект может проявляться под нагрузкой, встал вопрос, чем его можно заменить.
На одной из неисправных плат BMS от литиевой АКБ мне удалось найти транзистор KIA100N03A (100N03).
Он близок по параметрам транзистору NCE3080K, но выдерживает больший ток стока, 100А против 80А. VDS (30V) и VGS (±20V) совпадают. Такой транзистор на замену ещё лучше, так как он будет меньше греться при работе.
Демонтаж транзистора FM3080K с печатной платы осложняется тем, что он выполнен в SMD-корпусе и запаян на “пузо”. Его не так-то просто выпаять. Пришлось задействовать сплав Розе и термовоздушную паяльную станцию.
Процедура демонтажа на первый взгляд простая, но может доставить хлопот.
Чтобы её облегчить, сначала пропаиваем выводы транзистора сплавом Розе. Это нужно, чтобы “разбавить” родной припой легкоплавким и, тем самым, уменьшить его температуру плавления.
Также слегка прогреваем плату под транзистором. Градусов эдак до 80. Это сократит время разогрева припоя и убережёт печатную плату. При её резком нагреве воздухом, печатные дорожки могут отслоиться, а сама плата может вздуться.
Аналогичным образом выпаял и транзистор KIA100N03A с платы-донора. Далее решил напаять проводники к его выводам и проверил универсальным тестером. Всё-таки транзистор б/у и его нужно проверить.
Как видим, тестер показал, что транзистор исправен.
На плату BMS транзистор KIA100N03A также запаял с помощью проводников. Это на тот случай, если схема не заработает. Повторно мучиться с выпайкой не хочется. Удостоверюсь в исправности и запаяю наглухо.
Затем припаял плату к составной литиевой батарее и провёл измерения.
Сначала измерил напряжение между точками B+ и B-, – напряжение на составной батарее.
Всё в норме, – 15,97V.
Далее замеряем напряжение на стоке мосфета 100N03. Здесь тоже всё в норме.
Ну, и напоследок, замеряем напряжение на выходных клеммах АКБ (15,98V). Хотя этого можно и не делать, так как вывод стока транзистора FM3080K напрямую соединён с минусовой клеммой P- аккумулятора.
Удостоверившись, что всё работает, впаял транзистор как положено, подпаял контакты составной батареи и собрал аккумулятор.
После такого ремонта аккумулятор стал работать исправно. Спустя некоторое время владелец сообщил, что всё в порядке, нареканий нет.
Вот такая простая замена злосчастного транзистора продлила срок службы рядового литиевого аккумулятора.
На замену неисправному FM3080K также могут подойти следующие Power MOSFET-транзисторы:
- UT100N03 (Unisonic Technologies);
- PHB100N03LT (Philips Electronics N.V.);
- STD100N03L (STMicroelectronics);
- STP80NF03L (STMicroelectronics, корпус TO-263, TO-262, TO-220);
- NCE3080K купить на АлиЭкспресс: вариант №1 (выдача), вариант №2, вариант №3.
Обращайте внимание на тип корпуса. Иногда это важно, так как конструкция не позволяет установить транзистор в ином исполнении.
Хорошие аккумуляторы Samsung (INR18650-25R) на замену, если вдруг понадобятся при ремонте батареи шуруповёрта.
Также читайте об основных параметрах MOSFET-транзисторов. Сравнивайте данные из даташитов и подбирайте аналоги.
Главная → Мастерская → Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать: