Состав ЗУ
Состоит из пресловутого сетевого адаптера, который часто и ошибочно именуют зарядным устройством (ЗУ). На самом деле ЗУ состоит из этого адаптера, но не одного, а в сочетании со встроенными в телефон электронными схемами, осуществляющими непосредственное управление зарядкой батареи. Находящийся в адаптере блок питания устроен довольно просто, и в нем нет ничего особенно интересного. Блоки питания бывают следующих видов: обычные (для работы от сети переменного тока), автомобильные, трансформаторные и бестрансформаторные. Друг от друга они отличаются внешним исполнением и — что самое главное — выходными характеристиками. Их функция заключается в том, чтобы выдавать электрический ток с параметрами, необходимыми для питания внутренних схем ЗУ.
Общие процессы
Так что же такого интересного скрыто в самом телефоне, при помощи чего и происходит зарядка его батареи? Это обычный стабилизатор напряжения, который, опять же, не представляет собой ничего интересного, и схемы, реализующие алгоритмы зарядки аккумулятора, то есть лежащие в основе всех тонкостей эксплуатации тех или иных типов батарей.
Когда мы вставляем блок питания в сетевую розетку с благой целью — зарядить аккумулятор своего телефона, — происходит большое количество простых и сложных процессов. Электрический ток выпрямляется, сглаживается и далее по кабелю следует в телефон, где попадает на стабилизатор питания. Этот ток определяется двумя характеристиками — минимальным и максимальным напряжением. Так, если верхний порог составляет 4 В, то при использовании блока питания с выходным напряжением 4,2 В велика вероятность в лучшем случае заблокировать его так, что аккумулятор не будет заряжаться, а в худшем — напрочь сжечь стабилизатор. Если напряжение будет ниже допустимого предела, то телефону это не повредит, но и заряжаться он не будет.
Исходя из вышесказанного следует вывод, что нужно применять только блоки питания, совместимые с каждой конкретной моделью телефона. Главный и в то же время самый простой признак несоответствия — это несовпадение разъемов. Если подобная ситуация с неродным блоком питания имеет место, лучше сразу отказаться, как бы ни был прекрасен «заветный плод». При использовании «правильного» блока питания аппарат начнет инициализацию (специальную проверку) процесса зарядки сразу после того, как появится напряжение на разъеме. В ходе этого процесса проводится проверка типа батареи (если она неисправна — зарядки не произойдет); анализируются напряжение на клеммах батареи и сила тока, которую она пропускает. Во время инициализации индикатор на дисплее телефона начинает двигаться, и это, как правило, убеждает пользователя в том, что процесс зарядки уже пошел. Но не все именно так! Сначала управляющая электроника должна определить, целесообразно ли вообще заряжать аккумулятор, и только в случае положительного ответа начнется зарядка. Как же она происходит? Просто подводится постоянный ток к контактам? Все несколько сложнее. Каждому типу аккумулятора соответствует определенный вид зарядки. На этом остановимся подробнее.
НЕОБХОДИМЫЙ МИНИМУМ ЗНАНИЙ
Емкость аккумулятора — величина, показывающая количество времени, за которое батарея будет выдавать ток силой 1 А. Измеряется эта величина в миллиампер-часах (mA/ч). Чем она больше, тем дольше будет работать телефон без подзарядки.
«Эффект памяти» — зависимость настоящего цикла работы аккумулятора от его предыдущих циклов. Батарея фактически «запоминает», насколько она была разряжена в прошлом. Если регулярно разряжать аккумулятор не полностью, а до какого-либо уровня (как вариант — до середины), то в последующем со временем возникнет такая ситуация, что батарея будет просто не в состоянии разрядиться полностью, то есть аккумулятор потеряет часть своей номинальной емкости. Связано это с укрупнением кристаллов рабочего вещества батареи. В сильно запущенных случаях разросшиеся кристаллы могут попросту проткнуть перегородку между катодом и анодом, в результате чего произойдет короткое замыкание и элемент питания полностью выйдет из строя.
Перезаряд — фактически перенасыщение током. Опасен перезаряд не только из-за вероятности последующего снижения емкости, но еще и из-за опасности потерять аккумулятор, а может быть, еще и здоровье. Считается, что при полном заряде возникающий обратный ток компенсирует ток заряда, поэтому ничего страшного не происходит. Однако использование дешевых отечественных или китайских зарядных устройств на практике показывает обратное: аккумуляторы очень быстро изнашиваются в хлам при перезаряде.
Мало того, они могут так сильно нагреться, что это повлечет за собой взрыв, и это не страшилки, а химическая реакция, сопровождаемая выделением водорода. Конечно, на такой случай производители оставляют в корпусе отверстия для выхода газа, но встречаются китайские экземпляры и без них. Поэтому, если заряд аккумуляторов не предусмотрен используемым устройством (беспроводные телефоны, беспроводные мышки и т. д.), очень советую брать дорогие зарядные устройства с микропроцессорами. Такие ЗУ вовремя остановят заряд, не допустят перегрева, распознают неисправность и неправильную полярность, смогут отличить аккумулятор от батарейки (это полезно, если ими пользуются дети) и вообще продлят срок эксплуатации аккумуляторов за счет правильного заряда.
Срок службы — величина, показывающая количество циклов заряда/разряда аккумулятора, которое он выдерживает в процессе эксплуатации без значительного ухудшения своих основных параметров: емкости, саморазряда и внутреннего сопротивления. Срок службы зависит от методов заряда, глубины разряда, процедуры обслуживания или его отсутствия, температуры и электрохимической системы аккумулятора. Кроме того, он определяется временем, прошедшим со дня изготовления, особенно для Li-Ion аккумуляторов. Аккумулятор, как правило, считается вышедшим из строя после уменьшения его емкости до 60–80 % от номинального значения.
Номинальная емкость — это количество электрической энергии, которой аккумулятор теоретически должен обладать в заряженном состоянии.
Реальная емкость — определяется при разряде аккумулятора постоянным током в течение измеряемого промежутка времени до момента достижения заданного порогового напряжения. Измеряется емкость в ампер-часах (А/ч) или миллиампер-часах (mA/ч). Ее значение указывается на этикетке аккумулятора, но чаще зашифровано в обозначении его типа. Практически эта величина колеблется в пределах 80-110 % от номинального значения и зависит от большого числа факторов: фирмы-изготовителя, условий и срока хранения, технологии ввода в эксплуатацию, технологии обслуживания в процессе эксплуатации, условий и срока эксплуатации и т. д.
Более детально
СПРАВКА
Никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металлогидридные (Ni-MH) аккумуляторы ставят в мобильные телефоны с самого начала их истории, и в течение довольно длительного времени они сохраняли лидерство на своем поприще. Но не так давно первенство заняли аккумуляторы нового типа — Li-Ion. Их появлению предшествовала почти семидесятилетняя работа химиков. Первый такой элемент питания появился еще в начале XX века, однако его промышленное применение началось лишь ближе к концу века. Причина этого крылась в том, что литий, как очень активный металл, представлял серьезную опасность для человека при резких изменениях внешней среды — в основном температуры, а долгое время держать под контролем тепловое равновесие батареи не удавалось. Известен случай, когда большое (правильнее будет сказать, громадное) количество литиевых аккумуляторов для мобильных телефонов, поставленных в Японию в 1991 году, было отозвано из-за многочисленных жалоб пользователей на их внезапные воспламенения, вызывающие тяжелейшие ожоги у людей. Поэтому сейчас в качестве альтернативы между отличными качественными характеристиками лития и его частым неадекватным поведением нами используются неметаллические аккумуляторы на основе ионов лития — то есть Li-Ion. Однако мысль о повышении безопасности литиевых аккумуляторов ни на минуту не оставляла в покое умы самых лучших конструкторов и ученых. Вскоре решение этой проблемы было найдено: идеальный вариант — это использование в аккумуляторах твердого полимерного электролита, что является основополагающим принципом полимерных батарей.
Для аккумуляторов на основе никеля — никель-кадмиевых и никель-металлогидридных — используется несколько различающихся видов зарядки, но всех их объединяет одно — обеспечение постоянной силы тока.
Первый тип зарядки — стандартный (струйный). Осуществляется путем подачи тока, величина которого равна десятой части от числовой емкости батареи, на клеммы аккумулятора. Так, например, для аккумулятора емкостью 800 мА/ч это значение равно 80 мА. При этом замеряется напряжение на контактах, что создает возможность определить момент окончания зарядки. Когда батарея полностью заполнится электричеством, напряжение немного возрастет. Вскоре после этого сила тока постепенно уменьшится вплоть до нуля. В настоящее время подобный алгоритм почти не применяется ввиду длительности процесса, разве что в некоторых настольных зарядных устройствах в качестве режима, продлевающего срок службы батарей.
