Hier der "Live-Mitschrieb" der
Schaltunganaylse, mit gutem Willen könnte man es Schaltplan nennen
In Textform:
Ein Lade-IC bedient je 2 Kanäle, die symmetrisch aufgebaut sind (1+2 und 3+4).
Die beiden Lade-ICs arbeiten unabhängig voneinander, sie werden vom Netzteil sogar jeweils mit ihren eigenen 5,0V versorgt.
1. Eine Ladestromregelung im eigentlichen Sinne gibt es nicht.
Der Ladestrom kann durch Transistor Q3 nur aus- oder eingeschaltet werden, seine Höhe wird bestimmt durch:
a) die Ladespannung, die vom Netzteil kommt (Leerlauf 5,27V, ja nach Last fallend auf z.B. 4,8V),
b) Spannungsabfall an der Entladeschutzdiode D12 (Standarddiode, ca. 0,7V),
c) Widerstand der Kontaktfeder (0,5 Ohm),
d) Shunt-Widerstand R21 (0,22 Ohm),
e) Akkuspannung und -innenwiderstand.
Der Ladestrom wird allerdings schon gemessen (über R21) und scheint ins Ladenendkriterium einzufließen (grüne LED).
2. Das Gerät arbeitet mit Strompulsen in einem festen Zeitraster von 67ms.
Während jedes Pulses wird die Akkusspannung gemessen, inklusive Spannungsabfall über Kontaktfeder. Ob der Spannungabfall über dem Shunt R21 herausgerechnet wird, kann ich nicht sagen. Liegt die Spannung über der Ladeendspannung, wird der folgende Puls ausgesetzt (Q3 aus), dadurch sinkt die Spannung, und im nächsten Puls wird Q3 wieder eingeschaltet.
Daraus folgt: das Gerät beginnt zu pulsen, sobald die Spannung inklusive Kontaktfeder die Ladeschlussspannung erreicht. Bei 0,5A Ladestrom ist das bei 3,95V Akkuspannung (bei Ladestromfluss) der Fall, d.h. Akku ca. halb voll. Ab diesem Zeitpunkt halbiert sich der effektive Ladestrom weil jeder zweite Puls fehlt.
3. Gegen Ladeende dauert es nach einem Puls immer länger, bis die Spannung wieder unter die Abschaltschwelle fällt. Das führt zu recht ungregelmäßigen kurzen Strompulsen mit im Mittel immer länger werdenden Pausen. Sobald ein Mal eine bestimmte Pausenlänge erreicht wurde (2-5s je nach Ladestrom, bei höherem Strom länger), geht die grüne LED an. Sie bleibt auch an, wenn die Pulse wieder häufiger werden. Auf den Ladevorgang hat die grüne LED keinerlei Einfluss, es wird weiterhin gepulst, sobald die Akkuspannung unter die Schwelle fällt. D.h. der TF-003 schaltet niemals ganz ab, er macht immer "Erhaltungsladung".
4. Die Ladeendspannung wird festgelegt durch
a) Referenzspanungsquelle TL431 (U5) in Standardschaltung (A=Ref),
b) Spanungsteiler R30|R30A und R27.
Ende ist, wenn die Spannung am Teiler ca. 85% der Referenzspannung erreicht. Man kann also nicht einfach die Referenzspannung messen und den Teiler entsprechend einstellen.
Modifikationen
1. Die Masseführung ist ungünstig, gemessene Akkuspannung wird durch Strom an anderen Akkus beeinflusst (im Bereich 10mV). Kann man durch Auflöten von Kupferdraht verbessern. Nicht unbedingt nötig, führt aber zu besser reproduzierbaren Ladeendspannungen. In die gleiche Kategorie fallen zusätzliche Stützkondensatoren an der Versorgungsspannung.
2. Überbrücken der Kontaktfeder.
Damit kommt man auf 1A Anfangsladestrom. Man muss sich aber über mehrere Konsequenzen im Klaren sein:
a) Das Netzteil ist nicht für 4x 1A Ladestrom ausgelegt. Legt man 4 leere Akkus ein, bricht die Ladespannung ein, der Ladestrom reduziert sich entsprechend. Man betreibt das Netzteil an seiner Leistungsgrenze oder darüber. Nur 2 Akkus so zu laden ist aber keine höhere Last als 4 mit 500mA, also ok.
b) Die auch bei vollem Akku weiterhin abgegebenen Strompulse ("Erhaltungsladung") sind ebenfalls entsprechend höher. Keine Ahnung, ob das Auswirkungen auf den Akku hat.
c) Der Schalttransistor (Q3) kann wg. zu wenig Basisstrom bei dem hohen Ladestrom in die Sättigung gehen, d.h. höherer Spannungsabfall, also hohe Verlustleistung, Defekt möglich. Wenn er durchbrennt, dann liegt die Ladespannung "ungebremst" am Akku. Der Transistor kann 3A schalten, man muss die Basiswiderstände (R22+R24) reduzieren, wenn man Sättigung feststellt (Spannungabfall an Q3 über 200mV) - sie sind so dimensioniert, dass bei minimaler Stromverstärkung und 500mA Ladestrom gerade noch keine Sättigung eintritt (<100mV bei 500mA).
Ich habe die Feder nur nur bei Kanal 3 gebrückt, wo ich 26650er laden möchte. Basiswiderstände dort von 2x200 auf 2x120 Ohm reduziert, da sonst Sättigung.
3. Ersetzen der Diode D12 durch eine Schottkydiode. Ich hatte SS24 zur Hand. Bringt nochmals 0,4V mehr Ladespannung und entsprechend mehr Strom.
Bei Kanal 3 und 4 gemacht, bei 4 wg. gewünschter höherer Ladeendspannung.
Kanal 3 hat nun 1,5A Anfangsladestrom, Kanal 4 0,9A, jeweils bei alleinigem Betrieb.
4. Feinabstimmung der Ladeendspannung mit ausgemessenen Spannungsteiler-Widerständen R30|R30A und R27.
Dazu misst das Teilerverhältnis des Spannungsteilers aus und ersetzt ihn dann durch ausgemessene Widerstände mit korrigiertem Verhältnis. Dafür braucht man ein Ohmmeter mit mindestens 4 Stellen Auflösung - die Genauigkeit ist nicht entscheidend, da es nur aufs Verhältnis ankommt (aber immer gleichen Messbereich verwenden).
Kanal 4 habe ich modifiziert auf 4,35V Ladeendspannung für Samsung ICR18650-30A.
Man kann sich das Ganze auch sparen wenn man mit ab Werk ~1-2% Abweichung zufrieden ist
5. Bessere Kühlung des Netzteils, Löcher oben und unten ins Gehäuse und im Bereich des Trafos in die Leiterplatte für bessere Konvektion.
Mehr eine "vertrauensbildende Maßnahme", denn durch die höheren Ströme wurde der Lader ganz schön heiß und hat den Akku in Schacht 1 geheizt.
Und
was bringt das konkret an Verbesserung bei der Ladezeit?
Gute Frage, ich hab's nicht direkt gemessen. Theoretisch: doppelter Ladestrom = halbe Ladezeit. Ein leerer 4250mAh 26650er war jedenfalls in 6,5-8h geladen, genauer kann ich's nicht sagen weil ich nicht stundenlang auf die LEDs starren wollte
Und auf jeden Fall bringt es die Befriedigung, aus diesem 8€-Lader nun das Maximum herausgeholt zu haben
Er ist zwar immer noch nicht so schnell wie z.B. ein WF-137, lädt jetzt aber mit weniger als 0,1% Abweichung auf Endspannung, ideal für reproduzierbare Kapazitätsmessungen.
PS: der nicht richtig verlötete Kondensator war nicht das Problem.
PPS: Pfeifen und piepen tut er immer noch
möchte ich es einfach nur sagen das das Angebot da ist und falls das Ding so funktioniert wie der den ich jetzt habe dann ist alles gut.
und hier und da hab ich auch gleichzeitig 4 Stück drin.
. So genau hätte es gar nicht sein müssen, aber das Ergebnis (sprich Modifikationen) sieht mehr als viel versprechend aus...