DT-14之硬件改造篇 ■■主更新完成 - 电池、充电器、综合DIY - 手电大家谈-手电筒爱好者之家 - Powered by Discuz!

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[充电器] DT-14之硬件改造篇 ■■主更新完成

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  • TA的每日心情
    无聊
    2015-7-20 10:16
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2010-5-19 22:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    本帖最后由 gumphe 于 2010-6-27 21:38 编辑

    另开一贴, 重点介绍如何在硬件上改造DT-14.  
    目前更新完成.

    目录
    1. DT-14基础
    2. 基础改造(改限压, 改限流, 改转灯小恒流)
    3. 大电流改造(散热法) 1.5A-->2楼
    4. 大电流改造(mosfet法)  2A以上-->3楼
    5. 指示灯改造-->4楼
    6. 其他疑问解释-->5楼
    ----------------------------

    1. DT-14基础
    改造之前, 对DT-14还是需要进行一定的了解, 有助于改造的顺利进行.

    1) 引用xll精心绘制的高清原理图 http://www.shoudian.org/thread-133974-1-1.html
    本帖中有关器件的描述按此原理图标注的进行说明.

    2) DT-14的充电算法和充电速度对比( 对比恒流恒压 对比1879等) 充电截止的判定方式  和 各种倍率下的充电曲线图等内容
    详见http://www.shoudian.org/thread-132501-1-1.html 8楼综述
    总之, 充电速度相当快.

    3) 重要元器件和测试点解说
    正面:
    器件介绍1.jpg
    J1 为nokia标准2mm接口. 内部采用弹片接触方式. 适合直接连接nokia原装充电器进行供电
        因接触电阻较大. 5V恒压电源和超过1.5A的电源不要通过这个接口进行连接.

    NTC热敏电阻:  设计上NTC必须紧贴电池表面才能获得有效保护作用. 且原装DT-14只对高温极限进行保护,   如要保留NTC功能, 改造后的NTC(带金属片)请务必紧贴电池表面.
       无法做到这一点或者不关心超温保护的, 建议直接剪掉 不影响实用

    TP12: 为电池电压的分压点 即R10和R14中间点.  没有贴片电阻的情况下可以通过这个点来焊接插件电阻, 达到更改R14的目的.

    TP10: 主控大恒流开和关的控制脚对应的测试点. 外置mosfet的控制需要借助这个测试点. 改造LED显示也可以利用这个管脚.

    背面:
    器件介绍2.jpg
    F1: 自恢复保险丝 PTC正温度系数特性的热敏电阻, 又叫polyswitch.   
        大电流或者高温下或产生高阻特性(几K~几百K欧姆), 起到过流保护的作用. 移除过流源后会自行恢复到低阻状态(几十毫欧). 初始导通阻抗不算大, 但是一旦触发一次或多次保护后, 其导通阻抗会明显上升.该保险丝配合D4能同时起到输入防反作用.
        在改造大电流情况下(>1.5A), 因其阻抗较大(几十毫欧), 建议跳过F1进行电源输入

    D1: 隔离二极管, 用于自检时隔离给U4供电的电容向Q5电路放电.
        因为存在0.3~0.7V导通压降, 在Vbat<3.3V(大概)时 导致Vin-Vd1<4.0V, 而致使U4供电电压不足. 会导致出现预冲假象, 灯亮3秒灭1秒, T26不停重启, 俗称"打嗝".
        改装时可以考虑将D1短路.  短路D1后会导致无自检亮灯现象, 需要先上电后插电池.

    R16 R17: 上电自检时由Q5启动一次10ms不到的短路来检验输入电源的作用. 输入电流不足600mA(大概)或者高于1.5A 会导致自检不过.
       并且当电流过小(比如400mA), 会不停触发T26重启自检重启自检死循环. 多见于CA-100C.  俗称抽筋.
       可以通过直接焊掉这2个电阻来解决.  焊掉R16或R17后会导致无自检亮灯现象, 需要先上电后插电池.

    R27 R28 R31: 串联在充电回路中, 作为限流电阻, 阻值0.33欧姆. 用于在恒流源充电的时候提高Vin电压.
      因功率不足, 大电流下(1.5A以上) 建议直接焊掉这3个电阻, 或短路之

    R30 R35: 鉴幅电路下拉分压电阻. 改变这个阻值可以提高或降低鉴幅电压, 用于修订小恒流大小

    R14: 电池电压下拉分压电阻, 改变这个阻值可以调整充电控制限压值. 即锂离子电池的充饱电压.


    2. 基础改造
    1) 修改限压值
    原装DT-14 默认限压大概是4.11V左右. 要充满到4.20V左右, 必须改装:

    R14 换成95~96K, 脉冲谷值电压限制在4.20V  
    实际操作 可以并联2M(4.21V) 或者3M(4.18V)

    R35 换成91K, 即修正鉴幅电压, 可以解决不转灯的问题,
    实际操作  在R35上并联1M可以获得200mA~250mA的小恒流, 同时焊掉R30 (4.7M) 可以获得200mA左右小恒流

    小恒流值的大小正比于 鉴幅电压-限压(大概). 即鉴幅电压必须高于电池电压才会出现小恒流.
    鉴幅电压计算公式: [1+R33/(R35//R30)]*2.50V.  
    限压电压计算公式: (1+R10/R14)*2.05V

    ■■推荐: 鉴幅电压-限压电压=0.02~0.03V.
    最佳参数:  限压4.19V  鉴幅电压4.21V~4.22V
    小电流= (鉴幅电压-限压电压)/(电池内阻+线阻+充电极化阻抗)
    计算表格如下:(设定U1 431基准电压是2.50V整, 设定几个104电阻均为100K整, 实际情况会有偏差)
    4.20V 电阻计算.jpg

    更新一个小窍门: 如何在线调这个鉴幅电压
    1. 接上电源, 连接电压表在输出端
    2. 找个镊子, 短路 Q4的be极.  即一边有两个管脚的两个脚.
    3. 即时观察电压表, 显示电压即为鉴幅电压. 建议搭配限压电压调整.  限压+0.03V.  
      比如限压4.19V  则调这个鉴幅电压到4.22V
    内阻大的可以适当调高一点点比如0.04V

    焊接贴片技巧:
    0603或者0805贴片电阻不好焊接, 可以利用夹位法来固定.
    R14 和 C13是并联关系, 910K的电阻可卡在这两个器件中间后进行焊接
    R35 和 R30是并联关系, 2M的电阻可以卡在中间.

    2) 适配不同电源
    有限流功能的电源:  CA-100C  nokia众多的原装充电器  众多其它品牌的手机充电器等
    这些电源均能适配在DT-14上.  改装上仅需按照上面的调整R14和R35即可.
    因为存在上电自检动作, 只有那些5.8V~9V 限流600mA~1.5A之内的电源能通过自检.  (门槛值都是大概值, 个体DT-14之间会有差异)
    -不能通过自检的, 请先上电, 后插电池
    -个别因为电流不足出现抽筋现象的(指示灯暗色快速闪烁), 请焊掉R16 和R17 后上电源再上电池.

    想要完美获得先上电池后插电源效果的, 可以进行复杂硬件改装或者用软件法重新下载去头程序.
    复杂硬件改装后面详细叙述.
    软件法请在论坛搜索Luckroll的帖子.

    恒压电源: 多见 5V 3A恒压电源, 或者电脑USB口
    适配方法: 根据实际充电电流需求调整R26的阻值大小.
    电流计算:2.4v左右/R26*250(大概计算公式, 实际存在个体差异)
    实测如下: (Vbat=4.0V),
    R26=1.5K  Vin=5.0V I限流约为450mA, 经过95%占空比后约为420mA.-->适合电脑USB输入
    R26=1.2K  Vin=5.0V I限流约为600mA, 经过95%占空比后约为580mA.
    R26=1.0K  Vin=5.0V I限流约为660mA, 经过95%占空比后约为630mA.
    R26=700欧姆 Vin=5.0V 限流约为820mA, 经过95%占空比后约为780mA.
    R26=510欧姆 Vin=5.0V 限流约为1100mA, 经过95%占空比后约为950mA*

    *5.0V情况下, 因为充电后期Vbat>4.20V. 导致Vin-Vbat压差不够维持Q1和D2等器件的压降. 所以要全程 保持1A是达不到的.
    参考充电曲线:
    比如R26=700欧姆, 前半程可以输出在800~850mA1, 电池电压高于4.2V后, 电流会降低到600~700mA.
    附上R26调整为700欧姆后适配5V恒压源后对720mAh电池的充电曲线, 耗时1小时22分
    700欧姆-720mAh[1].jpg.thumb.jpg

    想要充电过程中全程获得高速充电效果, 请确保选用Vin>5.5V的限流电源.

    2.1 充铁锂改造
    仍然是调节两个分压电阻值,不过这次改并联R14和R35为并联R10和R33.
    详细参数见下面的计算表格:
    铁锂计算表.jpg

    推荐选取参数:
    ■3.6V恒压设置:
    R10并联 300K
    R33并联 160K
    ■3.8V恒压设置:
    R10并联  560K
    R33并联  360K
    ■同时需要改进以下几点:
    1. 短路D1 不然很多3V左右的铁锂充电会出现打嗝现象
    2. 如果对大容量铁锂充电, 需要1.5A以上的, 见3楼和4楼改装法.

    2.2     8.4V  2串锂离子电池充电改装
    移步见帖子:http://www.shoudian.org/viewthread.php?tid=142149&extra=&page=1
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     楼主| 发表于 2010-5-19 22:10 | 显示全部楼层
    本帖最后由 gumphe 于 2010-5-21 10:29 编辑

    3. 大电流改装(散热法)-1.5A

    直接图示说明:
    3A-1.jpg

    散热-1.jpg
    说明:
    ■输出能力:
    根据这种改装. 通1.5A没有任何压力.  
    2A情况下发热在60~70度左右. 再高不能保证可靠性.

    ■输入电源:
    带限流功能(1.5A之内)的 5~7V的电源
    如果采用恒压工作方式(5V), 不能保证全程1.5A, 并且需要调整R26到400欧姆左右.

    ■肖特基管
    图中改装是直接采用1个3A插件肖特基管串联在Q1 的C极和B+之间
    也可以找一个贴片的3A肖特基管替换原来的D2(并联更好), 但是同时请短路R27位置的几个焊盘
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     楼主| 发表于 2010-5-19 22:10 | 显示全部楼层
    本帖最后由 gumphe 于 2010-5-26 09:21 编辑

    4. 大电流改造(mosfet法)-2A以上

    改造原理图
    改装mosfet原理图.jpg

    改造后实物图
    DSC_4884_conew1.jpg

    改造细节:
    1) R14和R35按基础改装进行(1楼)

    2)焊掉无用的器件:
    所有5个1R0 和 3个2R0电阻全部焊掉  
    D1焊掉
    J1 DC接口看着不舒服也焊掉. 通2A以上电流会发热.
    F1 也可以焊掉. 留着的话, 焊线从F1后端走
    3A-1.jpg


    3) 焊接mosfet额外驱动板
    按上门原理图中所绘, 准备10K电阻 1K电阻 NPN三极管(8050) 和 4435 P-mosfet各一个
    在面包板上焊好. 器件很少, 生手的话10分钟内也可搞定.
    mosfet的源极 即 4435的123脚 用粗导线连接作为输入正极引线(大电流从这里走的)
    3A-2.jpg
    实际器件有限, 体积很小, 这个板子还可以瘦身一半. 搭载主板上增加不了多少体积.

    4)  主板相关的焊接工作
    短路D1的1和3脚.
    Q1的C极和B+之间焊接 3A的肖特基管
    mosfet的漏极(即4435的 5678脚) 连接粗导线到Q1的C极
    mosfet的源极 (即 4435的123脚 )用导线连接到主板的Vin端.
    小板子上的npn管e极连导线到主板上随便一个GND地上
    小板子上的npn管b极1K电阻的另外一端连接导线到主板上TP10, 作为驱动信号.
    3A-3.jpg

    5)最终成型图
    3A-4.jpg

    说明:
    ■输出能力和发热:
    以上焊接保证2~3A充电没有问题, 而且肖特基管有防逆流作用.
    整体工作下来, 肖特基管是会发热的. 3A是单个肖特基管的额定最大电流.
    4435mosfet在3A下是没有热量的.
    Q1在小恒流阶段有一点温度. 在大恒流阶段是没工作电流的.(被mosfet分流了)

    ■输入电压:
    5V~7V带限流功能的电源均可适配.

    ■更大扩流:
    如果想接入更大电流, 可以并联肖特基管,
    或短路B+和Q1的C极(短路后无防逆流作用, 逆流大概10mA之内).
    如果超出4435驱动能力(8A), 请并联另外一个4435.
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    [LV.1]初来乍到

     楼主| 发表于 2010-5-19 22:10 | 显示全部楼层
    本帖最后由 gumphe 于 2010-6-7 10:58 编辑

    5. 指示灯改造

    ■■改法1: 增加1个指示灯, 指示有充电电流.
    但是无法区分是大恒流还是小电流.

    改灯1.jpg
    按图示, 刮开相应位置的绿油. 焊上1个LED和限流电阻.
    限流电阻根据输入电压和led类型自行选择.  比如6V输入的, 用常规红绿LED的, 选择1K左右即可.

    当DT-14对电池充电的时候, 就会亮起(3Hz左右闪烁), 无电流时灭.

    ■■改法2: 增加2个指示灯, 分别指示快冲阶段  以及小电流充和补充阶段
    改灯2.jpg

    按图连接2个指示灯
    其中LED3的正极是从U4的输出端(3.3V连接), 即C16电容的正极.

    两个LED的驱动电压都取自3.3V, 所以限流电阻可以适当改为330~470欧姆左右

    LED2亮(3Hz闪烁) 表示正在快冲, 大恒流充电中.
    LED2灭, 表示没有大恒流

    LED3亮(3Hz闪烁) 表示正在小电流充. 充满后补充的时候也会亮起.
    LED3灭, 表示没有小电流

    ■改造后的充电指示灯各阶段示意图
    截图1275879443.jpg


    附录:
    (下图上半)TP10 在 大恒流充的时候输出波形. 没有大恒流的时候TP10是低电平.
    (下图下半)TP17 在 小电流充的时候的输出波形. 没有小电流的时候TP17是高电平
    TP-10 17 波形.jpg
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    2015-7-20 10:16
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    [LV.1]初来乍到

     楼主| 发表于 2010-5-19 22:11 | 显示全部楼层
    本帖最后由 gumphe 于 2010-5-26 11:52 编辑

    6. 问题篇:
    收集了各位坛友改装中发生的故障, 集中处理

    ■ 上电后不亮绿灯,无法通过自检
    原因: 原装DT-14自检要满足3个条件
    1. VIn  5.8~9V(通过R1和R2分压)
    2. 上电后 会瞬间利用Q5电路短路10ms, 检测短路电流为600mA~1.5A(通过R17 分压),证明限流不能太大也不能太小
    3. 短路瞬间检测Vin<2V(通过R1和R2分压), 证明是限流源
    不满足上述自检条件的均不能使绿灯亮, 即不能先上电池后插电源开始充电.

    □解决办法:
    寻找符合要求的电源, 比如nokia原装充电器
    采用先上电源 后插电池方式可以规避这个自检,能正常充电, 比如针对5V恒压源情况

    ■ 上电后, 绿灯频繁低亮度闪烁, 无法启动充电(抽筋)
    原因: 电源电流太小(<400mA)
    致使在自检第2步, Q5短路的瞬间, 正好使T26处于电压判定的临界状态, 不停抽筋.
    □解决办法
    1.提高电源电流>600mA
    2.或者焊掉R16和R17,使短路动作失效. 这种改法会导致不能自检, 请采取先上电源后上电池
    3.或者在C3或C16上并联电解电容 470uf 以上, 提高储电能力

    ■  5V恒压下, 设定R26为 700欧姆左右 , 但是充电电流不能达到800多mA,
    原因: 回路中线阻过高
    1. F1有较大阻抗
    2. J1是弹片接触, 线阻也较高
    3. 如果是采用的万能冲的万能夹头, 这种接触方式也会产生较高线阻
    □解决办法:
    1. 寻找上述几个线阻高的地方, 逐个解决或者减少线阻 . 比如更换连接方式, 短路F1等
    2. 短路R27 可以免去0.33欧姆的回路阻抗

    ■ 更改R14 以及更改 R35后 没有观察到小恒流, 不转灯
    原因:  由于器件离散的关系. 按照R14 并2.2M  R35并910K, 鉴幅电压调整得不匹配, 导致鉴幅电压<限压值.
    小恒流值的大小正比于 鉴幅电压-限压(大概). 即鉴幅电压必须高于电池电压才会出现小恒流.
    鉴幅电压计算公式: (1+R33/(R35//R30)*2.50V.  
    限压电压计算公式: (1+R10/R14)*2.05V
    通常 鉴幅电压高于限压 0.02~0.03V刚刚好, 太高了会导致这个小恒流过大, 超过大恒流就会直接充电停止.
    □解决办法: 保证R14限压调整已经准确的情况下 微调R35并联电阻(910K  820K  1M).

    ■电池电压低于3.0V的情况, 不能充电
    原因: 原装DT-14设定Vbat<3.0V不充电.
    □解决办法:
    1. 用其它电源或万能冲直接充电到3V以上后再放在Dt-14上充
    2. 改装DT-14, 从Vin接一个5欧姆左右的限流电阻串一个开关在连接到Q1的C极.
       按下开关, Vin直接通过限流电阻对电池充电, 使电压超过3.0V后 ,  松开按键, 恢复正常充电
       开关最好是按下后能自动释放的, 避免不小心忘了关断这个导致悲剧.
       该方法由 国望堂  率先提供.

    ■电池电压3.0V~3.6V左右, 充电后, 绿灯3秒亮1秒暗, 充电电流很小, 电池电压上升很慢. (打嗝)
    原因:  多发生在限流源情况下, Vin被拉低到4.0V左右导致U4输出不足2.3V. 使T26不停重启(打嗝了)
    □解决办法:
    短路D1,  这个方法会导致上电不能自检通过, 但是能保证正常充电(先电源后电池方式).

    ■电池电压实测不足4.0V(没过充), 但是放在DT-14上充电, 立刻转灯.
    原因: R14分压不准, 可能是虚焊导致R14开路. Vbat没有经过分压后的电压值直接传输给了T26, 使单片机认为已经充饱.  即V>2.05V
    □解决办法:
    放大镜细细观察R14相关器件.
    或者通过带电池情况下测量TP12点电压来确认故障. 如果R14开路, Tp12点电压=Vbat.

    ■充满后补充的问题
    □DT-14设计上在转灯后仍然监控电池电压, 会时刻保持电池电压不低于限压值. 所以会一直补充下去. 没有时限
    但是不必担心过充详细, 补充电流大小是小恒流值, 时间很短(8s一次), 只在Vbat掉到限压值一下才会补充一次.

    ■充电后期脉冲充电造成锂电池保护板过充保护问题
    高倍率下, 电池老化比较严重(充电极化厉害的), 过充保护延时参数<0.3s的. 均有可能出现脉冲充电触发过充保护问题.
    □解决办法:
    降低倍率(即减小充电电流)
    老化厉害的电池建议改到恒流恒压充电电路上去充

    ■DT-14能否再小点, 薄点
    □解决办法
    1. 沿红线裁掉右边(C11和Var2无用)
    截图1274837545.jpg
    2. 背面两个高个子电容, 可以焊掉后用导线连接放在其它空隙地方, 节省高度
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    该用户从未签到

    发表于 2010-5-19 22:11 | 显示全部楼层
    这个一定要占位看
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    这个一定要占位看
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    发表于 2010-5-19 22:13 | 显示全部楼层
    支持    !
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  • TA的每日心情

    2020-11-3 13:25
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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2010-5-19 22:13 | 显示全部楼层
    也跟着先占
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  • TA的每日心情
    开心
    2021-2-18 07:14
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    [LV.9]以坛为家II

    发表于 2010-5-19 22:14 | 显示全部楼层
    我站个后排
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    开心
    2014-12-19 23:15
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2010-5-19 22:15 | 显示全部楼层
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    发表于 2010-5-19 22:17 | 显示全部楼层
    火贴留名
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    发表于 2010-5-19 22:19 | 显示全部楼层
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2018-6-5 21:34
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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2010-5-19 22:20 | 显示全部楼层
    也赶紧占楼,占了以后能炒楼吗
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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2010-5-19 22:22 | 显示全部楼层
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2010-5-19 22:24 | 显示全部楼层
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    该用户从未签到

    发表于 2010-5-19 22:27 | 显示全部楼层
    赶紧占茅坑。
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  • TA的每日心情
    开心
    2018-11-6 09:05
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2010-5-19 22:27 | 显示全部楼层
    不管哪楼。先坐下。
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  • TA的每日心情
    擦汗
    2016-7-5 18:53
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2010-5-19 22:27 | 显示全部楼层
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  • TA的每日心情
    擦汗
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2010-5-19 22:29 | 显示全部楼层
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