Бавно зарядно за смартфон, направено от старо зарядно за Нокия - има полза за живота на батерията

Проблемът с бързото зареждане е, че то води до загряване на батерията, което е свързано с по-бързото ѝ стареене.

Добър начин да рециклирате старото зарядно от Нокия AC-3E (5V 350 mA) е да го превърнете в „бавно“ зарядно за смартфон.

За съжаление напрежението, което дава зарядното за Nokia , не е точно 5V и не бих рискувал да го свържа директно с USB кабел. Измерих напрежение на изхода над 6V (при натоварване изходното напрежение пада).

Ползвах линейния регулатор на напрежение на Linear за 5V LT1084CP-5, който има малък пад на напрежение (такъв имах в кашона с електронни елементи). Сложих на входа и на изхода по един кондензатор за всеки случай.

Рециклирах стари повредени кабели за зарядно Micro B (стандарта преди Type-C), повредата обикновено е близо до мястото, където се прегъва кабела (близо до конекторите). Ползвам преходник от Micro B към Type-C за да свържа смартфона.

Проводниците за данни ги свързах помежду им с резистори 10 kΩ.

Запазих конектора за Nokia, защото все още имам телефон с копчета и фенерче Nokia 100 (той е свързан директно на изхода на зарядното).

Единия USB кабел го свързах през резистор 2,2 Ω, чрез който ограничавам зарядния ток. С този кабел подаваният ток е близо до тока, който се консумира при умерено натоварване на смартфона. Целта му е да зарежда смартфона много бавно когато той стои с изключен екран (моят смартфон Nokia G21 не позволява да бъде зареждан, докато е напълно изключен, защото при вкарване на кабела за зареждане се включва автоматично).

Другия USB кабел го свързах директно към изхода на линейния стабилизатор на напрежение. С него смартфонът се зарежда дори и когато смарфонът се ползва активно.

„Бавното“ зарядно е по-евтина алтернатива на зарядните, които имат функция да спират зареждането при достигане на зададен процент зареждане (напр. 80%).

Имам приложение, което ме известява когато зареждането достигне 80% за да изключа зарядното и при падане на заряда под 30% да го включа. Когато батерията не се зарежда напълно (и не се допуска разреждане под около 30%)  това забавя нейното стареене.

„Бавните“ зарядни (напр. 1000 mA и даже 500mA) не са достатъчно бавни, предпочитам зарядният ток да е доста по-малък. Защото ако изляза „за малко“ от стаята и оставя телефона на зарядно 1A след като се върна може батерията да се е заредила на 100%.

Когато зареждането е с „бавно“ зарядно рискът да се зареди до 100% без да разбера (защото съм бил в другата стая и не съм чул известието) е минимален.

Ремонт и рециклиране на захранване HUAWEI HF-050065E2

Проблемът беше, че даваше малък ток (при натоварване падаше напрежението).

Опитах със загряване (200 градуса горещ въздух) да го разлепя/разглобя, но не се поучаваше докато не се сетих да напъхам отвертката там, от където излиза кабела. След това разглобяването беше лесно.

Оказа се надут кондензатор на изхода. Новият беше по-голям и го монтирах легнал.

Пробвах с линеен стабилизатор на напрежение, но не се получи достатъчно висок ток (захранването даваше около 5 и половина волта на празен ход, което е недостатъчно, но е приемливо за USB устройства).

Сложих последователно на изхода два паралелно свързани резистора (подбрани опитно) така, че смартфонът когато е с изключен екран да се разрежда съвсем леко (ползвам отделно зарядно за зареждане, това ще бъде за да се намалява скоростта на разреждането, защото не мога да го улуча точно на нула).

Резисторите са 8.4 Ω и 15 Ω, паралелно правят 5.38 Ω.

Третият резистор е 10 kΩ (между изводите за данни).

Допълнение: сгреших ли като направих зарядния ток твърде малък?

Казват, че за батерията е вредно да се зарежда с твърде малък заряден ток. Например за моята батерия от 5000 mAh е добре зарядният ток да е поне 500mA. Тоест за "бавно" зареждане е добра идея да се ползва зарядно от 500mA, 650mA или 1000mA (вместо мощното 2A, което идва в комплекта).

Не намирам недостатъци на идеята да ползвам "бавно" зарядно за да осигурява част от тока по време на изключен екран на телефона (slow charger that only supplies a portion of the phone’s idle current to slow down the discharge). Тоест вместо телефонът ми да харчи 112mA когато е с изключен екран е по-добре да харчи 30mA. По този начин ще се разрежда по-бавно и ще има по-малък брой цикли зареждане/разреждане.

Какви са недостатъците от бавното зареждане и не са ли надценени?

Когато зареждате литиево-йонна батерия твърде бавно (например под 0.1C) саморазреждането оказва съществено влияние, защото става съизмеримо със зареждането, което влияе на ефектиността на зареждането. Но това не е проблем, защото така или иначе саморазреждането се случва.

0.1C означава 10% от капацитета - напр. 500mA заряден ток на 5000mAh батерия.

По-важното е, че загубата във вътрешното съпротивление (въображаем резистор) в батерията намалява нелинейно, защото мощността на загубата в него е равна на квадрата на тока по съпротивлението (P= I² R). Тоест при двойно по-голям ток имаме 4 пъти по-голяма загуба на енергия във вътрешното съпротивление на батерията (1A вместо 500mA), при 4 пъти по-голям заряден ток имаме 16 пъти по-голяма загуба на енергия във въображаемия резистор (2A вместо 500mA). По-малко загуба във въображаемия резистор вътре в батерията води до много по-малко загряване на батерията, което увеличава живота на батерията.

Зареждането на батерията с ток под 0.1C не удължава живота ѝ съществено в сравнение с намаляването на скоростта на зареждане от 0.3C или 0.5C до 0.1C. В моя случай, основната полза от бавното зареждане е, че няма да се притеснявам, че ако оставя да се зарежда телефона когато е зареден на 78% , той може да се зареди до над 80% (докато съм извън стаята и не чувам алармата за достигане на 80%).

Като зареждам батерията бавно и използвам още по-бавно зарядно, за да покривам част от енергийните нужди на телефона в режим на готовност (така че да се намали разреждането на батерията), намалявам броя на циклите на батерията, което има потенциал да удължи нейния живот.

Разреждането и зареждането в по-тесен диапазон — например между 70% и 80% — е по-добро за живота на батерията в сравнение с по-широк диапазон като между 30% и 80%. Тоест, в дните когато не излизам от вкъщи и си държа смартфона на бавно зарядно (и още по-бавно зарядно при разреждане за да забавя разреждането) батерията работи в по-добър режим, отколкото когато излизам и си взимам телефона за да го разредя до 40%-30%.

Да държа телефона на заряд между 70–80%  е по-добре от това да го зареждам от 70% до 100%, но още по-добре е батерията да се зарежда/разрежда в диапазона 50–60%. Това обаче не е практично за смартфони, които може да се наложи да се вземат навън (извън зарядно), защото има риск да стигнат до 30% заряд, докато са далеч от зарядно. А не може постоянно да планираме да зареждаме батерията когато решим да излизаме.

Обобщение: Бавното зареждане и бавното разреждане  (и по-малката дълбочина на разряд (Depth of Discharge, DoD)) удължават живота на батерията, като минимизират стареенето на батерията и поддържат батерията по-хладна. Недостатъците на много бавното зареждане не са релевантни за моя случай (смартфонът стои на бюрото през повечето време).

Но енергийната ефективност при бавно зареждане всъщност се повишава - защото батерията се зарежда с по-малък ток и загубата във въображаемия резистор (вътрешно съпротивление) зависи от квадрата на зарядния ток. А батерията така или иначе се саморазрежда, така че не е редно да смятаме това като загуба.

Влиянието на подобрената ефективност при зареждане заради квадрата на тока може да се окаже по-голяма от загубата на енергийна ефективност заради тока на покой на зарядното. (По-горе обясних как загубата във въображаемия резистор зависи от квадрата на тока.) А да се смята загубата от тока на покой на зарядното е прекалено, така или иначе много често хората забравят да извадят зарядното от контакта когато не го ползват.

Има и неефективност от ползване на резистори за ограничаване на зарядния ток, но енергията от мрежата е евтина, а смяната на батерия на телефона е скъпа (не само заради самата батерия, ами е занимавка отварянето на телефона за да се смени).

В идеалния случай зарядното ще има интегрална схема с външен резистор (current sensing resistor) и той може да се смени за да се ограничи зарядния ток. Но на практика се налага ползване на друг метод за направата на бавно зарядно.

Единствени реален недостатък, който успях да намеря на бавното зареждане, е че когато е студено малкият заряден ток не затопля батерията достатъчно (за да се зарежда при оптимална температура). Но аз зареждам телефона на бюрото си, където има стайна температура.

Интересна идея за бавно зарядно ако нямате бавно зарядно под ръка: вкарайте USB конектора в зарядното частично, "само главичката", така +5V и GND ще бъдат свързани, обаче D+ и D- (проводниците за данните) няма да се свържат. В резултат устройството няма да може да договори по-голям заряден ток и ще зареждате на по-малка мощност (това важи обаче за много мощни устройства, които изискват договаряне на по-голям заряден ток или по-голямо напрежение). Това обаче рисковано, защото може да прегрее поради малката контактна площ.