背景
?從上次寫了第一篇文章到現(xiàn)在，已經(jīng)將近一個月了抖苦。以我的產(chǎn)量如果去當(dāng)個水編毁菱，那我現(xiàn)在大概是已經(jīng)餓死了，哈哈哈锌历。然而贮庞，e我覺得作為一個業(yè)余項目，這個產(chǎn)量已經(jīng)很高了究西。畢竟我在第一篇文章里就提到窗慎，這么做只是因為有趣。任何事只要上升到職業(yè)的高度卤材，那么這件事的樂趣多多少少都會打折扣的遮斥，不是嗎。這次我打算講一個小功率電源的改裝商膊，切確地說是洋垃圾的回爐再造伏伐。
這里我覺得有必要解釋下什么是洋垃圾宠进。目前為止我接觸過的洋垃圾只有電子產(chǎn)品晕拆，所以我接下來說的也是特指電子洋垃圾。老外使用過的電子產(chǎn)品因為某些原因被淘汰了，在發(fā)達(dá)國家实幕，這些淘汰的電子產(chǎn)品是不能隨便亂扔的吝镣。它們必須經(jīng)過專門的渠道進(jìn)行回收。這么做一來是實現(xiàn)資源再生昆庇，二來是避免對環(huán)境造成污染末贾。在這些國家，這個回收過程必須是環(huán)境友好的整吆，這樣一來成本就很高了拱撵。回收的資源價值還沒有回收成本高表蝙，這之間的差價自然也是消費者來買單了拴测。
在這樣的背景下，老外就想了一個“好辦法”府蛇，那就是用大船把這些電子垃圾送到發(fā)展中國家去集索。因為一般來說這些國家的環(huán)保要求都很低，這樣回收的成本就會大大降低汇跨。之前我朝就是這樣一個角色务荆，大部分的電子垃圾都被大船拉到我朝，然后用簡單暴力的方法進(jìn)行回收利用穷遂。至于環(huán)境友好函匕？在GDP面前不值一提的好嘛。因為這個產(chǎn)業(yè)的存在蚪黑，我朝已經(jīng)被美劇黑了不止一次了浦箱。我本人至少看到過四次。
Emmmmm~雖說被黑了一把祠锣，但是事實就是這樣的酷窥。
然而，在這些洋垃圾中伴网，有一部分是功能完好的蓬推，只是簡單的用不上了。這一部分會進(jìn)行簡單的破壞澡腾。比如電源就會剪掉輸出線沸伏，鼠標(biāo)會剪掉USB線，這樣二手電子產(chǎn)品就徹底變成了電子垃圾动分，避免再次流入市場毅糟。但是這一類的簡單破壞是可以修復(fù)的，某寶有一部分商家就是專門賣這種洋垃圾澜公。本文的主角就是這樣的姆另，20W的開關(guān)電源只要3.5元，買的多還可以包郵哦。Made in China 兜了一圈又回來了迹辐。
除了這一類以外還有一類破壞的非常徹底的蝶防，比如固態(tài)硬盤的部分閃存顆粒被電鉆打了孔（或許只是為了銷毀數(shù)據(jù)？）明吩，但是還是有一部分閃存顆良溲В可以拆下來做個U盤啥的，甚至可以某寶買個帶主控的PCB直接搞一個固態(tài)盤印荔。又或者有的鼠標(biāo)直接被壓碎了低葫，這一類屬于只能用來拆元件的洋垃圾。還有一類就比較高端了仍律，比如手機(jī)氮采、CPU、挖礦挖到冒煙的顯卡之類的染苛，這一類價值比較高鹊漠，一般沒有被破壞過，嚴(yán)格來說不是電子垃圾茶行，但是價格美麗躯概。這一類洋垃圾要有選擇的撿，比如手機(jī)和CPU是問題不大的畔师，挖礦的顯卡就算了娶靡，這玩意顯存隨時有可能掛掉，這是靈車看锉，最好不要上姿锭。舉個栗子，IphoneSE 16G的價格在750左右伯铣。我的LG V20現(xiàn)在只要1050呻此，在此再次給我的洋垃圾手機(jī)一個好評。剛剛說這些洋垃圾之前是運到我朝腔寡，之所以說是之前焚鲜，是因為上個月我朝對洋垃圾禁運了。以后洋垃圾估計只能運到東南亞或者非洲去了放前。這是好事忿磅，畢竟我朝再也不是那個窮的一個月只能吃一次茶葉蛋的地方了，不會再為了GDP忽略環(huán)境問題了凭语。洋垃圾的禁運只是一個方面葱她，事實上，為了治理環(huán)境污染似扔，全國各省都關(guān)停了大量的小作坊吨些。典型的就是煉鋼廠搓谆，現(xiàn)在小型的煉鋼廠已經(jīng)全部關(guān)停了。再就是小型造紙廠锤灿、印刷廠。因為這些小廠的關(guān)停辆脸，現(xiàn)在狗東圖書促銷的優(yōu)惠力度都大大不如從前了但校。以上就是對洋垃圾的一個簡單介紹，感覺偏題了啡氢。状囱。。其實撿洋垃圾一來是因為窮倘是，二來是因為其樂無窮啊亭枷。接下來就該切入正題了。
這篇文章的背景是我在選購手機(jī)時有一個硬性指標(biāo)搀崭，那就是電池要可拆卸叨粘。09年買的LG KS20，11年買的HTC HD2瘤睹，14年的三星 S4升敲，16年的LG G3，以及現(xiàn)在的LG V20轰传。全部都是電池可拆卸的驴党。原因很簡單，備兩個電池获茬，用座充充電港庄，沒電了以后直接換電池就好了。這樣最直接的好處就是從來不會出現(xiàn)手機(jī)邊充邊用的情況恕曲，拖個鏈子多麻煩鹏氧，像遛狗一樣。出門就褲兜里揣個電池佩谣，不論是重量還是體積都比移動電源小多了度帮。尷尬的是現(xiàn)在電池可拆卸的機(jī)型越來越少了，最常見的理由就是為了節(jié)約手機(jī)內(nèi)部空間稿存。嗯~LG V20厚度是7.7mm笨篷，屏占比71.9%。這兩個參數(shù)放在現(xiàn)在也比絕大多數(shù)機(jī)型強(qiáng)瓣履。在我看來電池不可拆卸唯一能站住腳的理由是三防率翅，除此之外不是為了圈錢就是簡單的跟風(fēng)隨大流。剛剛提到袖迎，除了要備兩個電池外還需要一個座充冕臭。LG和三星出的機(jī)型如果電池可拆卸腺晾，那官方就會標(biāo)配兩個電池加一個座充，但是僅限于韓版辜贵。沒辦法悯蝉，人家對家鄉(xiāng)人民就是這么友好，這一點可比美國聯(lián)想強(qiáng)多了托慨。這一次我買的是美版水貨鼻由，自然是沒有標(biāo)配座充的。手機(jī)配件在某寶水很深厚棵，如果希望在某寶淘一個座充蕉世，那價格低于100的一定是高仿，超過100的也不能保證是正貨婆硬。如果直接選擇第三方提供的座充狠轻，一般就不支持快充，充一次電大概要四個小時彬犯。既然如此向楼，就不如自己動手了。
改造
計劃是改造一個洋垃圾開關(guān)電源用作座充谐区。這個電源原本是恒壓5V輸出蜜自，最大輸出電流4A，必須要改造才能使用卢佣。
手機(jī)用的鋰電池重荠，充電過程可以大致分為三個階段：
[if !supportLists]1、 [endif]在電池有輕微過放虚茶，導(dǎo)致開路電壓低于某個閾值時戈鲁，要使用涓流充電，充電電流一般不大于0.1C嘹叫，這樣做有利于提升電池循環(huán)壽命婆殿，至于為什么我就不懂了。
[if !supportLists]2罩扇、 [endif]涓流充電后電池電壓回到正常范圍婆芦，這時候就可以使用一個大的恒定電流給電池充電了，一般手機(jī)電池可以達(dá)到1C喂饥。
[if !supportLists]3消约、 [endif]恒流充電的過程中電池電壓會逐漸上升，當(dāng)電壓接近充電限制電壓時员帮，就需要轉(zhuǎn)到恒壓充電模式或粮，在這個模式下充電電流逐漸降低，當(dāng)電流低于某一閾值時就認(rèn)為電池充滿了捞高。
下面這個圖是鋰電池的充電曲線氯材，左側(cè)電流恒定渣锦，右側(cè)電壓恒定。
剛剛提到的第一個階段氢哮，涓流充電袋毙，僅限于電池被過度放電的情況，上圖并沒有體現(xiàn)這個階段冗尤。實際上我也不用考慮這個階段听盖，因為手機(jī)是一個很機(jī)智的負(fù)載，它會在電池過放前自動關(guān)機(jī)生闲。所以我們要做的就是完成恒流和恒壓兩個階段的充電過程媳溺。
改造的第一步當(dāng)然是拆機(jī)了月幌，本次要改造的電源使用了超聲波焊接工藝碍讯，除了直接撬開外沒有別的辦法。
撬開外殼后就能看見內(nèi)部電路了扯躺，可以看到內(nèi)部元件安排的非常緊湊捉兴，具有單極EMI濾波，看起來是個正兒八經(jīng)的產(chǎn)品录语。上下兩個散熱片分別為副邊二極管和原邊MOS管散熱用倍啥。
從電路結(jié)構(gòu)不難看出它使用了最簡單的單管反激拓?fù)洹澎埠？刂齐娐窙]有使用任何芯片虽缕，用到最高端的半導(dǎo)體器件是一個三極管。這樣的好處是成本可以降到最低蒲稳，不過設(shè)計難度大了不少氮趋。至于控制原理此處就不展開講了，后面如果有空可以寫一寫江耀。改造的第一步是考慮額外的電路放在哪里剩胁。從上圖可以看出它的元器件安排的特別緊湊，并沒有空間新增額外的電路祥国。原電路副邊使用了兩個16V 470uF的電解電容昵观。本次改造后輸出電壓不會超過4.4V，所以可以把兩個16V 470uF的電解電容用三個6.3V 330uF的電解電容替代舌稀，再將原本豎直安裝的輸出電感臥倒啊犬，就能騰出足夠的空間。如下圖所示壁查。拍照的時候距離太近了椒惨，沒對上焦，所以很模糊潮罪，但是可以看到輸出端的上方已經(jīng)騰出了一個不小的空間康谆，相比原來的結(jié)構(gòu)领斥，輸出側(cè)的器件高度降低到了原來的一半，改造后新增的電路就可以放在這里沃暗。
空間已經(jīng)有了月洛，下一步就是驗證改造是否可行。改造后電源的輸出電壓會比原來小孽锥，最低會到3.5V左右嚼黔。原輸出電壓在5.2V左右，改造后最低輸出電壓大概只有原來的70%惜辑。原邊輔助繞組的電壓也會等比例降低到70%唬涧，這個幅度已經(jīng)很大了∈⒊牛可能會造成原邊輔助繞組供電電壓不足碎节，導(dǎo)致電源不能正常工作。改造第一步就是驗證電源輸出3.5V時能否正常工作抵卫。這個電源的反饋電路使用了典型的TL431電路狮荔，所以只需要更改反饋分壓電阻網(wǎng)絡(luò)就能改變輸出電壓。更改分壓電阻后輸出電壓為3.5V介粘，帶載3A殖氏，電源工作正常。如果輸出電壓改為3.5V后電源工作不正常姻采，就要手工加繞輔助繞組雅采，通過增加輔助繞組的匝數(shù)，保證輸出電壓降低后輔助電源電壓能滿足要求慨亲。很幸運婚瓜，這一次不用更改變壓器輔助繞組，不然這個工作會耗費很長時間巡雨。
驗證了改造的可行性就可以正式開展改造工作了闰渔。本次改造工作的服務(wù)對象就是下圖這個小玩意兒。
容量3200mAh铐望，所以恒流階段的電流設(shè)置為3A冈涧，接近1C。充電限制電壓4.4V正蛙，所以恒壓階段的電壓設(shè)置為4.4V督弓。這個電源本來就是恒壓輸出的，所以恒壓階段非常容易實現(xiàn)乒验，只需要像上面提到的那樣更改反饋電阻網(wǎng)絡(luò)愚隧，把輸出電壓改為4.4V就可以了。恒流階段的實現(xiàn)就會稍微麻煩一些锻全，通過下面這個原理圖來說明實現(xiàn)方法狂塘。首先看電路的左半部分录煤，這一部分實際是做了一個電流環(huán)。電源輸出正極V+直接接電池正極荞胡，電源輸出負(fù)極經(jīng)過電流采樣電阻R1后接電池負(fù)極妈踊。R1阻值33毫歐，電流3A時功耗297mW泪漂，已經(jīng)小到了可以接受的程度廊营。電流采樣電阻兩端的電壓經(jīng)過R2、C1濾波后被運放放大28倍萝勤。這樣露筒，輸出電流3A時，運放輸出2772mV敌卓。運放輸出的電壓經(jīng)過肖特基二極管D1連接到反饋電路中TL431的參考引腳慎式，2772mV減去二極管正向壓降剛好是2.5V左右。
??? 充電初期電池電壓比較低，如果強(qiáng)加4.4V的電壓惋鹅，電流就會很大，有了這個電流環(huán)以后，電流增大到3A時瑞妇，運放給TL431一個2.5V的電壓，這樣反饋就達(dá)到了穩(wěn)態(tài)妹田，電流也就穩(wěn)定在了3A带膀。這時起到反饋作用的是電流環(huán)。恒流充電后電池和輸出電壓同步抬升刑枝，當(dāng)電池電壓達(dá)到4.4V時香嗓，電壓環(huán)的分壓網(wǎng)絡(luò)就能給TL431一個2.5V的電壓，此時反饋被電壓環(huán)接手装畅，進(jìn)入恒壓充電階段靠娱。恒壓充電階段電流會從3A逐漸減小到0，此時運放的輸出電壓也會同步減小掠兄，但是由于D1的存在像云，運放輸出電壓的降低對反饋電路毫無影響，此時起到反饋作用的是電壓環(huán)蚂夕。至此迅诬，為電池充電的兩個階段都已經(jīng)實現(xiàn)。由于本次選用的運放一個封裝里面有兩個運放婿牍，留著一個不用感覺浪費了侈贷。所以右邊的電路其實是做了一個充電狀態(tài)指示。R5等脂、ZD1生成一個2.7V的參考電壓俏蛮，經(jīng)過R7撑蚌、R6分壓得到87mV后連接到到運放反相輸入端，運放正相輸入端直連電流放大信號的輸出端搏屑。運放作為一個電壓比較器來使用锨并。充電電流大于94mA的時候，運放輸出高電平睬棚，發(fā)光二極管D3發(fā)光第煮，表示正在充電。充電電流小于94mA時發(fā)光二極管熄滅抑党，表示沒有接入電池或者電池已充滿包警。94mA這個閾值還是定的太低了，以至于電池電壓已經(jīng)達(dá)到4.38V底靠，還是指示正在充電害晦，還是姿勢水平不夠高啊。不過我是懶得改了暑中，畢竟不影響使用壹瘟。R9、D2只是簡單的電源指示燈鳄逾，上電就亮稻轨。以上就是本次改造的原理介紹，接下來就是實際操作了雕凹。本次使用一個洞洞板焊接上述電路殴俱，畢竟我是不可能為了一個這么簡單的電路設(shè)計個PCB然后打樣的。成品圖如下：
運放和采樣電阻都是貼片的枚抵，但是這并不影響我強(qiáng)行把它們焊在洞洞板上线欲。然后用導(dǎo)線把洞洞板和電源板連接起來。
接下來就是簡單測試了汽摹。給電源上電李丰，測試空載電壓4.39V，沒有問題逼泣。接上一個1.2歐的電阻作為負(fù)載趴泌，使用萬用表測量輸出電流2.97A也沒有問題。
電池座
接下來就是接到電池上進(jìn)行實際充電測試了圾旨。批量化生產(chǎn)的座充都是按照電池的實際尺寸踱讨，做一個專用的電池槽，把電池插進(jìn)去就可以開始充電了砍的。DIY的座充就需要充分地發(fā)揮自己的想象力了痹筛。下圖就是我的解決方案：
選一個大小合適的萬能洞洞板，兩側(cè)根據(jù)電池的實際大小焊兩列排針，前端焊一個電池座帚稠，后端直接堆錫珠谣旁，電池裝上后卡到錫珠上就能保證電池極點與電池座良好接觸。下面來看一下細(xì)節(jié)
兩側(cè)的排針?biāo)膫€為一組滋早，每側(cè)三組榄审，焊接好后要在內(nèi)測以外的方向堆錫。因為這種萬能板的質(zhì)量是很差的杆麸，必須用盡量多的焊盤來固定排針搁进，以免受力后直接把焊盤掀起來。后側(cè)為了方便電池的裝卸昔头，不適合使用排針饼问，就堆了兩個錫珠，電池裝上后貼板就會被錫珠卡住揭斧，充電完成后只需把電池后側(cè)翹起就可以輕松取下來莱革。
前面一側(cè)焊接了一個電池座，用導(dǎo)線和開關(guān)電源連接在一起讹开。這里導(dǎo)線線徑非常大盅视，是為了盡量減小充電時導(dǎo)線上的壓降。電池座除了焊接點為還使用了一個線扎把它牢牢固定在板子上旦万，這是為了防止電池座受力后往后仰闹击。
測試
現(xiàn)在，就可以接到電池上進(jìn)行實際充電測試了纸型。上電后裝上電池拇砰，使用示波器測量輸出紋波電壓梅忌，結(jié)果如下：
??????? 紋波電壓峰峰值10mV,算得上是很理想了狰腌。
??????? 由于沒有電流探頭，所以電流的測量就只能通過測量電流采樣電阻兩端的電壓來間接測量了牧氮。電流測量結(jié)果如下：
??? 這個波形看起來就沒有電壓波形那么好了琼腔，有許多毛刺。事實上之前在公司也試過通過測量采樣電阻的電壓來間接測量電流踱葛，和這個現(xiàn)象一樣丹莲，有很多毛刺。這些毛刺其實并不是真實的電流毛刺尸诽，猜測是采樣電阻有一個等效串聯(lián)電感甥材，在電流有小幅波動時（比如原邊MOS管動作）會產(chǎn)生一個毛刺電壓。忽略這些毛刺性含，電流其實是很穩(wěn)定的洲赵。實際測試充電電流在2A左右，比使用電阻測量時電流小。這個問題以前也有遇到過叠萍，改變采樣電阻的電壓放大倍數(shù)是沒有效果的芝发，暫時還沒有想清楚原因。
收尾
雖說這個實際的充電電流比預(yù)期的小苛谷，而且充電指示燈不是很科學(xué)辅鲸，這個座充可以認(rèn)為是能用了。收尾的工作就是把電源板再塞到外殼里去腹殿。
首先是把額外加的洞洞板放置好独悴。為了防止短路，先在它下方貼上絕緣膠布锣尉。
接下來就可以把洞洞板放在絕緣膠布上方绵患，然后把整個電源板裝回外去了。然后在指示燈的位置用烙鐵頭燙一個孔用于觀察指示燈的狀態(tài)悟耘。
上文有提到落蝙，這個電源使用了超聲波焊接工藝，是不可能無損拆機(jī)的暂幼，所以拆了以后再合上就得想其他辦法固定了筏勒。這里我在電源兩端纏上了高溫膠帶。
結(jié)語
到這旺嬉，整個改造工作就完成了管行。其實這些工作都是半個月前就完成的，在這半個月的時間里一直使用這個座充為手機(jī)電池充電邪媳。是完全沒有問題的捐顷。整個座充使用的元器件總價在10元以內(nèi)（不包括某寶郵費），如果用10元在某寶直接購買座充雨效，那估計不出一周就能把電池充到鼓包迅涮。
