Элементы питания типа АА применяются во множестве приборов, сопровождающих современного человека. Это пульты дистанционного управления, радиоприемники, карманные фонарики, детские игрушки, радиотелефоны, MP3-плейеры, цифровые фотоаппараты. Такие приборы служат долго, а заряда батареек в некоторых из них (mp3-плееры, фотоаппараты) хватает всего на несколько дней, поэтому многие потребители предпочитают иметь дело с аккумуляторами.
Хотя цена аккумуляторов превышает цену батареек всего в несколько раз, срок их службы дольше в десятки раз, так что аккумулятор – это покупка надолго. Учитывая, что он обеспечивает работу ваших устройств тогда, когда сети электропитания поблизости может не оказаться, крайне важно знать его реальные свойства и возможности. Это поможет вам сделать правильный выбор.
Мы решили протестировать несколько однотипных аккумуляторов от известных производителей. Это никель-металлгидридновые аккумуляторы фирмы “ANSMANN energy”, емкостью 2600мАч (рис. 1); “SANYO” 2300мАч (рис. 2); “NEXcell” 2600мАч (рис. 3) и “GP” емкостью 2600мАч (рис 4).
 |
 |
| Рисунок 1. Аккумулятор ANSMANN 2600мАч. | Рисунок 3. Аккумулятор NEXcell 2600мАч. |
 |
 |
| Рисунок 2. Аккумулятор SANYO 2300мАч. | Рисунок 4. Аккумулятор GP 2600мАч. |
Испытания реальной емкости аккумуляторов проводились в комнатных условиях при различных значениях разрядного тока. Было выбрано 5 фиксированных режимов разряда: часовой разряд (потребление 2600 мА), 2-часовой разряд (1300 мА), 5-часовой разряда (520 мА), 10-часовой разряд (260 мА), 20-часовой разряд (130 мА). Данные о напряжении на аккумуляторах записывались в память компьютера раз в 10 секунд, затем по ним строились графики.
Аккумуляторы каждый раз заряжались током, равным 10% от их емкости, в течение 15 часов. Критерием разрядки Ni-MH аккумуляторов принято считать снижение напряжения на одном элементе ниже 1 вольта.
На рисунках с 5 по 8 приведены характеристики разряда для аккумуляторов NEXcell емкостью 2600мАч. Процентная шкала показывает реальное значение емкости аккумулятора от заявленной производителем.
Рисунок 5. График разряда аккумуляторов NEXcell током 2600мА.
Рисунок 6. График разряда аккумуляторов NEXcell током 1300мА.
Рисунок 7. График разряда аккумуляторов NEXcell током 260мА.
Рисунок 8. График разряда аккумуляторов NEXcell током 130мА.
Анализируя данные графики можно сказать о том, что способность аккумуляторов NEXcell давать большие разрядные токи достаточно высока. Даже при токе в 2600мА можно наблюдать более чем 75% емкость. Полная же емкость аккумуляторов определяется при малых токах разряда и составляет около 87%, что приблизительно равно 2260 мАч. Данное значение емкости несколько меньше чем заявленное, но оно укладывается в 15%-ный допуск и может являться несовпадением наших методик измерения и методик производителя. Данные аккумуляторы хорошо подходят для современных цифровых фотоаппаратов и других высокотехнологичных устройств.
На рисунках с 9 по 11 приведены характеристики разряда для аккумуляторов ANSMANN емкостью 2600мАч.
Рисунок 9. График разряда аккумуляторов ANSMANN током 2600мА.
Рисунок 10. График разряда аккумуляторов ANSMANN током 560мА.
Рисунок 11. График разряда аккумуляторов ANSMANN током 260мА.
По данным графиков можно говорить о достаточно высокой способности аккумуляторов ANSMANN выдавать большие разрядные токи. Их емкость составляет около 88% от заявленной, что также говорит о достаточно качественной работе таких элементов питания.
На рисунках 12 и 13 приведены характеристики разряда для аккумуляторов достаточно известного бренда SANYO емкостью 2300мАч. Так как ток разряда был 2600мА и 1300мА, процентная шкала скорректирована под емкость данных элементов.
Рисунок 12. График разряда аккумуляторов SANYO током 2600мА.
Рисунок 13. График разряда аккумуляторов SANYO током 1300мА.
Интересной особенностью аккумуляторов SANYO было то, что они сильно нагревались во время проведения испытаний. Вероятно, именно этим вызван странный характер кривой на графиках. В начальный момент времени, когда аккумуляторы имеют комнатную температуру, их внутреннее сопротивление высоко, что приводит к падению напряжения на выходе вплоть до 1 вольта. Затем засчет выделения части энергии на внутреннем сопротивлении происходит нагрев элементов, уменьшение сопротивления и, как следствие, повышение выходного напряжения. Данная модель аккумуляторов фирмы SANYO не очень хорошо подходит для современной электронной техники, требующей больших разрядных токов от элементов питания. Во время использования элементов SANYO в фотоаппарате Samsung S800 фотоаппарат часто показывал, что батарея разряжена и самопроизвольно отключался. С аккумуляторами NEXcell и ANSMANN фотоаппарат отлично работал более часа, правильно показывая состояние батареи. Анализируя емкость аккумуляторов SANYO 2300мАч можно сказать, что она также на 10-20% меньше заявленной.
На рисунках с 14 по 16 приведены характеристики разряда для чуть ли не самых распространенных аккумуляторов GP емкостью 2600мАч. Точнее это мы в магазине так считали, да и на ценнике было 2600. А что бы вы подумали, глядя на эти аккумуляторы (рисунок 4)? При детальном рассмотрении оказалось, что емкость указана мелким шрифтом ниже и равна 2500мАч, а 2600 это их название. На этом наши приключения с этими аккумуляторами не закончились. Проведя 5 часовое тестирование при разрядном токе 520мА (рисунок 14), мы не сильно удивились реальной емкости чуть менее 80% от заявленной, хотя другие участники теста и продемонстрировали меньшее отклонение реальных значений от паспортных при малых токах разряда. Тест же при токе в 2600мА (рисунок 15) дал совсем странные данные. Менее 40% от возможного времени работы при таком токе? Тестирование током 1300мА показало еще большее снижение емкости аккумуляторов.
Разбираясь с этим странным поведением аккумуляторов GP выяснилось, что один из двух одновременно тестируемых элементов отказал. В тестовый стенд всегда устанавливались по 2 аккумулятора, включенных последовательно. Это позволяло усреднять разброс параметров отдельных аккумуляторов. Ранее после проведения тестирования оба тестируемых элемента показывали примерно одинаковое напряжение, а после тестирования GP один из аккумуляторов был разряжен, а другой был еще способен отдавать накопленную энергию. Похоже, нам попались аккумуляторы с заводским браком.
Рисунок 14. График разряда аккумуляторов GP током 520мА.
Рисунок 15. График разряда аккумуляторов GP током 2600мА.
Рисунок 16. График разряда аккумуляторов GP током 1300мА.
По результатам данного исследования можно сделать вывод, что не все аккумуляторы способны работать с современными электронными устройствами, которые предъявляют все более жесткие требования к элементам питания. Продукция NEXcell и ANSMANN вполне удовлетворяет данным требованиям. Их особенно можно рекомендовать для использования в цифровых фотоаппаратах, медиаплеерах с ЖК-экранами, переносных телевизорах. Для аккумуляторов SANYO подойдут лишь потребители, не требующие большого тока, типа радиоприемников и плееров. Особо следует отметить аккумуляторы NEXcell, которые при самой низкой цене среди подобных продуктов обладают отличными электрическими и эксплуатационными характеристиками.
Заявленный срок службы у всех аккумуляторов не менее 500 циклов заряд-разряд. Определить реальный срок службы после проведения нескольких тестов сложно. Можно лишь сказать, что в результате тестирования изменения емкости аккумуляторов не наблюдалось.
Разрядка: Виды потребления тока
Методика измерения со стабильным разрядным током является наиболее правильной для определения реальной емкости аккумуляторов. Единицы “мАч” соответствуют количеству тока, отдаваемого в течение определенного времени независимо от напряжения на элементе (а оно уменьшается в процессе разрядки).
В реальных же устройствах может наблюдаться 3 основных типа разрядного тока и напряжения на элементе: ток остается постоянным, ток уменьшается с уменьшением напряжения и ток растет с уменьшением напряжения. Приблизительно постоянный ток обычно наблюдается в электрических фонариках, использующих лампы накаливания.
В электронных устройствах, работающих непосредственно от аккумуляторов без преобразователей напряжения (многие современные MP3-плейеры и электронные игрушки) ток потребления уменьшается с уменьшением напряжения на элементах питания, что в конечном итоге обеспечивает более долгое время работы. Схемное решение устройств, в которых применены мощные цифровые процессоры и жидкокристаллические экраны, обычно предполагает наличие импульсных стабилизаторов напряжения. Особенностью таких стабилизаторов является рост потребляемого тока с уменьшением напряжения, так как они обеспечивают стабильную потребляемую мощность, а мощность равна произведению тока на напряжение. К таким устройствам относятся современные цифровые фотоаппараты, для которых одной из основных характеристик является способность элементов питания отдавать большой разрядный ток.
Зарядка: порознь и вместе
Для зарядки аккумуляторов можно воспользоваться любым подходящим зарядным устройством. Мы рассмортим две новинки - зарядные устройства фирмы NEXcell – SC-320 и QC-820. Оба предназначены для зарядки до четырех аккумуляторов типа АА или ААА.
Зарядное устройство SC-320 (рисунок 14) выполнено в пластмассовом корпусе светлого цвета с четырьмя открытыми отсеками для аккумуляторов типа АА или ААА, которые заряжаются попарно. Суммарный ток зарядки составляет около 500мА, что позволяет зарядить 2 аккумулятора емкостью 2000мАч за 4-5 часов или 4 таких аккумулятора за 7-8 часов. Устройство контролирует напряжение на аккумуляторах, и по окончании зарядки снижает зарядный ток до 50мА. Также имеются 2 двухцветных светодиода, которые меняют свой цвет с красного на зеленый, когда аккумуляторы заряжены.
 |
 |
Рисунок 14. Зарядное устройство NEXcell SC-320.
Внутри находится плата (рисунок 15). В ее левой части расположен импульсный источник тока с регулируемой обратной связью. Такое схемное решение позволяет получить на выходе источника стабилизированное напряжение и обеспечивает снижение потребления энергии после окончания процесса зарядки. За индикацию процесса зарядки отвечает компаратор, расположенный в центре платы. Он анализирует напряжение на заряжаемых аккумуляторах и управляет цветом свечения светодиодов.
 |
 |
Рисунок 15. Печатная плата SC-320.
В процессе испытаний устройство показало себя только с положительной стороны, обеспечивая стабильную зарядку аккумуляторов. К недостаткам устройства можно отнести лишь необходимость зарядки аккумуляторов парами, зарядка одного элемента невозможна.
Зарядное устройство QC-820 (рисунок 16) отличается от SC-320 наличием управляющего микроконтроллера и повышенным током зарядки. По габаритам QC-820 практически идентично SC-320 и отличается лишь наличием крышки, закрывающей аккумуляторы в процессе зарядки. Устройство также способно заряжать до 4 элементов одновременно, правда, отделения для ААА аккумуляторов сокращены до 2. Зарядка каждого из 4 элементов осуществляется микроконтроллером независимо, с индивидуальной индикацией светодиодами. Суммарный ток зарядки составляет около 2000мА, который делится на количество заряжаемых элементов, что позволяет зарядить аккумулятор емкостью 2000мАч практически за час, или 4 таких аккумулятора за 4 часа.
 |
 |
Рисунок 16. Устройство QC-820.
Внутри корпуса находится текстолитовая плата с деталями (рисунок 17). Пайка деталей выполнена довольно аккуратно, все критические элементы защищены изоляцией (рисунок 16).
 |
|
Рисунок 17. Печатная плата QC-820.
|
|
|
|
Рисунок 18. Вид на некоторые компоненты платы QC-820.
Установка микроконтроллера позволила реализовать интеллектуальное управление процессом зарядки, а также анализ аварийных режимов работы (короткое замыкание в заряжаемых аккумуляторах, их перегрев). Также микроконтроллер позволяет заряжать аккумуляторы большими токами, так как осуществляется контроль не только напряжения и его изменение во времени.
Контроль и зарядка каждого аккумулятора ведется индивидуально, так как часто бывают случаи, когда степень разрядки различных аккумуляторов неодинакова. Микропроцессорный контроль позволяет избежать неравномерной зарядки, как в случае с попарно установленными элементами. Зарядное устройство NEXcell QC-820 также отлично зарекомендовало себя в процессе работы, обеспечивая быструю и удобную зарядку аккумуляторов.
