Od dłuższego czasu jestem posiadaczem wiertarko-wkrętaki 20V MAX marki DeWalt. Poniżej postaram się opisać naprawę ładowarki DCB107, przerobienie jej z napięcia 110V na 230V oraz pokaże wnętrze baterii do tej wkrętarki.
Swoją wkrętarkę zakupiłem w USA na promocji za ok. $100. Odpowiednikiem tej wkrętarki na Europę jest 18V/XR LI-ION. Moim zdaniem te dwa zestawy niczym się nie różnią choć oznaczenie wkrętaki jest inne, inne jest również oznaczenie baterii lecz ładowarka posiada to samo oznaczeni pomimo tego że różni się wtyczką sieciową, napięciem zasilania oraz opisami na niej.
Zacznijmy może od porównania baterii z rynku amerykańskiego i europejskiego.
Baterie różnią się podanym napięciem maksymalnym na obudowie oraz pojemnością baterii. Na rynek europejski mamy 18V i 1.5Ah (DCB181) zaś na amerykański 20V i 1.3Ah (DCB207).
Zaglądając do środka widzimy że obie baterie złożone są z ogniw firmy LG, można powiedzieć że jest to pakiet 5S:
- LGDAHB41865 - wersja europejska;
- LGDAHA41865 - wersja amerykańska.
Jak widać różnica jest tylko w jednej litrze w oznaczeniu ogniwa. Oba ogniwa posiadają taką samą pojemność - 2600mAh mimo tego że oznaczenie na obudowie baterii pokazuje co innego.
Obie baterie po naładowaniu posiadają takie samo napięcie na zaciskach.
Dlaczego na obudowach mamy podane inne dane, czemu producent podaje niższą pojemność niż posiada ogniwo?
Myślę że podanie innego (wyższego) napięcia to tylko chwyt marketingowy – pewnie niejeden z potencjalnych klientów pomyśli że wyższe napięcie to lepsza bateria, mocniejsza wkrętaka (na wkrętarce podane jest również napięcie 20V), itp. Jak widać w tym przypadku obie baterie mają te same napięcia. Dla ciekawości – dostępne w USA baterie o pojemności 6Ah do tych wkrętarek mają podane 2 napięcia na obudowie: 20 oraz 60V. W opisach np. na Ebay sprzedawcy podają że te baterie maja 60V. W rzeczywistości napięcie tej baterii jest takie samo jak przy tej z mniejszą pojemnością. W środku mamy tylko większą ilość ogniw połączonych równolegle, napięcie wyjściowe się nie zmienia ale większe cyferki na obudowach robią większe wrażenie na kliencie.
Co do podawania innej wartości pojemności - tutaj do końca tego nie rozumiem. Może ktoś w komentarzu wytłumaczy czemu te dwie baterie maja różne pojemności mimo ogniw o tej samej pojemności i dlaczego pojemność baterii nie ma takiej samej pojemności jak pojedyncze ogniowo czyli 2600mAh.
Wydaje mi się że bateria o większym napięciu (gdyby faktycznie miała wyższe napięcie) powinna mieć większą pojemność. Wiadomo że wkrętarka nie pozwoli na rozładowanie baterii do „zera” i wyłączy się wcześniej. Pewnie z tego powodu producent baterii podaje niższą pojemność niż ma ogniwo - podaje pojemność przy węższym zakresie napięć niż robi to producent ogniwa. Oczywiście mój tok myślenia może być niepoprawny.
Zajrzyjmy teraz do wnętrza ładowarki.
Poniżej zdjęcia ładowarki na rynek EU:
Ładowarka na rynek USA:
Jak widać płytka PCB nie różni się niczym, w oczy rzuca się tylko większa ilość warystorów w ładowarce na rynek USA.
Gdzie jest różnica jeżeli chodzi o poziom zasilania dla tych ładowarek? Różnica jest w kondensatorze za mostkiem Gretz’a.
W wersji EU mamy kondensator elektrolityczny 68uF 400V. Nie pamiętam jaki był w wersji USA gdyż wymieniłem go na samym początku ale ja użyłem 100uF 400V. W oryginale było to napięcie dużo niższe niż 300V czyli nie nadawał się przy zasilaniu z naszej sieci elektrycznej. Należy tutaj pamiętać że ten kondensator jest za mostkiem prostowniczym czyli przy zasilaniu 230V z mostkiem mamy ok. 320VDC.
Podsumowując - jeżeli chcemy przerobić ładowarkę z rynku amerykańskiego na europejski wystarczy wymienić kondensator (oznaczenie C2 na PCB) za mostkiem prostowniczym na pojemność podobną lub większą jak była w oryginale ale z większym napięciem znamionowym - ok. 400VDC.
Wracając do naprawy ładowarki - moja ładowarka uszkodziła się podczas ładowania baterii, nagle zgasła dioda na ładowarce, nie reagowała ona na wkładanie baterii do uchwytu.
Po otwarciu obudowy nie było widać żadnych uszkodzeń.
Ładowarka zrobiona jest przy użyciu układu IW1710 w obudowie SOP08.
Poniżej typowa aplikacja dla IW1710.
Po sprawdzeniu zasilania układu IC1 na jego wyprowadzeniach było ok. 9V (pomiędzy 5 i 8 nóżką). Uznałem że tutaj jest wszystko OK bo zgodnie z dokumentacja układu, jego zasilanie powinno mieć maksymalnie 18VDC, mieściło się w zakresie podanym w dokumentacji.
Następnie postanowiłem sprawdzić zasilanie na komparatorze LM393 (oznaczenie U102 na PCB). Powinno być tutaj wedle dokumentacji do 36VDC pomiędzy 4 i 8 nogą. Miernik pokazał tutaj 0VDC. Idąc śladem ścieżek od zasilania komparatora do transformatora po drodze jest układ o oznaczeniu SB10100 (oznaczenie D21 na PCB) w obudowie TO220AB. Jest to podwójna dioda Schottkiego 2x5A z napięciem wstecznym 100V. Diodę Schottkiego widać również na przykładowej aplikacji IW1710.
Po sprawdzeniu diody w układzie okazało się że ma ona przebicie.
Na oscyloskopie była tutaj cisza.
Po jej wylutowaniu i sprawdzeniu miernikiem wyszło że jedna dioda ma przebicie zaś druga działa poprawnie (zwarcie pomiędzy nóżkami 1 i 2). Z powodu potrzeby sprawnej ładowarki postanowiłem wlutować z powrotem diodę po uprzednim zagięciu jednej z jej nóg co było równoznaczne z użyciem tylko jednej z dwóch dostępnych diod (brak przylutowani nogi nr 1).
Po tym zabiegu napięcie zasilające LM393 wróciło.
Po włożeniu baterii do uchwytu ładowarka zaczęła ładować baterie.
Uznałem że na razie mi to wystarcza i na tym zakończyłem naprawę.
Po kilku dniach postanowiłem wrócić do naprawy i wymienić tę diodę. W swoich zasobach znalazłem diodę MBR20200CT. Jest to również podwójna dioda Schottkiego lecz mamy tutaj 2x10A oraz maksymalne napięcie wsteczne 200V a nie jak w oryginale 2x5A i 100V. Moim zdaniem wyższe napięcie wsteczne tutaj zbytnio nie robi różnicy. Większy prąd jest raczej na plus.
Czemu doszło do uszkodzenia diody?
Moim zdaniem dioda 2x5A jest tutaj raczej wystarczająca – przy pomiarze prądu w czasie ładowania mamy tutaj maksymalnie 1,25A. Myślałem że problemem tutaj jest raczej temperatura diody. Zastosowanie diody z większym prądem nic tutaj nie da – temperatura na jej obudowie będzie taka sama. Spadek napięcia na takiej diodzie to ok. 0.4V. Przy przepływie 1.25A będziemy mieli do rozproszenia na jej obudowie około 0.5W. Taka obudowa potrafi bez radiatora rozproszyć ok. 1-1.5W. Dioda ta zamknięta jest w obudowie więc cyrkulacja powietrza jest tutaj utrudniona lecz nie powinno tutaj dochodzi do pojawienie się zbyt wysokiej temperatury.
Postanowiłem dokonać pewnych pomiarów by sprawdzić temperaturę diody w zależności od przepływającego prądu oraz co daje zamontowanie radiatora. Do testu użyłem zasilacza laboratoryjnego z odpowiednio ustawionym ograniczeniem prądowym. Temperatura była mierzona za pomocą pirometru, temperatura otoczenia to 24°C.
Wyniki poniżej w tabeli.
Radiator użyty do testu:
Dla testu postanowiłem sprawdzić również temperaturę na obudowie diody podczas ładowania baterii. Wynik to 46°C.
Trzeba tutaj pamiętać że pomiar dokonywany jest przy otwartej obudowie i temperatura tutaj będzie większa po jej zamknięciu i zależy też ona od temperatury otoczenia. Wewnątrz obudowy mamy jeszcze inne źródła ciepła - transformator T1 oraz tranzystor Q1, których to temperatura w czasie ładowania sięga ponad 70°C.
Na płytce PCB przy elementach D21 oraz Q1 widać oznaczenia HS2 oraz HS1 oraz kształt dla radiatorów przy tych elementach. Można by pokusić się o montaż radiatora ale czy jest sens skoro temperatura diody to jakieś 46°C?
Jak widać naprawa ładowarki okazała się dość prosta oraz tania - koszt takiej diody to mniej niż 10zł. Winowajcą raczej nie była tutaj zbyt mała dioda czy jej temperatura.
W przypadku braku zasilania komparatora LM393 można jeszcze sprawdzić tranzystor STP10NK60ZFP o oznaczeniu Q1 na PCB - odpowiedzialny on jest za prace transformatora w ładowarce oraz czy układ IW1710 oznaczony na PCB jako IC1 steruje tranzystorem Q1.
Mam nadzieje że powyższy tekst ułatwi życie osobom szukającym informacji na temat przerobienia ładowarki na wyższe napięcie zasilające oraz próbującym swoich sił przy naprawie ładowarki.
Swoją wkrętarkę zakupiłem w USA na promocji za ok. $100. Odpowiednikiem tej wkrętarki na Europę jest 18V/XR LI-ION. Moim zdaniem te dwa zestawy niczym się nie różnią choć oznaczenie wkrętaki jest inne, inne jest również oznaczenie baterii lecz ładowarka posiada to samo oznaczeni pomimo tego że różni się wtyczką sieciową, napięciem zasilania oraz opisami na niej.
Zacznijmy może od porównania baterii z rynku amerykańskiego i europejskiego.
Baterie różnią się podanym napięciem maksymalnym na obudowie oraz pojemnością baterii. Na rynek europejski mamy 18V i 1.5Ah (DCB181) zaś na amerykański 20V i 1.3Ah (DCB207).
Zaglądając do środka widzimy że obie baterie złożone są z ogniw firmy LG, można powiedzieć że jest to pakiet 5S:
- LGDAHB41865 - wersja europejska;
- LGDAHA41865 - wersja amerykańska.
Jak widać różnica jest tylko w jednej litrze w oznaczeniu ogniwa. Oba ogniwa posiadają taką samą pojemność - 2600mAh mimo tego że oznaczenie na obudowie baterii pokazuje co innego.
Obie baterie po naładowaniu posiadają takie samo napięcie na zaciskach.
Dlaczego na obudowach mamy podane inne dane, czemu producent podaje niższą pojemność niż posiada ogniwo?
Myślę że podanie innego (wyższego) napięcia to tylko chwyt marketingowy – pewnie niejeden z potencjalnych klientów pomyśli że wyższe napięcie to lepsza bateria, mocniejsza wkrętaka (na wkrętarce podane jest również napięcie 20V), itp. Jak widać w tym przypadku obie baterie mają te same napięcia. Dla ciekawości – dostępne w USA baterie o pojemności 6Ah do tych wkrętarek mają podane 2 napięcia na obudowie: 20 oraz 60V. W opisach np. na Ebay sprzedawcy podają że te baterie maja 60V. W rzeczywistości napięcie tej baterii jest takie samo jak przy tej z mniejszą pojemnością. W środku mamy tylko większą ilość ogniw połączonych równolegle, napięcie wyjściowe się nie zmienia ale większe cyferki na obudowach robią większe wrażenie na kliencie.
Co do podawania innej wartości pojemności - tutaj do końca tego nie rozumiem. Może ktoś w komentarzu wytłumaczy czemu te dwie baterie maja różne pojemności mimo ogniw o tej samej pojemności i dlaczego pojemność baterii nie ma takiej samej pojemności jak pojedyncze ogniowo czyli 2600mAh.
Wydaje mi się że bateria o większym napięciu (gdyby faktycznie miała wyższe napięcie) powinna mieć większą pojemność. Wiadomo że wkrętarka nie pozwoli na rozładowanie baterii do „zera” i wyłączy się wcześniej. Pewnie z tego powodu producent baterii podaje niższą pojemność niż ma ogniwo - podaje pojemność przy węższym zakresie napięć niż robi to producent ogniwa. Oczywiście mój tok myślenia może być niepoprawny.
Zajrzyjmy teraz do wnętrza ładowarki.
Poniżej zdjęcia ładowarki na rynek EU:
Ładowarka na rynek USA:
Jak widać płytka PCB nie różni się niczym, w oczy rzuca się tylko większa ilość warystorów w ładowarce na rynek USA.
Gdzie jest różnica jeżeli chodzi o poziom zasilania dla tych ładowarek? Różnica jest w kondensatorze za mostkiem Gretz’a.
W wersji EU mamy kondensator elektrolityczny 68uF 400V. Nie pamiętam jaki był w wersji USA gdyż wymieniłem go na samym początku ale ja użyłem 100uF 400V. W oryginale było to napięcie dużo niższe niż 300V czyli nie nadawał się przy zasilaniu z naszej sieci elektrycznej. Należy tutaj pamiętać że ten kondensator jest za mostkiem prostowniczym czyli przy zasilaniu 230V z mostkiem mamy ok. 320VDC.
Podsumowując - jeżeli chcemy przerobić ładowarkę z rynku amerykańskiego na europejski wystarczy wymienić kondensator (oznaczenie C2 na PCB) za mostkiem prostowniczym na pojemność podobną lub większą jak była w oryginale ale z większym napięciem znamionowym - ok. 400VDC.
Wracając do naprawy ładowarki - moja ładowarka uszkodziła się podczas ładowania baterii, nagle zgasła dioda na ładowarce, nie reagowała ona na wkładanie baterii do uchwytu.
Po otwarciu obudowy nie było widać żadnych uszkodzeń.
Ładowarka zrobiona jest przy użyciu układu IW1710 w obudowie SOP08.
Poniżej typowa aplikacja dla IW1710.
Po sprawdzeniu zasilania układu IC1 na jego wyprowadzeniach było ok. 9V (pomiędzy 5 i 8 nóżką). Uznałem że tutaj jest wszystko OK bo zgodnie z dokumentacja układu, jego zasilanie powinno mieć maksymalnie 18VDC, mieściło się w zakresie podanym w dokumentacji.
Następnie postanowiłem sprawdzić zasilanie na komparatorze LM393 (oznaczenie U102 na PCB). Powinno być tutaj wedle dokumentacji do 36VDC pomiędzy 4 i 8 nogą. Miernik pokazał tutaj 0VDC. Idąc śladem ścieżek od zasilania komparatora do transformatora po drodze jest układ o oznaczeniu SB10100 (oznaczenie D21 na PCB) w obudowie TO220AB. Jest to podwójna dioda Schottkiego 2x5A z napięciem wstecznym 100V. Diodę Schottkiego widać również na przykładowej aplikacji IW1710.
Po sprawdzeniu diody w układzie okazało się że ma ona przebicie.
Na oscyloskopie była tutaj cisza.
Po jej wylutowaniu i sprawdzeniu miernikiem wyszło że jedna dioda ma przebicie zaś druga działa poprawnie (zwarcie pomiędzy nóżkami 1 i 2). Z powodu potrzeby sprawnej ładowarki postanowiłem wlutować z powrotem diodę po uprzednim zagięciu jednej z jej nóg co było równoznaczne z użyciem tylko jednej z dwóch dostępnych diod (brak przylutowani nogi nr 1).
Po tym zabiegu napięcie zasilające LM393 wróciło.
Po włożeniu baterii do uchwytu ładowarka zaczęła ładować baterie.
Uznałem że na razie mi to wystarcza i na tym zakończyłem naprawę.
Po kilku dniach postanowiłem wrócić do naprawy i wymienić tę diodę. W swoich zasobach znalazłem diodę MBR20200CT. Jest to również podwójna dioda Schottkiego lecz mamy tutaj 2x10A oraz maksymalne napięcie wsteczne 200V a nie jak w oryginale 2x5A i 100V. Moim zdaniem wyższe napięcie wsteczne tutaj zbytnio nie robi różnicy. Większy prąd jest raczej na plus.
Czemu doszło do uszkodzenia diody?
Moim zdaniem dioda 2x5A jest tutaj raczej wystarczająca – przy pomiarze prądu w czasie ładowania mamy tutaj maksymalnie 1,25A. Myślałem że problemem tutaj jest raczej temperatura diody. Zastosowanie diody z większym prądem nic tutaj nie da – temperatura na jej obudowie będzie taka sama. Spadek napięcia na takiej diodzie to ok. 0.4V. Przy przepływie 1.25A będziemy mieli do rozproszenia na jej obudowie około 0.5W. Taka obudowa potrafi bez radiatora rozproszyć ok. 1-1.5W. Dioda ta zamknięta jest w obudowie więc cyrkulacja powietrza jest tutaj utrudniona lecz nie powinno tutaj dochodzi do pojawienie się zbyt wysokiej temperatury.
Postanowiłem dokonać pewnych pomiarów by sprawdzić temperaturę diody w zależności od przepływającego prądu oraz co daje zamontowanie radiatora. Do testu użyłem zasilacza laboratoryjnego z odpowiednio ustawionym ograniczeniem prądowym. Temperatura była mierzona za pomocą pirometru, temperatura otoczenia to 24°C.
Wyniki poniżej w tabeli.
| Prąd [A] | /Temp. °C bez radiatora | Temp. °C z radiatorem |
| 0,5 | 32 | 30 |
| 1 | 45 | 35 |
| 1,5 | 58 | 44 |
| 2 | 73 | 55 |
| 2,5 | 85 | 64 |
| 3 | 100 | 71 |
| 3,5 | 120 | 80 |
| 4 | 134 | 87 |
Radiator użyty do testu:
Dla testu postanowiłem sprawdzić również temperaturę na obudowie diody podczas ładowania baterii. Wynik to 46°C.
Trzeba tutaj pamiętać że pomiar dokonywany jest przy otwartej obudowie i temperatura tutaj będzie większa po jej zamknięciu i zależy też ona od temperatury otoczenia. Wewnątrz obudowy mamy jeszcze inne źródła ciepła - transformator T1 oraz tranzystor Q1, których to temperatura w czasie ładowania sięga ponad 70°C.
Na płytce PCB przy elementach D21 oraz Q1 widać oznaczenia HS2 oraz HS1 oraz kształt dla radiatorów przy tych elementach. Można by pokusić się o montaż radiatora ale czy jest sens skoro temperatura diody to jakieś 46°C?
Jak widać naprawa ładowarki okazała się dość prosta oraz tania - koszt takiej diody to mniej niż 10zł. Winowajcą raczej nie była tutaj zbyt mała dioda czy jej temperatura.
W przypadku braku zasilania komparatora LM393 można jeszcze sprawdzić tranzystor STP10NK60ZFP o oznaczeniu Q1 na PCB - odpowiedzialny on jest za prace transformatora w ładowarce oraz czy układ IW1710 oznaczony na PCB jako IC1 steruje tranzystorem Q1.
Mam nadzieje że powyższy tekst ułatwi życie osobom szukającym informacji na temat przerobienia ładowarki na wyższe napięcie zasilające oraz próbującym swoich sił przy naprawie ładowarki.
Fajne? Ranking DIY
