Тест, обзор, осциллограммы

Три литий-ионных аккумулятора для замены батареек формата AA на 1.5 В - похожие и разные
 

Обзор посвящен сразу трём литий-ионным аккумуляторам для замены батареек AA с напряжением 1.5 В.

Откуда берутся эти 1.5 В, если стандартное напряжение литий-ионных аккумуляторов 3.7 В?! Как сказал бы мистер Шерлок Холмс: "Это элементарно, Ватсон!"

На самом деле, в каждой такой "батарейке" содержится не только литий-ионный аккумулятор, но и понижающий DC-DC преобразователь (постоянного тока в постоянный), отдающий на выход 1.5 В.

Итак, представляем героев нашего сравнительного обзора:

Слева направо аккумуляторы Li-ion 1.5 В следующих брендов: Znter, Sorbo, Smartoools (три буквы "О" в последнем слове не являются ошибкой).

Все аккумуляторы имеют разную конструкцию и отличаются по своим свойствам. Далее будет проведён их сравнительный анализ.

Оглавление

1. Li-ion 1.5 В аккумулятор Znter - конструкция
 

2. Li-ion 1.5 В аккумулятор Sorbo - конструкция
 

3. Li-ion 1.5 В аккумулятор Smartoools - конструкция
 

4. Программа тестирования аккумуляторов
 

5. Тест аккумулятора Znter
 

6. Тест аккумулятора Sorbo
 

7. Тест аккумулятора Smartoools
 

8. Окончательный диагноз
 

9. Рекомендации (важно!)

Li-ion 1.5 В аккумулятор Znter - конструкция

Этот аккумулятор единственный пришел в фирменной упаковке (остальные пришли "голыми", завёрнутыми только в пупырку):

Сверху аккумулятор выглядит, как обычная батарейка:

Сбоку расположена его самая характерная особенность: разъём micro-USB, предназначенный для зарядки аккумулятора:

Также на боковой поверхности расположен светодиод, индицирующий процесс зарядки:

В процессе зарядки светодиод светится непрерывно, по окончании зарядки - гаснет.

Теперь переходим к следующему пациенту.

Li-ion 1.5 В аккумулятор Sorbo - конструкция

Аккумулятор Sorbo внешне тоже похож на обычную батарейку АА:

Его главная особенность - открывающаяся верхняя часть, за которой находится полноразмерный USB-разъём:

Разъём USB используется, естественно, для подзарядки аккумулятора. Благодаря такой конструкции аккумулятору для зарядки не требуются никакие кабели.

Чтобы колпачок не терялся, он привязан к корпусу аккумулятора с помощью черной резиночки. На колпачке виден также пружинистый контакт для передачи плюса питания наружу.

Между оранжевым колпачком и основной частью аккумулятора имеется узкая прозрачная вставка, сквозь которую проходит свет от светодиода, индицирующего процесс зарядки:

В процессе зарядки светодиод светится красным цветом, по окончании переключается на зелёный.

Переходим к следующему пациенту - Smartoools.

Li-ion 1.5 В аккумулятор Smartoools - конструкция

Этот аккумулятор имеет третий вариант разъёма для зарядки. Это - наиболее модный сейчас USB Type-C, или просто USB-C:

Ёмкость аккумулятора на его поверхности нанесена не в тех единицах измерения, которые общеприняты (миллиампер-часы), а в милливатт-часах, коих получилось целых 2600:

Перевести мВт*ч в мА*ч очень просто: достаточно величину в мВт*ч разделить на напряжение (1.5 В); получим 1733 мАч. Вот эту величину и будет в дальнейшем проверять.

А пока посмотрим на аккумулятор сверху:

Сверху этот аккумулятор выглядит, как обычная батарейка (в отличие от предыдущего с оранжевым пластиковым колпачком).

При зарядке этого аккумулятора тоже светится индикаторный светодиод, но заметить его свечение сложнее, так как светодиод расположен под разъёмом USB-C:

В процессе зарядки светодиод мигает, по окончании - светится непрерывно.
 

Программа тестирования аккумуляторов

Программа тестирования этого и остальных аккумуляторов будет такая:

1. Проверка закачиваемого заряда и максимального тока при заряде.

2. Проверка отдаваемого заряда (при токе разряда 100 мА).

3. Проверка поведения вблизи точки самоотключения аккумулятора в процессе тестирования разряда.

4. Проверка уровня пульсаций на выходе. Эта проверка связана с тем, что в корпусе аккумулятора содержится также высокочастотный импульсный DC-DC преобразователь, импульсы которого могут быть не полностью подавлены его внутренними элементами.

5. Проверка реакции на высокие нагрузки. Здесь тоже поведение аккумуляторов будет отличаться от поведения обычных батареек, так как DC-DC преобразователь на выходе аккумуляторов может иметь встроенную защиту или просто не сможет отдать требуемую мощность и понизит напряжение.
 

Тест аккумулятора Znter

Вспомним, как он выглядит:

Теперь - отчёт по приведённой выше программе тестирования:

1. При зарядке с нуля в аккумулятор закачалось 565 мАч, длительность зарядки 2 ч. 40 мин., максимальный ток за время зарядки 0.29 А.

2. Отдаваемый заряд - 1230 мАч. Отдаваемый заряд в этом и остальных аккумуляторах оказывается выше полученного за счет DC-DC преобразования с понижением напряжения (т.е. закон сохранения энергии не нарушается).

3. Осциллограмма напряжения аккумулятора вблизи точки самоотключения при разряде:

На осциллограмме видно, что напряжение при истощении заряда падает не постепенно, а мгновенно, - это срабатывает защита аккумулятора от переразряда.

4. Осциллограмма пульсаций на выходе:

Форма пульсаций - необычная, но позволяет довольно точно судить о процессах в выходном преобразователе аккумулятора. Импульсы преобразования идут пачками, при этом частота импульсов в каждой пачке - 1.16 мГц, а частота повторения пачек - около 130 кГц. Размах пульсаций - значителен (св. 100 мВ), дополнительные гасящие электролиты снаружи от аккумулятора не помешают.

5. Аккумулятор выдерживает нагрузку до 1.5 А почти без падения выходного напряжения. Тем не менее, во избежание перегрева и выхода из строя рекомендуется использовать его при токах не свыше 0.8 А.

Тест аккумулятора Sorbo

Тоже начинаем с воспоминания о его внешнем виде:

Отчёт о тестировании:

1. При зарядке с нуля в аккумулятор закачалось 520 мАч, длительность зарядки 1 час 35 мин., максимальный ток в течение зарядки 0.42 А.

2. Отдаваемый заряд - 1080 мАч.

3. Осциллограмма напряжения аккумулятора вблизи точки самоотключения при разряде:

4. Осциллограмма пульсаций на выходе:

Форма пульсаций немного похожа на форму у предыдущего аккумулятора (Znter), но число импульсов в пачках - не постоянное, а по два или по три импульса. При этом их размах - ниже в 2.5 раза (ок. 42 мВ).

5. Аккумулятор выдерживает нагрузку до 0.6 А почти без падения выходного напряжения; при токе в 1 А напряжение падает до 1.26 В. Во избежание перегрева и выхода из строя рекомендуется использовать его, соответственно, при токах не свыше 0.6 А.

Тест аккумулятора Smartoools

Вспоминаем внешний вид:

1. При зарядке с нуля в аккумулятор закачалось 595 мАч, длительность зарядки 1 ч. 50 мин., максимальный ток в течение зарядки 0.37 А.

Теперь - ахтунг! В процессе заряда на полюсах аккумулятора появляется напряжение 5 В (т.е. равное напряжению зарядного устройства). Из-за этого нельзя заряжать аккумулятор, когда он находится в питаемом устройстве; обязательно надо аккумулятор извлекать. Иначе повышенное напряжение попадёт в питаемое устройство, и не известно, чём всё это кончится.

2. Отдаваемый заряд - 1260 мАч.

3. Осциллограмма напряжения аккумулятора вблизи точки самоотключения при разряде:

У этого аккумулятора кривая разряда получилась самой интересной. Она имеет ступеньку, и это - не дефект и не случайность.

Это - предупреждение питаемому устройству, что заряд подходит к концу! При условии, что оно имеет индикацию уровня заряда.

Устройства, питаемые от предыдущих аккумуляторов, будут отключаться внезапно; так как у них при исчерпании заряда напряжение мгновенно падает от номинала (1.5 В) до нуля. А при применении аккумулятора Smartoools за некоторое время до полного отключения напряжение падает до 1.1 В, и индикатор питаемого устройства успеет показать, что уровень заряда снизился. В данном случае (при токе разряда 100 мА) предупреждение сработает за полчаса до полного отключения аккумулятора.

4. Осциллограмма пульсаций на выходе:

Частота пульсаций - 1.4 мГц, а их размах - весьма умеренный (6 мВ). Вероятно, за счёт своей высокой частоты пульсации эффективно подавляются даже теми небольшими конденсаторами, которые установлены в преобразователе аккумулятора. Какого-либо зловредного влияния от пульсаций не ожидается.

5. Аккумулятор выдерживает нагрузку до 1.3 А почти без падения выходного напряжения. Тем не менее, во избежание перегрева и выхода из строя рекомендуется использовать его при токах не свыше 0.7 А.
 

Окончательный диагноз трёх литий-ионных аккумуляторов для замены батареек формата AA на 1.5 В

Общее, что объединяет все протестированные аккумуляторы - высокая стабильность выходного напряжения (оно практически неизменно в течение всего времени разряда) и большое количество циклов заряда-разряда (это - общее свойство литиевых аккумуляторов). Кроме того, их номинальное напряжение выхода точно соответствует стандарту 1.5 В, в чём заключается преимущество перед никелевыми аккумуляторами, у которых номинальное напряжение составляет 1.2 В.

Теперь - таблица, в которой будет указан самый важный параметр - реальная отдаваемая в нагрузку ёмкость.

Итак, согласно таблице, безусловным лидером как по ёмкости, так и по соотношению "цена-качество" является аккумулятор Smartoools (даже несмотря на то, что ёмкость оказалась ниже заявленной, как положено в лучших китайских традициях :). Кроме того, он имеет удобный для подключения к зарядному устройству разъём USB Type-C.

Уникальное свойство данного аккумулятора - "предупреждающее" снижение напряжения на выходе за некоторое небольшое время до отключение (величина этого времени будет зависеть от тока нагрузки: чем выше ток, тем за меньшее время до отключения будет выдаваться "предупреждение"). Правда, не все устройства, которые питаются от батареек, имеют индикацию заряда; в этом случае предупреждение останется незамеченным. Например, в подавляющем большинстве беспроводных мышек такой индикации нет, и там это преимущество никак не сработает.

Единственный возможный недостаток аккумулятора Smartoools - появление на его полюсах в процессе зарядки напряжения 5 В (аккумулятор обязательно надо извлечь из питаемого устройства).

Впрочем, в большинстве случаев этот недостаток проблем создавать не будет.

Купить аккумулятор Smartoools на Алиэкспресс можно, например, здесь.

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158
 

Второе место с небольшим отрывом по ёмкости занял аккумулятор Znter.

Собственного говоря, разница в замеренной ёмкости этого аккумулятора и Smartoools настолько мала, что может быть отнесена на технологический разброс ёмкости встроенных литиевых аккумуляторов. То есть, при сравнении других экземпляров аккумуляторов результат может получиться обратный. В общем, можно считать их ёмкость равной.

Этот аккумулятор по сравнению с предыдущим имеет лишь одно относительное преимущество: его можно заряжать прямо в том устройстве, в котором он установлен; если открыть крышку батарейного отсека и развернуть аккумулятор разъёмом наружу. А питаемым устройством даже можно продолжать пользоваться, если кабель не будет мешать.

Дополнение от 11.01.2024.

На данный момент такие аккумуляторы Znter с ёмкостью 1250 mAh сняты с производства и вышли из продажи. Вместо них сейчас выпускаются аналогичные аккумуляторы Znter с заявленной ёмкостью 1700 мАч. Возможно, что их ёмкость - действительно выше.

Он имеет иное расположение разъёма для зарядки (сверху, а не сбоку), а его цена - даже ниже: $9 за 2 шт. (ссылка) или $15 за 4 шт. (ссылка). Внимание, аккумуляторы не протестированы!

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

 

Следующий аккумулятор, Sorbo, можно было отнести к категории "разочарование года", если бы не его крайне интересная конструкция.

У него наименьшая из протестированных аккумуляторов ёмкость. С физической точки зрения результат вполне объясним: большой полноразмерный разъём USB и электроника DC-DC преобразователя занимают столько места, что для собственно литиевого аккумулятора остаётся места очень мало. И в полученном результате ничего особенного и удивительного нет.

Тем не менее, он тоже может найти применение благодаря полноразмерному разъёму USB, поскольку для зарядки аккумулятора не требуется вообще никакого кабеля: его можно непосредственно вставить в разъём USB зарядного устройства (компьютера, ноутбука и т.д.) и зарядить.

Купить аккумулятор Sorbo на Алиэкспресс можно, например, здесь, цена - $8.6 за шт. с учетом доставки. При покупке комплектом из 4-х шт. цена значительно ниже - $4 за шт. ($16 за комплект, ссылка).

Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

Рекомендации (важно!)

Протестированные устройства показали себя с позитивной стороны, но это не значит, что их надо устанавливать куда попало. Здесь действуют как технические ограничения, так и ограничения с точки зрения экономической целесообразности.

Технические ограничения состоят в том, что эти аккумуляторы не могут отдать слишком большой ток в нагрузку. Если обычная батарейка AA может отдать в течение непродолжительного времени ток в несколько ампер, то протестированные аккумуляторы - только 1 - 1.5 А; а в течение продолжительного времени - до 0.6 - 0.8 А.

Отсюда вывод: протестированные аккумуляторы не подходят для применения в устройствах, потребляющих большой ток (необходимо проверять по документации или просто с помощью амперметра).

Теперь - насчёт противоположного случая. Этот вопрос касается, наоборот, устройств с очень малым потреблением, например, пультов дистанционного управления.

Они и от обычных батареек могут работать по нескольку месяцев (а иногда - и лет, в зависимости от интенсивности использования). В этом случае, конечно, можно установить аккумулятор, но экономического смысла в этом не будет.
 

В обзоре для снятия "медленных" осциллограмм (500 с/деление) использовался осциллограф DSO150 (обзор).

Для снятия "быстрых" осциллограмм использовался осциллограф Hantek DSO5102P (обзор).

Весь раздел "Сделай сам! (DIY)" - здесь.
 

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

   Искренне Ваш,
   Доктор
   29 марта 2022 г.

При копировании (перепечатке) материалов активная ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!