Ładowarka 42V (np. Xiaomi, YZ-Power) podaje tylko 23V – diagnoza i typowe usterki

Pytanie

ładowarka zamiast 42V daje 23V

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

– Ładowarka, która powinna podawać 42 V, a bez obciążenia lub pod lekkim obciążeniem utrzymuje jedynie ~23 V, jest w 90 % przypadków niesprawna albo niewłaściwie dobrana.
– Natychmiast przerwij próby ładowania; grozi to uszkodzeniem akumulatora 36 V (10 s Li‑ion) lub wywołaniem stanu niebezpiecznego.
– Konieczna jest diagnostyka: pomiar bez obciążenia i pod obciążeniem, weryfikacja elementów sprzężenia zwrotnego, kondensatorów, półprzewodników i przewodów.

Kluczowe punkty
• 23 V nie wystarcza do ładowania baterii 36 V.
• Najczęstsze przyczyny: uszkodzone kondensatory/diody, przerwany dzielnik sprzężenia zwrotnego, tryb ograniczenia prądu po wykryciu zwarcia, mylnie oznaczona ładowarka 24 V.
• Jeśli ładowarka była sprawna, naprawa zwykle sprowadza się do wymiany elementów po stronie wtórnej (kondensatory elektrolityczne, diody Schottky, transoptor, rezystory dzielnika).

Szczegółowa analiza problemu

1. Charakterystyka prawidłowej ładowarki 42 V
   – Przeznaczona do pakietu Li‑ion 10 s (napięcie CV = 10 × 4,2 V).
   – Typowo konstrukcja SMPS (flyback lub LLC) z pętlą sprzężenia zwrotnego przez transoptor.
   – Dwie fazy ładowania: CC (prąd stały) → CV (napięcie stałe).

2. Typowe scenariusze zaniżonego napięcia
   a) Uszkodzone elementy po stronie wtórnej
   • Wyschnięte/eksplodowane kondensatory \(C_{\text{out}}\) ⇒ wysoka pulsacja, kontroler obniża wypełnienie ⇒ 15–25 V.
   • Diody Schottky w zwarciu częściowym ⇒ spadek efektywnego napięcia.
   • Rezystory dzielnika Rfb1/Rfb2 zmieniają wartość (pęknięcia, nadpalone) ⇒ błędna informacja o napięciu – elektronika „myśli”, że jest już 42 V.
   b) Zadziałanie ograniczenia prądu lub ochrony OTP/OPP
   • Akumulator zwarty lub BMS zamknięty ⇒ ładowarka wchodzi w CL (current limiting), napięcie zapada do ~20 V.
   • Wysoka temperatura (ładowarka stojąca w słońcu) – PFC lub PWM ograniczają moc.
   c) Mylnie dobrana ładowarka
   • Fabrycznie 24 V (29,4 V CV) oklejona etykietą „42 V” – częsty błąd w tanich zamiennikach z marketplace’ów.
   d) Uszkodzenie przewodu/wtyku
   • Wysoka rezystancja połączenia ­⇒ duży spadek napięcia pod obciążeniem; bez obciążenia możliwe ~35–38 V, lecz przy 2 A spada do ~23 V.

3. Diagnostyka krok po kroku
   1) Pomiary bez obciążenia
   – Multimetr klasy ≥0,5 % w trybie DC; napięcie < 40 V ⇒ ładowarka de facto niesprawna.
   2) Pomiary z kontrolowanym obciążeniem
   – Rezystor 100 Ω / 10 W (≈ 0,42 A) lub elektroniczne obciążenie 0,5 A; obserwuj stabilność napięcia.
   3) Rozbiórka (odłączenie od sieci, rozładowanie kondensatora \(C_{\text{link}}\))
   – Wizualnie: spuchnięte kondensatory, przypalenia PCB, przebarwienia lakieru na transformatorze.
   – Pomiar ESR kondensatorów \(C_{\text{out}}\) (wynik > 0,5 Ω/100 kHz → wymiana).
   – Test diod i MOSFET‑ów w trybie Dioda multimetru – szukaj zwarć.
   4) Weryfikacja dzielnika sprzężenia zwrotnego
   – Odłącz transoptor, zmierz Rfb1/Rfb2; rezystancja nominalna typ. 22 kΩ + 2,2 kΩ (przykład).
   5) Kontrola przewodu DC i wtyku GX16 / DC5521 – rezystancja < 0,05 Ω.

4. Teoretyczne tło – wpływ sprzężenia zwrotnego
   Napędy typu flyback stabilizują napięcie wg wzoru:
   \(V_{\text{out}} = V_{\text{ref}}\left(1+ \frac{R_1}{R_2}\right)\).
   Wzrost R2 ⇒ spadek napięcia; spadek R2 ⇒ wzrost. Uszkodzenie R1 (przerwa) lub transoptora (brak prądu) skutkuje zazwyczaj wzrostem napięcia. Dlatego wartość 23 V sugeruje przeciążenie/CL lub pogorszenie \(C_{\text{out}}\), rzadziej błąd w dzielniku.

5. Wpływ akumulatora i BMS
   – Niektóre ładowarki „pre‑charge” rozładowany pakiet do 30 V prądem ograniczonym, ale przy odłączeniu baterii na wyjściu nadal mają pełne 42 V – Twój przypadek tego nie wykazuje.
   – Jeśli 23 V pojawia się dopiero po podłączeniu baterii, sprawdź BMS: może być zwarcie MOSFET‑ów lub otwarte zabezpieczenie.

Aktualne informacje i trendy

– Nowe ładowarki GaN (np. YZ‑Power LGA‑series 42 V/4 A) mają lepszą charakterystykę CC‑CV i niższe ESR na wyjściu, ale awarie kondensatorów po stronie wtórnej nadal dominują po 2–3 latach pracy.
– Rośnie popularność „smart‑chargers” z protokołem CAN/SMBus; w takim sprzęcie 23 V może oznaczać, że jednostka nadrzędna zabroniła pełnego napięcia (błąd handshake).
– Trend w e‑rowerach 2023–2024: ładowarki 4‑A/42 V z aktywnym PFC i temperaturą sterowaną wentylatorem – uszkodzenia najczęściej wynikają z przegrzania i wysokiego ripple’u prądu.

Wspierające wyjaśnienia i detale

Przykład awarii: ładowarka Xiaomi 42 V/1,7 A
– Objaw: 22–24 V bez obciążenia, dioda LED pulsuje.
– Przyczyna: 470 µF/63 V \(C_{\text{out}}\) ESR = 6 Ω (nom. < 0,12 Ω).
– Naprawa: wymiana na 470 µF/63 V Low‑ESR, rezystor NTC usunięty shortem – przywrócono 42,1 V.

Aspekty etyczne i prawne

– Praca wewnątrz urządzeń sieciowych wymaga kwalifikacji SEP (E‑2 do 1 kV).
– Nagła zmiana parametrów wskazuje na potencjalne zagrożenie pożarowe Li‑ion; użytkownik ma obowiązek korzystać ze sprawnego sprzętu (dyrektywa LVD 2014/35/UE).
– Naprawa „na własną rękę” w okresie gwarancyjnym narusza warunki gwarancji i może unieważnić znak CE producenta.

Praktyczne wskazówki

1. Szybki test: multimetr – brak baterii – < 40 V ⇒ ładowarka OUT.
2. Jeśli bateria → 23 V, a bez baterii 42 V, zbadaj BMS lub ogniwa.
3. W razie naprawy wymień: wszystkie \(C_{\text{out}}\), diody Schottky, sprawdź dzielnik.
4. Po naprawie obowiązkowo test pod obciążeniem 100 % (np. obciążenie elektroniczne 4 A/42 V przez 30 min) i pomiar ripple \(< 150 mV_{pp}\).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

– Bez pełnych danych modelu ładowarki nie można zagwarantować stuprocentowej diagnozy.
– W rzadkich konstrukcjach adaptacyjnych 23 V może być fazą pre‑charge – wymaga to jednak komunikacji z BMS (CAN, UART).

Sugestie dalszych badań

– Analiza topologii: porównanie niezawodności flyback vs. LLC w ładowarkach 42 V.
– Wpływ jakości kondensatorów low‑ESR na MTBF.
– Implementacja cyfrowego układu PWM (np. PSOC) z diagnostyką on‑line w tanich ładowarkach.

Krótkie podsumowanie

Ładowarka 42 V podająca stale 23 V najpewniej uległa awarii – przyczyną jest przeciążenie (tryb CL) lub uszkodzenie komponentów po stronie wtórnej. Należy:
1) zmierzyć napięcie bez obciążenia,
2) wykonać test z kontrolowanym obciążeniem,
3) sprawdzić kondensatory, diody, dzielnik sprzężenia zwrotnego,
4) w razie wątpliwości zastąpić ładowarkę sprawnym, certyfikowanym modelem 42 V CC/CV.

Dalsze użytkowanie obecnej ładowarki grozi niedoładowaniem akumulatora lub, w przypadku awarii BMS, ryzykiem termicznym.