Como reparar una bateria de portátil que no carga


Es frecuente que tras un largo periodo de inactividad  de un ordenador  portátil , quizás  mas prolongado de lo habitual,  desgraciadamente   la batería interna se niegue a  cargar.

Lo normal es que intentemos reanimarla  en  numerosos  intentos de cargas profundas,   teniendo  para ello  el  equipo  conectado al cargador  durante un periodo largo esperando que reaccione . En  ocasiones, desgraciadamente, esos intentos terminan siendo infructuosos obligándonos  finalmente a  reemplazar toda la batería ( es decir  el pack de celdas con su controlador BMS )   por uno nuevo.

Conseguir una batería nueva es  evidente  la  solución más rápida , pero  esto aparte  de tener un coste   monetario   y ambiental elevado, no siempre  es fácil , así que descartado   que el cargador  este  defectuoso ,  vamos a ver dos métodos para  intentar recuperar esas baterías.

MÉTODO CARGA  ALTA

A  veces  hay soluciones  sencillas que no involucran  demasiado coste   como puede ser  el caso de intentar solucionar el problema  de la carga  de una batería de un miniordenador o un ordenador portátil que por falta de uso ya no carga la batería interna y al que le pretendemos poner nuevamente en marcha.

 Lo cierto es que es que es relativamente frecuente  este tipo de averías que se presentan cuando por ejemplo estamos unos meses sin utilizar nuestro ordenador portátil  de modo que cuando intentamos arrancarlo no carga la batería llegando incluso a no reconocerla o ni siquiera poder arrancar. 

De forma resumida  el problema , se debe   a que en vacío se van descargando las celdas internas del  pack de batería  hasta un punto en que el controlador BMS interno de carga de las celdas, cuando baja la tensión un cierto valor bloquea  también una posible carga  de aquella rama de carga , y dado que todos los packs de baterías están compuestos por celdas  normalmente 18650   asociadas  en serie  y paralelo para dar un determinado voltaje  y capacidad, dado que la  electrónica interna del  pack puede impedir la  carga (es  decir el controlador BMS),  una vez que se descargue más de lo normal,  ya  el proceso parece irreversible . Por ejemplo,  en el vídeo de mas abajo   podemos ver una  batería de 10.8 volts  que no  carga   y que por tanto vamos a  necesitar a proceder a  destapar para intentar repararla.

Desmontar un pack de baterías no es una tarea  sencilla  al carecer casi siempre de  ranuras  para separar los cuerpos  ya que normalmente van termo-selladas ambas partes. 

En caso de  que tenga alguna ranura por los laterales  podemos  ir introduciendo  un destornillador plano  para evitar dañar la  electrónica  y vamos  desplazándonos  para intentar separar ambos cuerpos  .

En muchos casos la  etiqueta tapa  de forma deliberada  el acceso así  que la debemos  desprender dependiendo del modelo de pack de baterías pues cada pack  más o menos se abre prácticamente de la misma manera. Intentamos pues  retirar esta  etiqueta con cuidado (  porque una vez reparada la volveremos a volver a pegar de nuevo  )  y deberíamos   proceder  con el destornillador  plano dándole poco a poco  abriendo el pack 

Hay personas que optan por utilizar un cuchillo un poco caliente  o incluso una mini-herramienta  para   ir abriendo despacio las dos partes del pack estas  ya  que debemos hacerlo con cuidado de no  romper la electronica o las conexiones internas .

Una vez que hayamos abierto el pack  veremos que  internamente hay  una pequeña placa electrónica, llamado controlador BMS,   que facilita la  carga de cada   rama de  celdas  impidiendo la carga en tres pasos  muy concretos:

  • Cuando supere  cierto valor de temperatura  de la rama.
  • Cuando supere  el valor de tensión nominal.  
  • Cuando baje de un determinado valor  de tensión.

    Vamos a proceder a INTENTAR   reparar  el conjunto  con una fuente variable ajustada   a 12v ( o si no se dispone de este de  cargador de 12 y de 500 o 1000 mA) . La tensión debe ser de 12V en este caso  dado que la tensión nominal de  este pack es de 10.8V  y para  cargar la tensión debe superar un par de  voltios  la tensión nominal.

    Obviamente   deberemos observar con cuidado extremo  la polaridad  de los hilos que vamos    a usar para intentar reanimar el pack (en el cargador  el hilo que está marcado  con blanco  o  es  de color rojo es el  positivo de nuestro cargador y el otro  el negativo ).

    En el pack de baterías   asimismo deberemos identificar  con un polímetro los extremos de la  batería  ( normalmente serán los extremos cercanos a ambos costados ).

    Entonces teniendo claro  la  polaridad del pack de batería   y  de  la tensión de carga exterior  vamos  a intentar reanimar la  batería  aplicando tensión   durante   unos  5 segundos , haciendo una pausa,  volvemos a contar  1 2 3 4 5  ,etc , asi en total  4 veces 5 segundos  con 1 ó 2 segundos de por medio.

    Con este método  le estamos dando una carga inicial a nuestro pack de batería  a modo e  pulsos eléctricos  , lo cual normalmente  deberíamos  poder  recuperarla.

    REEMPLAZO DE CELDAS

    Lamentablemente  si el método anterior no ha servido es fácil de que una o varias celdas  estén  agotadas, lo cual por desgracia es una de la averías mas típicas. 

    Normalmente  los pack de baterías de ordenadores portátiles se  componen de varias conjuntos de baterías, siendo lo normal tres o a lo sumo  cuatro para dar tensiones finales entre 10 y 16V

    Teniendo abierto el pack   debemos identificar los puntos de unión de las baterías a la placa de carga ( normalmente tres o cuatro).

    Con un polímetro comprobaremos las tensiones en dichos puntos  de forma consecutiva  ( el valor  debería   estar rondando los 2V dependiendo de marca  y modelo )

    En este ejemplo vemos que la tensión en cada rama  es 2.9V , lo cual es un valor correcto

    Este valor de 2.9 V  debería repetirse con cierta tolerancia en el resto de ramas. Lamentablemente puede que una o varias ramas no alcance este valor , como es en el ejemplo  que no lleva a los milivoltios , lo cual es un signo  clásico de avería en cortocircuito   y que por tanto deberíamos desechar

    Identificada la rama debe riamos desoldar las baterías , pero  como normalmente va soldadas  con maquinas de soldadura por puntos  habrá que romper estas soldaduras de forma mecánica  por ejemplo con unos alicates de pinza

    Bien soltadas las celdas defectuosas podemos intentar hacerles una carga profunda a  estas por si se pudiesen salvar , pero en caso de no lograrlo nos tocara  reemplazarlas por otras nuevas de capacidad parecida  ,las cuales podemos soldar de forma convencional  limpiando muy bien las superficies por ejemplo limando  y aplicando pasta de soldar.

    Una vez recompuesto el pack , ensamblaremos todo usando cinta de buena calidad   e intentaremos  cerrar el conjunto.

    La batería  ya debería estar completamente operativa !Enhorabuena acaba de arreglar su ordenador portátil!

    Fuentes de alimentación sin transformador ( parte 1 de 2)


    El uso de un transformador en fuentes de alimentación de CC tradicionalmente ha sido una solución  bastante común porque son muchas las ventajas que conseguimos  con  él( especialmente  en lo que se refiere al aislamiento ) , pero sin embargo, una gran desventaja de usar un transformador es que  este no se permite  que la unidad sea compacta    añadiendo bastante peso y coste  al dispositivo que lo use ,por ello las  ventajas de usar un circuito de fuente de alimentación sin transformador  se centran en que  se reduce dramáticamente el coste  , tamaño  y peso  siendo ademas  una solución  muy efectiva para aplicaciones que requieren baja potencia para su funcionamiento,  como por ejemplo aplicaciones que requieren corriente por debajo de 100 mA.

     

     

    En efecto,  incluso si el requisito actual  de consumo  para su aplicación de circuito es bajo, tradicionalmente teníamos que incluir un transformador pesado y voluminoso haciendo las cosas realmente engorrosas y desordenadas, por lo que en este post vamos a intentar buscar otras soluciones  que intentan prescindir de este caro y voluminoso componente , mas en linea con los nuevos tiempos. 

    Como su nombre lo define, un circuito de fuente de alimentación sin transformador,  se aleja  del concepto clásico  de las fuentes de alimentación tradicionales  que poco  a poco  van  reservándose  para  propósitos mas  específicos   donde   básicamente suele haber un voluminoso  transformador  , un rectificador   y un circuito estabilizador ,  quitando  el  transformador(  o por lo menos uno de potencia) .

    Con este nuevo enfoque   también es posible proporcionar corriente continua desde  la red de CA de alta tensión   con las ventajas  en reducción   tanto de coste  y de dimensiones  , pero  conllevando  también los   inconvenientes   en relación a  posibles peligros de contactos  de AT  ya que el circuito quedara  expuesto directamente  a la red de ca.

    El secreto  de  este concepto   no es otro que  el uso de condensadores de alto voltaje para bajar la corriente de CA de red al nivel inferior requerido , lo cual  puede ser adecuado para el circuito electrónico conectado a la carga. La especificaciones de voltaje de este condensador se selecciona de tal manera que su clasificación de voltaje pico RMS es mucho mayor que el pico de la tensión de red de CA con el fin de garantizar el funcionamiento seguro del condensador.  Este condensador se aplica en serie con una de las entradas de red, preferiblemente la línea de fase de la CA.

    Cuando la red AC entra en este condensador, dependiendo del valor del condensador, la reactancia del condensador entra en acción y restringe la corriente de CA de la red de exceder el nivel dado, según lo especificado por el valor del condensador.   

    La reactancia capacitiva se representa por  y su valor viene dado por la fórmula:

    Donde  es  la  reactancia capacitiva en ohmios., es la capacidad eléctrica en faradios, = Frecuencia en hercios y  = Velocidad angular.

     

    Sin embargo, aunque la corriente está restringida la tensión no lo es, por lo tanto, si se mide la salida rectificada de una fuente de alimentación sin transformador, encontrará que la tensión es igual al valor máximo de la red de CA ( alrededor de 310  voltios)  lo cual  podría ser alarmante para cualquier nuevo aficionado,pero dado que la corriente puede ser suficientemente reducidas  por el condensador, este alto voltaje pico podría ser fácilmente abordado y estabilizado mediante el uso de un diodo zener en la salida del rectificador de puente como  vamos  a ver  mas adelante.

    Por cierto , no olvidad que la potencia del diodo zener debe seleccionarse adecuadamente de acuerdo con el nivel de corriente permitido del condensador.

    La serigrafia  de los condensadores

    Dada la importancia del condensador , vamos a  ver como entender al serigrafia de los condensadores  CERÁMICOS y poliester usados tipicamdnte para este tipo de aplicaciones

    Los condensadores cerámicos de 10 picofaradios a 82 picofaradios vienen representados con dos cifras, por tanto no tienen problema para diferenciar su capacidad.

    Para los valores comprendidos entre 1 y 82, los fabricantes suelen utilizar el punto, es decir, suelen escribir 1.2 – 1.5 – 1.8 o bien situar entre los dos números la letra «p» de picofaradios, es decir, 1p2 – 1p5 – 1p8 que se interpreta como 1 picofaradio y 2 decimas, 1 picofaradio y 5 decimas, etc…

    Las dificultades comienzan a partir de los 100 picofaradios, ya que los fabricantes utilizas dispares identificaciones.

    • El primer sistema es el japonés: Las dos primeras cifras indican los dos primeros números de capacidad. El tercer número, al igual que las resistencias, indican el número de ceros que hay que agregar a los dos primeros.Por ejemplo:

    100pF   se  muestra como 101 , 120pF  se muestra como 121  o  150 pifofaradios se muestran como  151.

    1000pF  se muestra como 102, 1200   se muestra como 122 o  1500 picofaradios se muestran como 152,…

    • Otro sistema es utilizar los nanofaradios: en el caso se 1000 – 1200 – 1800 – 2200 pf se marcan 0´001 – 0´0015 – 0´0018 – 0´0022. Como no siempre hay sitio en las carcasas de los condensadores para tanto número, se elimina el primer cero y se deja el punto, .001 – .0015 – .0018 – .0022.

     

    En cambio los condensadores de poliester usados para capacidades mucho mayores que los cerámicos ,además de ir identificado como un sistema que ya hemos visto, pueden marcarse con otro sistema que utiliza la letra griega «µ». Así pues, un condensador de 100.000 picofaradios, lo podemos encontrar marcado indistintamente como 10nf – .01 – µ10.

    En la practica la letra µ sustituye al «0», por tanto µ01 equivale a 0.01 microfaradios. Entonces, si encontramos condensadores marcados con µ1 – µ47 -µ82, tendremos que leerlo como 0.1µ – 0.47µ -0.82 microfaradios.

    También en los condensadores de poliéster, al valor de la capacidad, le siguen otras siglas o números que pudieran despistar. Por ejemplo 1k, se puede interpretar como 1 kilo, es decir, 1000pf, ya que la letra «K» se considera el equivalente a 1000, mientras que su capacidad es en realidad 1 microfaradio.

    La sigla .1M50 se puede interpretar erróneamente como 1.5 microfaradios porque la letra «M» se considera equivalente a microfaradios, o bien en presencia del punto, 150.000 picofaradios, mientras que en realidad su capacidad es de 100.000 picofaradios.

    Las letras M, K o J presentes tras el valor de la capacidad, indican la tolerancia:

    • M = tolerancia del 20%
    • K = tolerancia del 10%
    • J = tolerancia del 5 %

    Tras estas letras, aparecen las cifras que indican la tensión de trabajo.Por ejemplo: .15M50 significa que el condensador tiene una capacidad de 150.000 picofaradios, que su tolerancia es M = 20% y su tensión máxima de trabajo son 50 voltios.

     

     

     

     

    El circuito  

    A pesar de que vemos ciertas ventajas en este enfoque  de fuente de alimentación sin trafo , también  hay algunas desventajas de un circuito de fuente de alimentación sin transformador:

    • En primer lugar, el circuito no puede producir salidas de alta corriente, pero eso no hará un problema para la mayoría de las aplicaciones .
    • Otro inconveniente que ciertamente necesita cierta consideración es que el concepto no aísla el circuito de las potencialidades peligrosas de la red de CA. Este inconveniente puede tener graves impacto para los diseños que tienen salidas terminadas o partes metálicas de metal, pero no importará para las unidades que tienen todo cubierto en una carcasa no conductora.

    Por lo tanto,  debemos trabajar con este circuito con mucho cuidado para evitar cualquier contacto  con toda  la parte eléctrica pues , el circuito anterior permite que las sobre-tensiones de tensión puedan entrar a través de él, lo  que puede causar graves daños al circuito accionado y al propio circuito de suministro. Sin embargo, en el diseño de circuito de fuente de alimentación simple sin transformador propuesto este inconveniente se ha abordado razonablemente mediante la introducción de diferentes tipos de etapas de estabilización después del rectificador de puente  gracias a un diodo zenner  y un condensador electrolítico a la salida dc del puente  diodos.

    En el esquema  se utiliza un condensador metalizado de alto voltaje (C1)   que protege de  sobre-tensiones instantáneas de alto voltaje  el circuito  de  utilización,  siendo el  resto del circuito  nada más que  aun típica  configuraciones de puente simple para convertir la tensión de CA escalonada a CC.

    Veamos pues la solución usada mas típicamente :

     

    El circuito mostrado en el diagrama anterior es un diseño clásico que se puede utilizar como una fuente de alimentación de 12 voltios DC para la mayoría de los circuitos electrónicos.

    El funcionamiento de esta fuente de alimentación sin transformación se puede entender con los siguientes puntos:

    1. Cuando la entrada de red de CA está presente, el condensador C1 bloquea la entrada de la corriente de red y la restringe a un nivel inferior según lo determinado por el valor de reactancia combinada de C1  en paralelo   con R1=1Mohmio  y C1=1 microfaradio / 400V AC   .   Con estos valores  la corriente que podría circular sera de  más o menos alrededor de 50mA. Sin embargo, la tensión no está restringida, y por lo tanto la tensión de  220V completa pueda  estar en la entrada pudiendo alcanzar la etapa posterior del rectificador del puente de diodos ( de ahi  el peligro de este tipo de fuentes)  
    2. El rectificador de puente rectifica este 220V C a un más alto 310V DC, debido a la conversión RMS al pico de la forma de onda AC.
    3. Esta tensión de  310V DC se reduce instantáneamente a una tensión de bajo nivel por la siguiente etapa de diodo zener, lo que lo deriva al valor zener. Si se utiliza un zener de 12V, esto se convertirá en 12V y así sucesivamente.
    4. C2 finalmente filtra el 12V DC con ondas, en un relativamente limpio 12V DC.

     

    Usando  lo siguientes valores    en el  esquema anterior Podemos obtener una tensión DC de 12V  y como máximo unos 100mA:

    • R1=1Mohmio
    • C1=105 /400   PPC   donde 105=  10 00000 pf o lo que es  lo mismo 1.000.000pF , es decir 1microF. 
    • R2=50ohmios 1Watt
    • Z1= diodo zener de 12v 1W
    • C2=10mF /250V

     

     

    Un ejemplo practico

    El circuito anterior de fuente de alimentación capacitiva o sin transformador podría utilizarse como un circuito de lámpara LED para iluminar circuitos LED menores de forma segura, como pequeñas tiras o luces de cadena LED.  Por ejemplo para una  tira de  65 a 68 LED de 3 Voltios en serie aproximadamente a una distancia de vamos a decir 20 cm  y  esas tiras unidas para hacer una tira mayor  dando un total de 390 – 408  ledsen la tira  final.

    El circuito del controlador que se muestra a continuación es adecuado para conducir cualquier cadena de bombilla LED que tenga menos de 100 LED (para entrada de 220V), cada LED clasificado en 20mA, LED de 3.3V de 5 mm:

    Aquí el condensador de entrada 0.33uF/400V decide la cantidad de corriente suministrada a la cadena LED. En este ejemplo será alrededor de 17mA que es casi correcto para la cadena LED seleccionada.

    Si se utiliza un solo controlador para un mayor número de cadenas LED 60/70 similares en paralelo, entonces simplemente el valor del condensador mencionado podría aumentarse proporcionalmente para mantener una iluminación óptima en los LED.

    Por lo tanto, para 2 cadenas en paralelo, el valor requerido sería 0.68uF/400V, para 3 cadenas podría reemplazarlo con un 1uF/400V. De forma similar para 4 cadenas, esto tendría que actualizarse a 1.33uF/400V, y así sucesivamente.

    Importante: Aunque no he mostrado una resistencia limitadora en el diseño, sería una buena idea incluir una resistencia de 33 ohmios y 2 vatios en serie con cada cadena LED para mayor seguridad. Esto se puede insertar en cualquier lugar de la serie con las cadenas individuales.

     

     

    Otro ejemplo real

     

    En este otro caso vamos  a  ver una bombilla led comercial  cuyo esquema se ha obtenido por ingeniería inversa

    Una vez mas    tenemos como pieza clave  a la entrada  de  AC  un condensador de poliester  ( en este caso de 225pf    , 400V  y 5% de tolerancia   con  una resistencia de 603 ohmios en paralelo antes del puente de  diodos

    En este caso al  tener perfectamente delimitado el consumo de 10 leds en serie  , sabemos  que aproximadamente  al ser de 1.2V la salida en el puente de diodos deberia rondar los 12V DC y como se puede ver no es preciso  un diodo zenner a la salida del puente

     

    Como truco ,por cierto   esta  bombilla si queremos alimentarla con la batería de un coche  de 12V ,  por ejemplo   bastaría conectar  dos hilos de la  batería de 12V  directamente  a la salida del puente , es decir   justo en los dos polos del condensador electrolítico  respetando lógicamente  la polaridad .

     

    ADVERTENCIA: AMBOS CIRCUITOS MENCIONADOS EN ESTE ARTICULO NO SON AISLADOS DE  LA TENSIÓN DE AC  POR LO TANTO TODAS LAS SECCIONES EN EL CIRCUITO SON EXTREMADAMENTE PELIGROSAS PARA TOCARLAS CUANDO SE CONECTAN AL SUMINISTRO ELÉCTRICO…