Зараз на ринку повно зарядних пристроїв. Автомати і немає, з вимірюванням ємності і без нього. Більшість зарядних пристроїв універсальні і можуть заряджати елементи будь-якої хімії. Літій-іон і літій-полімер все частіше застосовують в різних пристроях.
Не так давно я переробляв акумулятор шуруповерта на літій-іонні елементи формату 18650. Заряджаю його розумним зарядним пристроєм Turnigy. Але даний зарядний є не у кожного.
Знадобиться для збірки
Прийняв рішення, зібрати просту зарядний пристрій з балансиром для літій-іона. Зарядний пристрій має 3 однакових незалежних каналу. Їм можна заряджати від одного елемента до трьох. Якщо потрібно, можна додавати будь-яку кількість каналів. У мене ж їх три, тобто 3S або 11.1 вольт.Корпусом для балансуючого зарядного пристрою є корпус від згорілого роутера D-link. Якщо є можливість, беріть корпус побільше, дуже тісно виходить в ньому працювати.
Одним з головним компонентному, є блоки живлення кожного каналу. Їх роль виконую плати зарядних пристроїв планшетів, з виходом 5 Вольт і струмом від 1 Ампера (або можна купити на Алі Експрес -.
Контролерами заряду служать плати з Китаю -. На кожен канал, свій контролер. У мене плати без захисту, але вона в даному випадку не потрібна. Можна застосовувати плати контролерів разом з роз'ємами, у мене на двох вони відсутні, зняті для інших проектів. Ціна на дані модулі копійчана. Якщо займаєтеся доопрацюванням пристроїв на літій-йоні і літій-полімер, то дані контролери незамінні.
Виготовлення балансування зарядного пристрою
Плати контролерів заряду потрібно припаяти до виходів плат зарядок. Можна і окремо. Я припаяв на товсті жили від силового кабелю, так конструкція більш жорстка.
На платах контролерів заряду є світлодіоди, які индицируют заряд і закінчення заряду. Їх потрібно випаять. Замість них будуть звичайні світлодіоди, різного кольору. Вони будуть прикріплені до віконець, де раніше моргали світлодіоди роутера.
До светодиодам припаяв дроти від старого шлейфу жорсткого диска комп'ютера. Якщо є світлодіоди з загальним анодом (плюсом), то краще застосувати їх. У мене таких не виявилося, застосував що є.
На місце старих світлодіодів, припаюємо шлейфи зі світлодіодами. На фото у мене зелений світлодіод на 3 мм. Довелося замінити, виявилися палені, не перевірив перед розпаюванням.
Для задньої панелі потрібно вирізати накладку. У ній проробляємо пропили під вимикач харчування і вихідний роз'єм на 4 Піна. Роз'єм зняв зі старого жорсткого диска. Можна застосувати будь-який, на потрібну кількість пинов, з струмом 1-2 Ампера.
Вимикач зняв зі старого блоку живлення комп'ютера. Накладку прикручуємо на два гвинти, для жорсткості.
Вихідний роз'єм приклеюємо на епоксидний клей або соду з супер клеєм. Я для швидкості приклеїв і одним і іншим.
Плата зарядок з контролерами, приклеїв на термо клей. Але перед фіксацією припаяв мережеві проводочки.
Один з мережевих проводочков, припаюємо до вимикача. Другий, безпосередньо до другого проводу мережевого шнура.
Тепер приклеюємо світлодіоди. Я клеїв термо клеєм, можна і содою з супер клеєм.
Розпаювати вихідні перемички.
Плюс першого контролера на першу ніжку вихідного роз'єму. Мінус його на другу ніжку і з'єднуємо з плюсом другого контролера. І так далі.
Корпус скручуємо і відкладаємо в сторону.
Зробимо провід під даною зарядний пристрій.
Застосував два відрізки проводів від комп'ютерного блоку живлення. Спаяв в порядку з першого контакту одного роз'єму до контакту другого.
Підключаємо зарядний пристрій до акумулятора шуруповерта (). Червоний світлодіод відображає про що йде процесі заряду. По закінченню заряду, загоряється зелений світлодіод. Відповідно загоряються значки на корпусі: Wi-Fi, другий і четвертий комп'ютери.
Ось таке зарядний пристрій у нас вийшло. Витрати мінімальні, а користь велика.
Даним пристроєм можна заряджати збірки на літій-полімери, ті які застосовують моделісти в своєму транспорті. Головне зробити правильний дріт зарядки.
Всіх вітаю, хто завітав на вогник. Мова в огляді піде, як ви напевно вже здогадалися, про зарядно-балансувальному пристрої SkyRC e450, що дозволяє заряджати в режимі балансування струмом від 1А до 4А практично всі типи акумуляторних зборок (2S-4S) на основі літію (Li-Ion / Li-Pol / Li-Fe / Li HV) і нікелю (NiCd / NiMH). Даний прилад представляє величезний інтерес, в першу чергу, для людей, які захоплюються РУ технікою і мають великий парк різних модельних акумуляторів. Незважаючи на величезний функціонал, для звичайних користувачів є пара нюансів, тому кому цікаво, ласкаво прошу під кат.
Загальний вигляд зарядно-балансування пристрої SkyRC e450:
Зрадник був куплений з урахуванням нафармленних поінтів всього за 20 доларів:
Короткі ТТХ:
- Виробник - SkyRC
- Модель - e450
- Корпус - пластик
- Напруга живлення - 100-240V
- Зарядний струм - 1А - 4А (крок 1А)
- Струм балансування - 300ma
- Типи підтримуваних акумуляторів:
- - - літієві (Li-Ion / Li-Poi / Li-Fe / Li HV) - 2S-4S
- - - нікелеві (NiCd / NiMH) - 6S-8S
- Розміри - 110мм * 69мм * 41мм
- Вага - 225гр
Комплектація:
- зарядний пристрій SkyRC e450
- мережевий кабель з євровилкою довжиною 1м
- вихідний силовий провід з модельним роз'ємом XT60
- інструкція 
Зарядний пристрій SkyRC e450 поставляється в дуже компактній кольоровий коробочці з щільного гофрокартона: 
З торців коробки вказані всі основні специфікації: 
Для підключення до більшості модельних Li-Pol акумуляторів, в комплекті присутня силовий провід з роз'ємом XT60 на кінці: 
Даного проводу вистачить більшості користувачів, адже роз'єм XT60 один з найнадійніших і його намагаються застосовувати в більшості потужних РУ моделей. Хотілося б бачити якийсь універсальний провід з декількома роз'ємами (EC, T-Plug, jST і Tamiya). Хоча з іншого боку, другий додатковий провід з двома звичайними крокодилами, вирішив би цю проблему, оскільки крокодилами можна підключитися практично до всіх роз'ємів безпосередньо. Якщо не помиляюся, у моделі e430 силовий роз'єм взагалі не розпаяний, тому доведеться докуповувати сам роз'єм.
Для підключення до мережі живлення служить шнур з євровилкою довжиною близько 1 м: 
У комплекті є інструкція по експлуатації англійською мовою: 
Разом, комплектація хороша, все доступно для роботи «з коробки».
Габарити:
Зарядний пристрій SkyRC e450 дуже компактне. Його розміри всього 110мм * 69мм * 41мм. Ось порівняння з поширеними зарядник для 1S-3S акумуляторів SkyRC e3 і його клоном Imax B3: 
Ну і за традицією, порівняння з тисячної банкнотою і коробкою сірників: 
Вага зарядника також невеликий - близько 223гр: 
Зовнішній вигляд:
Зарядний пристрій SkyRC e450 виконано в чорному пластиковому корпусі з безліччю вентиляційних отворів, хоча при роботі гріється не надто сильно: 
По суті, дана зарядка є кілька доопрацьовану модель e430, в якій додана можливість заряду високовольтових літієвих акумуляторів (HV 4,35V), а також акумуляторів на основі нікелю (NiCd / NiMH). До того ж, інженери збільшили зарядний струм до 4А і дещо змінили управління. Можна сказати, що даний комбайн має просто фантастичні можливості, крім кількох АЛЕ, про які трохи пізніше.
На зарядному пристрої немає рясніє елементами управління. Для управління зарядом служить єдина прямокутна кнопка, що відповідає за тип акумуляторів, а також перемикач з вибором зарядного струму.
Основні роз'єми розташовані з переднього (харчування) і правого (балансування) торців: 
За замовчуванням, мережевий роз'єм заклеєний наклейкою з попередженням: 
З підключеним комплектним «хвостиком» виглядає наступним чином: 
Розібрати пристрій я не зміг, оскільки на корпусі немає жодного гвинта. Швидше за все, корпус просто склеєний, як модель Е3.
Управління та індикація роботи:
По управлінню все просто:
1) спочатку підключаємо зарядний пристрій до мережі. При цьому повинні моргнути одночасно всі чотири індикатори спочатку червоним, а потім зеленим кольором. Після цього залишиться активним лише один індикатор зеленого кольору, що означає, що зарядний пристрій готовий до роботи. За замовчуванням зарядник налаштований на заряд Li-Pol акумуляторів (крайній лівий індикатор)
2) потім вибираємо тип батареї (LiPo / LiFe / LiHV / NiMH) за допомогою єдиної прямокутної кнопки і бажаний зарядний струм (1A / 2A / 3A / 4А) за допомогою перемикача
3) далі підключаємо балансування роз'єм в гніздо. Лівий роз'єм - для 2S, середній - для 3S, правий - для 4S збірок (двох / трьох / четирехбаночние складання акумуляторів)
4) підключаємо вихідні силові роз'єми
В інструкції чітка послідовність не вказана. Я спеціально спробував поміняти місцями 3 і 4 етапи, тобто спочатку підключив силові роз'єми, а потім балансувальні - різниці немає ніякої.
Тепер з приводу заряду акумуляторів на основі нікелю (NiCd / NiMH). У даній моделі можна заряджати лише збірки 6S-8S, тобто збірки з 6-8 послідовно з'єднаними акумуляторами. Менш 6S не можна, тобто мінімум якраз 7,2V (6S). В цьому режимі ніякої балансування немає, підключення йде до силових роз'ємів. Для заряду таких збірок необхідно вибрати тип акумуляторів «NiMH» і затиснути кнопку на 2 секунди, після цього почнеться заряд.
Індикація заряду:
- індикатор горить червоним кольором - рівень заряду батареї менше 25%
- індикатор блимає червоним кольором - рівень заряду батареї від 25% до 50%
- індикатор блимає жовтим кольором - рівень заряду батареї від 50% до 75%
- індикатор блимає зеленим кольором - рівень заряду батареї від 75% до 99%
- індикатор горить зеленим кольором - батарея повністю заряджена
Кінцева напруга при заряді:
- Li-Pol / Li-Ion - 4,2V на кожну банку
- Li-Fe - 3,6V на кожну банку
- Li HV - 4,35V на кожну банку
- NiCd / NiMH - 1,5V на кожну банку
Тестування ЗУ SkyRC e450:
Оскільки SkyRC e450 - зарядно-балансувальне пристрій, то трохи розповім про балансуванню. Вона призначена для вирівнювання напруги на осередках / банках акумуляторної збірки, з'єднаних послідовно дві або більше (2S-4S). Як відомо, акумуляторів з абсолютно однаковими параметрами не буває, тому один розряджається трохи швидше, інший - трохи повільніше інших. Отже, і при заряді один зарядиться трохи швидше, інший - трохи повільніше. Хотілося б відзначити важливу особливість даних моделей, а саме наявність правильної балансування. Є зарядні пристрої на 4S без силових роз'ємів, де застосовані чотири окремих зарядних модуля і виведені в балансування колодці назовні. Це такі ж зарядникі, як SkyRC e3, Imax B3 і т.д., але на чотири (4S) банки. Вони заряджають швидше, але балансування там кілька страждає, до того ж відсутні «мізки», через що можна з легкістю спалити як сам зарядник, так і акумулятори.
Для тестування зберемо простенький стенд з холдера / утримувача на три акумулятора, трьох вольтметрів і одного ампервольтметра: 
Якщо вставити акумулятором, то можна помітити велику розбалансування: 
Підключаємо стенд до зарядник, виставляємо необхідні параметри (тип акумуляторів - Li-Pol / Li-Ion, зарядний струм - 4А): 
Індикація рівня заряду батареї (збирання) досить груба, тому особливо орієнтуватися на неї не варто. Потрібно лише запам'ятати, що палаючий червоний індикатор - дуже низький рівень заряду, миготливий червоний - середній рівень, миготливий зелений - більше 75%, а палаючий зелений індикатор - повністю заряджений.
На жаль, зарядний пристрій трохи занижує зарядний струм: 
На підтвердження завмер струмовими кліщами UNI-T UT204A, огляд на які я робив раніше: 
Для скептиків, показання були аналогічними, що і з True RMS мультиметром UNI-T UT61E.
Тепер безпосередньо про процес заряду:
Акумулятори на основі літію, ЗУ SkyRC e450 заряджає за алгоритмом CC / CV, метод балансування - CV phase, тобто балансир не активний до тих пір, поки будь-яка банку (осередок) не перейде в режим CV. При досягненні на будь-якої банку напруги 4,16-4,17V балансир активується і грубо кажучи, тимчасово відключає дану банку, перенаправляючи енергію заряду на решту банки. Аналізуючи поведінку даної моделі, можу сказати наступне: як тільки нижня банку досягла напруги 4,16-4,17V балансир активувався, її заряд припинився, а вся енергія заряду розподілялася між двома іншими. Це видно по фото нижче: 
Причому найцікавіше те, що верхня банку почала віддавати частину енергії для заряду середньої і як тільки напруга на цих двох банках вирівнялося (3,94V), заряд всіх банок продовжився: 
Незважаючи на одночасний заряд всіх трьох банок, нижня банку отримувала набагато менше, ніж інші дві, позначалася заслуга балансування: 
Оскільки балансування ток всього близько 300ma, то процес вирівнювання напруги при сильному дисбалансі не дуже швидкий. При невеликому розкид напруги на банках, балансування займає близько 10 хвилин, не більше.
Після досягнення напруги близько 4,17V на всіх трьох банках, пішов практично «рівномірний» заряд для всіх трьох банок, балансир стежив за тим, щоб напруга на них було практично однаковим: 
Після досягнення певного значення (близько 4,2V), заряд припинився: 
Хотілося б бачити точне побаночное напруга 4,2V, але 4,19V, в принципі, вписується з великим запасом (заявлена \u200b\u200bпохибка 0,02V). Головне, що рівень напруги на всіх банках один і той же, а невеликий недозаряд навіть корисний для збереження ресурсу роботи акумулятора.
Особливості даної моделі або те, що мені не дуже подобається:
Незважаючи на всі плюси, зарядний пристрій має і деякі особливості, чому сфера застосування зарядника кілька звужується, точніше навіть зміщується в бік чистого РУ моделізму:
- не можна знизити струм для акумуляторів на основі нікелю (NiCd / NiMH) менше 1А. З огляду на невисоку ємність акумуляторів на основі нікелю, а також відсутність балансування, зарядний струм 1А для них зависокий. У режимі заряду нікелю, мінімальної складанням є 6S (шість банок)
- не можна знизити струм для акумуляторів на основі літію. Для компактних РУ моделей з невеликими акумуляторами (2S 500-750mah) струм заряду в 1А шкідливий і може стати причиною пожежі
- не можна заряджати поодинокі акумулятори (1S). Хоч ця функція і не була заявлена, але я до останнього сподівався, що її можна реалізувати. Якби розробники додали режим 1S - це був би, напевно, самий функціональний комбайн. З іншого боку, він склав би сильну конкуренцію іншим, більш дорогим моделям, тому розробників можна зрозуміти
- зарядний пристрій не має режиму «розряду» або «зберігання». Модельні «ліполькі» не рекомендується зберігати повністю зарядженими, тому після закінчення сезону їх краще розрядити до певного значення
- зарядний пристрій не має додаткового гнізда для харчування від бортового акумулятора автомобіля або автопрікурівателя, як більш «просунуті» побратими, тому про зарядку модельних акумуляторів в польових умовах можна забути, або купувати окремо автомобільний інвертор 12V -\u003e 220V
плюси:
+ Бренд, гарантія якості
+ Високі струми заряду з можливістю вибору
+ Якісна балансування (300ma, хороша точність)
+ Вбудований БП
+ Провід з роз'ємом XT60 в комплекті
+ Простота управління і використання
мінуси:
- зарядний струм дещо занижений (максимум 3,7А)
- ціна
висновок: вцілому, зарядний пристрій залишило гарні враження. Воно досить компактне, не вимагає зовнішнього живлення, з «мізками» і простим управлінням, хорошими струмами заряду і точної балансуванням. Але ось відсутність режиму заряду окремих акумуляторів (1S) і невеликого струму заряду (0,5 А) - це невеликий мінус, чому дана модель буде цікава тільки моделістам з потужними акумуляторами. У зв'язку з цим, якщо порівняти дану модель з популярним iMax B6, то останній виграє по функціоналу, але програє по зручності, оснащенні та управління. Скажімо так, ЗУ SkyRC e450 зроблений для «домохазяїнів», яким потрібно лише зарядити модельний акумулятор і йти перевіряти його в справі ...
За відсутність кицьок дякуємо деяких товаришів ...
надіслав:
Ні, мова піде не про рибальської приманки, і навіть не про циркових акробатів балансують під куполом. Мова буде про те, як домогтися балансу параметрів акумуляторів, з'єднаних послідовно.
Як відомо, осередок акумулятора - досить низьковольтне пристрій, тому їх зазвичай з'єднують в пачки послідовно. В ідеалі, якщо параметри всіх акумуляторів однакові, ми маємо джерело з напругою в n-разів більшим, ніж одиночна осередок, і заряджати-розряджати його ми можемо як єдиний більш високовольтний акумулятор.
На жаль, так буде тільки в ідеалі. Кожен акумулятор в цій пачці, як і все в цьому світі, унікальний, і знайти двох абсолютно однакових неможливо, та й їх характеристики - ємність, витоку, ступінь зарядженості, будуть змінюються від часу і температури.
Звичайно, виробники акумуляторів намагаються підбирати максимально близькі за параметрами, але відмінності завжди є. І з часом, такі розбалансі характеристик можуть ще й зростати.
Ці відмінності характеристик осередків ведуть до того, що акумулятори працюють по різному і, в результаті загальна ємність складовою батареї буде нижче, ніж складових її осередків, це раз, а по-друге, ресурс такого акумулятора також буде нижче, тому що він визначається самим "слабким" акумулятором, який буде зношуватися швидше за інших.
Що ж робити?
Є два основних критерії для оцінки ступеня балансування осередків:
1. Вирівнювання напруги на осередках,
2. Вирівнювання заряду в осередках.
Досягати своїх цілей в досягненні цих методів балансування також можна двома способами:
1. Пасивним і
2. Активним.
Пояснимо сказане.
З критеріями балансування все зрозуміло, або ми просто домагаємося рівності напруг на елементах, або яким-небудь чином обчислюємо заряд акумулятора і добиваємося, щоб ці заряди зрівнялися (при цьому напруги можуть і різнитися).
З способами реалізації теж нічого складного. У пасивному методі ми просто переводимо в тепло енергію в найбільш заряджених акумуляторних осередках, до тих пір, поки напруги або заряди в них не зрівняються.
В активному ж способі будь-яким способом перекачуємо заряд з одного осередку в іншу, по можливості з мінімальними втратами. Сучасна схемотехніка легко реалізує такі здібності.
Зрозуміло, що розсіяти простіше, ніж перекачати, а порівняти напруги простіше, ніж порівняти заряди.
Також ці методи можуть застосовуватися як при зарядці, так і при розрядці. Найчастіше, звичайно, балансування проводять при зарядці акумулятора, коли енергії багато і її можна сильно не економити і тому без особливих втрат можна скористатися пасивним розсіюванням "зайвого" електрики.
При розрядці завжди застосовують тільки активну перекачування заряду, але такі системи досить рідкісні, через більшу складність схеми.
Подивимося на практичну реалізацію вищесказаного.
При зарядці, в найпростішому випадку на виході ЗУ ставиться пристрій, який називається "балансиром".
Далі, щоб не складати самому, просто вставлю шматок тексту зі статті з сайту http://www.os-propo.info/content/view/76/60/. Йдеться про зарядку літієвих акумуляторів.
"Найпростіший тип балансира - це обмежувач напруги. Він представляє з себе компаратор, що порівнює напруга на банці LiPo з граничним значенням 4.20 В. По досягненні цього значення відкривається потужний ключ-транзистор, включений паралельно банку LiPo, що пропускає через себе більшу частину струму заряду (1А і більше) і перетворює енергію в тепло. На частку самої банки при цьому дістається вкрай мала частина струму, що, практично, зупиняє її заряд, даючи дозаряда сусіднім. Фактично, вирівнювання напружень на елементах батареї з таким балансиром відбувається тільки в кінці заряду після досягнення елементами порогового значення.
У такій схемі поставлена \u200b\u200bзадача заряду і вирівнювання пари різних паків реально здійсненна. Але такі балансири на практиці бувають тільки саморобними. Всі фірмові мікропроцесорні балансири використовують інший принцип роботи.
Замість того, щоб розсіювати повні струми заряду в кінці, мікропроцесорний балансир постійно контролює напруги на банках і поступово вирівнює їх протягом всього процесу заряду. До банку, зарядженої більше інших, балансир підключає паралельно деякий опір (порядку 50-80 Ом в більшості балансиров), пропускає через себе частину зарядного струму і лише трохи сповільнює заряд цієї банки, які не останалівая його повністю. На відміну від транзистора на радіаторі, здатного взяти на себе основний струм заряду, це опір забезпечує лише невеликий струм балансування - порядку 100мА, а тому такий балансир не вимагає масивних радіаторів. Саме цей струм балансування вказується в технічних характеристиках балансиров і зазвичай становить не більше 100-300мА.
Такий балансир істотно не нагрівається, оскільки процес йде протягом всього заряду, і тепло при невеликих токах встигає розсіюватися без радіаторів. Очевидно, що якщо струм заряду буде істотно вище струму балансування, то при великому розкиді напружень на банках балансир не встигне вирівняти їх до того моменту, як сама заряджена банку досягне порогового напруги."
Кінець цитати.
Прикладом робочої схеми найпростішого балансира можуть бути такі (взято з сайту http://www.zajic.cz/).
Рис.1. Проста схема балансира.
Фактично це потужний стабілітрон, до речі, вельми точний, навантажений на низкоомную навантаження, роль якої тут виконують діоди D2 ... D5. Мікросхема D1 вимірює напругу на плюсі \u200b\u200bі мінусі акумулятора і якщо воно піднімається вище порога, відкриває потужний транзистор T1, пропускаючи через себе весь струм від ЗУ.
Рис.2. Проста схема балансира.
Аналогічно працює і друга схема (Рис.2.), Але в ній все тепло виділяється в транзисторі Т1, який гріється як "чайник" - радіатор видно на зображенні нижче.
На Рис.3 видно, що балансир складається з 3-х каналів, кожен з яких виконаний за схемою Рис.2.
Звичайно, промисловість уже давно освоїла подібні схеми, які випускаються у вигляді закінченої мікросхеми. Їх випускають багато компаній. Як приклад, скористаюся матеріалами статті про методи балансування, опублікованій на сайті "РадіоЛоцман" http://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di\u003d59991, які буду частково змінювати або прибирати, щоб не роздувати статтю.
Цитата:
" Пасивний метод балансування.
Найбільш просте рішення - вирівнювання напруги батарей. Наприклад, мікросхема BQ77PL900, забезпечує захист батарейних блоків з 5-10 послідовно включеними батареями. Мікросхема є функціонально закінчений вузол і може застосовуватися для роботи з батарейним відсіком, як показано на малюнку 4. Порівнюючи напруга банки з пороговим, мікросхема, при необхідності, включає режим балансування для кожної з банок.
Рис.4. Мікросхема BQ77PL900, і другий аналог, де краще видно внутрішній устрій (узятий звідси
http://qrx.narod.ru/bp/bat_v.htm).На Рис. 5 показаний принцип її дії. Якщо напруга будь-якої батареї перевищує заданий поріг, включаються польові транзистори і підключають паралельно осередку акумулятора навантажувальний резистор, через який струм йде в обхід осередку і вже не заряджає її. Решта осередків при цьому продовжують заряджатися.
При падінні напруги, польовика закривається і зарядка може тривати. Таким чином, в кінці зарядки на всіх осередках буде присутній однакову напругу.
При застосуванні алгоритму балансування, що використовує в якості критерію тільки відхилення напруги, можлива неповна балансування через різницю внутрішнього опору батарей (див. Рис. 6.). Справа в тому, що на цьому опорі падає частина напруги коли через акумулятор протікає струм, що вносить додаткову похибку в розкид напружень при заряді.
Мікросхема захисту батарей не може визначити, чим викликаний розбаланс - різної ємністю батарей або відмінністю їх внутрішніх опорів. Тому при такому типі пасивної балансування немає гарантії, що всі батареї виявляться зарядженими на 100%.
У мікросхемі BQ2084 використовується поліпшена версія балансування, також заснована на зміні напруги, але, щоб мінімізувати ефект розкиду внутрішніх опорів BQ2084 здійснює балансування ближче до закінчення процесу заряду, коли величина зарядного струму невелика.
Мал. 5. Пасивний метод, заснований на балансуванні по напрузі.
Мал. 6. Пасивний метод балансування по напрузі.
Мікросхеми сімейства BQ20Zхх, використовують для визначення рівня заряду фірмову технологію Impedance Track, що базується на визначенні стану заряду батарей (СЗБ) і ємності батареї.
У цій технології для кожної батареї обчислюється заряд Qneed, необхідний для повної її зарядки, після чого знаходиться різниця? Q між Qneed всіх батарей. Потім мікросхема включає силові ключі, які розряджають все осередки до рівня найменш зарядженої, до тих пір, поки заряд не зрівняються
Внаслідок того, що різниця внутрішніх опорів батарей не впливає на цей метод, він може застосовуватися в будь-який час, як при при зарядці, так і при розрядці акумулятора.Однак, як уже говорилося вище, при розряді цей метод використовувати нерозумно, тому що енергії завжди не вистачає.
Основна перевага цієї технології - більш точне балансування батарей (див. Рис. 7) в порівнянні з іншими пасивними методами.
Мал. 7. Пасивна балансування, заснована на СЗБ і ємності.
активна балансування
За енергоефективності цей метод перевершує пасивну балансування, тому що для передачі енергії від більш зарядженої осередку до менш зарядженої, замість резисторів використовуються індуктивності і ємності, втрати енергії в яких практично відсутні. Цей метод кращий у випадках, коли потрібно забезпечити максимальний час роботи без підзарядки.
Мікросхема BQ78PL114, вироблена за фірмовою технологією PowerPump, являє собою новітній компонент компанії TI для активної балансування батарей і використовує індуктивний перетворювач для передачі енергії.
PowerPump використовує n-канальний p-канальний польовий транзистори і дросель, який розташований між парою батарей. Схема показана на Рис.8. Польовики і дросель становлять собою понижуючий / підвищувальний перетворювач.
Наприклад, якщо BQ78PL114 визначає, що верхня осередок заряджена більше, ніж нижня, то на виведення PS3 формується сигнал відкриває транзистор Q1 з частотою близько 200 кГц і шпаруватістю близько 30%.
При закритому Q2 виходить стандартна схема понижуючого імпульсного стабілізатора, при цьому внутрішній діод Q2 замикає струм індуктивності під час закритого стану ключа Q1.
При перекачуванні ж з нижньої комірки у верхню, коли відкривається тільки ключ Q2 отримуємо також типову схему, але вже підвищує імпульсного стабілізатора.
Ключі Q1 і Q2, природно, одночасно ніколи відкриватися не повинні.
Мал. 8. Балансування за технологією PowerPump.
Втрати енергії при цьому невеликі і майже вся енергія перетікає з сильно зарядженої в малозаряженную банку. Мікросхема BQ78PL114 реалізує три алгоритму балансування:
- по напрузі на виводах батареї. Цей метод схожий на пасивний метод балансування, описаний вище, але при цьому втрат майже немає;
- по напрузі холостого ходу. У цьому методі компенсується різниця у внутрішніх опорах батарей;
- за станом заряду батареї (заснований на прогнозуванні стану батареї). Метод схожий з тим, який використаний в сімействі мікросхем BQ20Zxx при пасивної балансуванню по СЗБ і ємності батареї. У цьому випадку точно визначається заряд, який необхідно передати від однієї батареї до іншої. Балансування відбувається в кінці заряду. При використанні цього методу досягається найкращий результат (див. Рис. 9.)
Мал. 9. Активна балансування за алгоритмом вирівнювання стану заряду батареї.
Через великих струмів балансування технологія PowerPump набагато ефективніша, ніж звичайна пасивна балансування з розсіюванням енергії. У разі балансування батареї ноутбука струми балансування складають 25 ... 50 мА. Підбираючи значення компонентів можна досягти ефективності балансування в 12-20 разів кращою, ніж при пасивному методі з внутрішніми ключами. Типового значення розбалансування (менше 5%) можна досягти вже за один або два циклу.
Крім того, технологія PowerPump має і інші переваги: \u200b\u200bбалансування може відбуватися при будь-якому режимі роботи - заряд, розряд і навіть тоді, коли батарея, що віддає енергію, має меншу напругу, ніж батарея, яка отримує енергію." (Кінець часткового цитування.)
Продовжимо опис активних способів перекачування заряду з однієї комірки в іншу наступною схемою, яку знайшов в Інтернеті на сайті "HamRadio" http://qrx.narod.ru/bp/bat_v.htm.
Як схеми перекачування заряду використаний не індуктивний, а ємнісний накопичувач. Наприклад, широко відомі, так звані, перетворювачі напруги на комутованих конденсаторах. Одна з масових - це мікросхема ICL7660 (MAX1044 або вітчизняний аналог КР1168ЕП1).
В основному мікросхема використовується для отримання негативного напруги, рівного напрузі її харчування. Однак, якщо негативна напруга на її виході виявиться з якихось причин більше за величиною, ніж позитивне напруга живлення, то мікросхема почне качати заряд "у зворотний бік", забираючи з мінуса, і віддаючи в плюс, тобто вона весь час намагається зрівняти ці два напруги.
Це властивість і використано для балансування двох акумуляторних осередків. Схема такого балансира приведена на Рис.10.
Рис.10. Схема балансира з ємнісний перекачуванням заряду.
Мікросхема з високою частотою підключає конденсатор С1 або до верхнього акумулятора G1, або до нижнього G2. Відповідно С1 буде заряджатися від більш зарядженого і розряджатися в більш розріджене, кожен раз переносячи якусь порцію заряду.
Згодом напруги на акумуляторах стануть однаковими.
Енергія в схемі практично не розсіюється, ККД схему може досягати до 95 ... 98% в залежності від напруги на акумуляторах і вихідного струму, який залежить від частоти перемикання і ємності С1.
При цьому власне споживання мікросхеми становить всього кілька десятків мікроампер, тобто знаходиться нижче рівня саморозряду багатьох акумуляторів, і тому мікросхему можна навіть не відключати від акумулятора і вона буде постійно неспішно виконувати роботу з вирівнювання напруги на осередках.
Реально ток перекачування може досягати 30 ... 40мА, але ККД при цьому знижується. Зазвичай десяток мА. Також напруга живлення може бути від 1.5 до 10В, а це значить, що мікросхема може балансувати як звичайні Ni-Mh пальчики, так і літієві акумулятори.
Практичне зауваження: на Рис.10. показана схема яка балансує акумулятори з напругою менше 3В, тому її шоста ніжка (LV) підключена до виходу 3. Для балансування літієвих акумуляторів з більш високою напругою, висновок 6 потрібно залишити вільним, нікуди не підключати.
Також, цим методом можливо балансувати не тільки два, але і більшу кількість акумуляторів. На Рис.11. показано, як це зробити.
Рис.11. Каскадування мікросхем перекачування заряду.
Ну, і наостанок, ще одне схемне рішення, що реалізує ємнісні передачу заряду від одного акумулятора до іншого.
Якщо в ICL7660 представляла собою мультиплексор, який міг підключати конденсатор С1 тільки до двох джерел, то взявши мультиплексор з великим числом каналів перемикання, (3, 4, 8) можна однією мікросхемою зрівнювати напруги вже на трьох, чотирьох або восьми банках. Причому, банки можуть бути з'єднані як завгодно, як послідовно, так і паралельно. Головне, щоб напруга живлення мікросхеми було вище максимальної напруги на банках.
Схема так званого "оборотного перетворювача напруги", описаного в журналі "Радіо" 1989, № 8, показана на Рис.12.
Рис.12. Оборотний перетворювач напруги в якості балансира на мультиплексоре 561КП1 ..
До вирівнюючому пристрою може бути підключено до чотирьох елементів. Конденсатор С2 по черзі підключається до різних елементів, забезпечуючи перекачування енергії цих елементів і вирівнювання напруги на них
Число елементів в батареї може бути зменшено. У цьому випадку замість виключених елементів досить підключити конденсатор ємністю 10..20мкФ.
Струм балансування такого джерела дуже малий до 2 мА. Але так як він працює постійно, не відключаючи від акумуляторів, то своє завдання - зрівнювання зарядів осередків, він виконує.
На закінчення хочу зауважити, що сучасна елементна база дозволяє виконувати балансування осередків складеного акумулятора практично без втрат і вже досить проста, щоб перестати бути чимось "крутим" і недоступним.
І тому радіоаматори, конструює пристрою на акумуляторах, вважаю, варто задуматися про перехід на активні методи перекачування енергії між банками в батареї, нехай хоча б "по-старому", орієнтуючись на рівність напруг між акумуляторними осередками, а не зарядів в них.
Всі статті на сайті дозволені до копіювання, але з обов'язковим зазначенням посилання на нас.
Напевно, кожен радіоаматор стикався з проблемою, підключаючи літієві акумулятори послідовно, помічав що один сідати швидко а інший ще цілком тримає заряд, але з за іншого судна, що сіло вся батарея не видає потрібної напруги. Це відбувається від того що при зарядці всього блоку батарей, вони заряджаються не рівномірно, і частина батарей набирають повну ємність а частина немає. Це призводить не тільки до швидкого розряду, а й до виходу з ладу окремих елементів, з постійну не до зарядки.
Виправити проблему досить просто, на кожен акумуляторний елемент потрібен так званий балансир, пристрій який після повної зарядки батареї блокує її подальший перезаряд, і керуючим транзистором обводить зарядний струм мимо елемента.
Схема балансира досить проста, зібрана на прецизійному керованому стабілітроні TL431A, і транзисторі прямий провідності BD140.
Після довгих експериментів схема трохи змінилася, в місце резисторів було встановлено 3 послідовно включених діода 1N4007, працювати балансир став як на мене стабільніше, діоди при зарядці відчутно гріються, це слід враховувати при розведенні плати.
Принцип роботи дуже простий, поки напруга на елементі менше 4,2 вольта, йде зарядка, керований стабілітрон і транзистор закриті і не впливають на процес зарядки. Як тільки напруга досягне 4,2 вольта, стабілітрон починає відкривати транзистор, який через резистори сумарним опором 4 Ома шунтирует акумулятор, тим самим не даючи напрузі піднятися вище верхнього порогу 4,2 вольта, і дає можливість зарядитися іншим акумуляторів. Транзистор з резисторами спокійно пропускає струм близько 500 мА, при цьому він нагрівається градусів до 40-45. Як тільки на балансирі загорівся світлодіод акумулятор який до нього підключений повністю заряджений. Тобто, якщо у вас з'єднане 3 акумулятора, то закінченням заряду потрібно вважати загоряння світлодіодів на всіх трьох балансирах.
Налаштування дуже проста, подаємо на плату (без акумулятора) напруга 5 вольт через резистор приблизно 220 Ом, і міряємо на платі напруга, воно повинно бути 4,2 вольта, якщо воно відрізняється то підбираємо резистор 220 кОм в невеликих межах.
Напруга для зарядки потрібно подавати приблизно на 0,1-0,2 вольта більше ніж напруга на кожному елементі в зарядженому стані, приклад: у нас 3 послідовно з'єднаних акумулятора по 4,2 вольта в зарядженому стані, сумарна напруга 12,6 вольта. 12,6 + 0,1 + 0,1 + 0,1 \u003d 12,9 вольта. Також слід обмежить струм заряду на рівні 0,5 А.
Як варіант стабілізатора напруги і струму можна використовувати мікросхему LM317, включення стандартне з даташіта, схема виглядає наступним чином.
Трансформатор потрібно вибирати з розрахунку - напруга зарядженої батареї + 3 вольта по перерві, для коректної роботи LM317. Приклад у вас батарея 12,6 вольта + 3 вольт \u003d трансформатор потрібен 15-16 вольт змінної напруги.
Так як LM317 лінійний регулятор, і падіння напруги на ньому перетвориться в тепло, обов'язково встановлюємо її на радіатор.
Тепер трохи про те як розрахувати дільник R3-R4 для стабілізації напруги, А дуже просто за формулою R3 + R4 \u003d (Vo / 1.25-1) * R2, Величина Vo - це напруга закінчення заряду (максимальна вихідна після стабілізатора).
Приклад: нам потрібно отримати на виході 12,9 вольта для 3-х. батарей з балансирами. R3 + R4 \u003d (12.9 / 1.25-1) * 240 \u003d 2476,8 Ом. що приблизно дорівнює 2,4 кОм + у нас стоїть підлаштування резистор, для точного підстроювання (470 Ом), що дозволить нам, без проблем встановити розрахункове вихідна напруга.
Тепер розрахунок вихідного струму, за нього відповідає резистор Ri, формула проста Ri \u003d 0.6 / Iз, Де Iз - максимальний струм заряду. Приклад нам потрібен струм 500 мА, Ri \u003d 0.6 / 0,5 А \u003d 1,2 Ом. Слід враховувати, що через даний резистор тече зарядний струм, тому потужність його варто брати 2 Вт. Ось і все, плати я не викладаю, вони будуть коли я зберу зарядний пристрій з балансиром для свого металошукача.
Якщо в минулі роки найбільш цікаві вітчизняні технологічні новини були переважно пов'язані з програмним забезпеченням, то в 2019 р багато цікавого відбувалося в області апаратного. Тим більше, що держава рішуче взялася за імпортозаміщення, і не тільки софтверний.
Держоргани в 2019 році фактично угробили «Т-платформи»: компанія в агонії, «80% співробітників звільнилися», вимкнений сайт
До невичерпний потік проблем компанії «Т-платформи», чий засновник і гендиректор знаходиться під вартою, додалося масштабне скорочення штату. Організації не вистачає грошей не тільки на зарплати, а й, можливо, навіть на підтримку корпоративного сайту, пише CNews.
«Ростех» хоче створити російські чіпи для Bluetooth, Wi-Fi, NFC і Інтернету речей
«Ростех» пропонує розробити в Росії чіпи для бездротових технологій Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, NFC, LPWAN, NB-IoT і Thread. Також мають з'явитися власні системи на кристалі для інтернету речей і базові станції LPWAN. Загальні інвестиції в розвиток інтернету речей в Росії до 2030 р складуть більше 200 млрд руб.
«Касперський» працює над першим в Росії чіпом для прискорення штучного інтелекту
«Лабораторія Касперського» підписала угоду про стратегічну співпрацю з розробником першого в Росії нейроморфного процесора для апаратного прискорення роботи систем зі штучним інтелектом. Чіп дозволить локально обробляти великі обсяги даних і дасть можливість нейромереж дообучаться в процесі роботи.
Росії потрібен «Мир», бажано, весь: в Росії зобов'яжуть встановлювати на смартфони Mir Pay замість Apple Pay і Google Pay
«Известия» повідомляють про те, що Федеральна антимонопольна служба (ФАС) розглядає можливість зробити сервіс Mir Pay обов'язковим додатком для попереднього встановлення на продаваної в Росії електроніці. Судячи з тенденцій останнього року, подібна ініціатива повинна бути схвалена владою країни.
Незапуск майже половини супутників в Роскосмосі пояснили санкціями по радіаційно-стійким мікросхем і неготовністю OneWeb
«Роскосмос» не виконав 45 запусків в основному через неготовність космічних апаратів компанії OneWeb і Міноборони, розповів генеральний директор російської корпорації Дмитро Рогозін, коментуючи заяву віце-прем'єра Юрія Борисова про те, що в цьому році космічні пускові програми Росії виконані «трохи більше ніж на 50 відсотків ». Про це повідомляє ТАСС.
