Echilibrator de casă pentru baterii li-ion. Caracteristici de încărcare a bateriilor seriale

Atunci când lucrați la unele modele alimentate de o sursă de energie autonomă, a apărut întrebarea cu privire la alegerea acesteia din urmă.

După părerea mea, bateriile LI-ION sunt cele mai bune disponibile, mai ales că am un anumit număr de cutii neprotejate de la bateriile de laptop. Dar cu ei apare o problemă bine-cunoscută - algoritmul lor complex de încărcare, dacă nu este urmat, bateria este subîncărcată în mod constant și se va eșua rapid, iar dacă este supraîncărcată, se va întâmpla același lucru, dar cu distrugere activă. O supraîncărcare bruscă apare atunci când tensiunea de pe elementul încărcat o depășește pe cea necesară cu 1-2 sutimi de volți; este aproape imposibil de urmărit, așa că producătorii recomandă limitatoare automate.

Există soluții și dispozitive gata făcute în aceste scopuri, atât atașamente la încărcătoarele pentru baterii neprotejate, cât și cele încorporate în baterie.

În general, bateriile neprotejate necesită un echilibrator - un limitator de tensiune de încărcare și protecție împotriva supradescărcării. Nu are rost să fac încă multe dispozitive mici pentru fiecare cutie, așa că am decis să fac un atașament pentru încărcător.

Cehii au găsit o soluție interesantă și simplă. Aceasta este o diodă zener puternică care funcționează la limita de tensiune pentru element. Repetabilitatea circuitului este excelentă, cu piese bune cunoscute.

Diagrama unui modul.

Echilibratorul este alcătuit din trei module independente identice și este conceput pentru a încărca o baterie cu o celulă, o baterie de două sau trei baterii conectate în serie.

Încărcarea unui Li-ION elementul este posibil cu tensiuni diferite, balansierul servește și ca divizor de tensiune dacă încărcătorul este proiectat pentru un număr mai mare de elemente.

De asemenea, la încărcarea a două celule consecutive de la tensiuni diferite

Încărcare baterie cu trei celule. Pentru 4 sau mai multe cutii, cred că soluția este clară - creșterea numărului de module din circuit.

Tip de limitator finit vândut de E-Fly.

Ce sa întâmplat cu mine. Cu un astfel de radiator, la încărcarea mai multor baterii conectate în paralel cu un curent de până la 1-3 amperi, sau dacă există o diferență foarte mare în capacitatea elementelor la sfârșitul încărcării, nu trebuie să vă faceți griji pentru sănătatea tranzistorilor.

Cu panou de protecție ridicat.

Atunci când sunt proiectate fără radiatoare, tranzistoarele pot rezista la curenți de până la 0,5 A; la curenți mari (până la 3 Amperi), este necesară o bună disipare a căldurii.

Încălzirea tranzistoarelor are loc numai când bateria atinge tensiunea limită de încărcare, când tensiunea în exces este stinsă de rezistența tranzistorului deschis. Acesta este principiul protecției la supraîncărcare. Acest lucru este foarte convenabil când se încarcă o baterie de serie din celule încărcate neuniform. Când tensiunea limită a elementului este atinsă, tranzistorul se deschide și curentul principal trece pe lângă baterie; alte celule ale bateriei care nu au atins încă încărcarea finală continuă să se încarce. Bateria deconectată în acest fel continuă să fie încărcată cu un curent foarte scăzut de tensiune stabilizată (încărcare continuă). Când protecția tuturor modulelor este declanșată, încărcarea este finalizată condiționat și sistemul poate fi oprit; pentru un dispozitiv simplu, o astfel de muncă este destul de decentă.

Setări

Pragul de răspuns al limitatorului este de 4.200 volți; la configurarea inițială a dispozitivului, trebuie să ajustați această valoare cu mare precizie.

Dispozitivul fără baterii conectate este alimentat cu tensiune de la o sursă de alimentare, un încărcător cu un limitator de curent în limita 0,15-1A. Tensiunea poate fi furnizată fie unui modul separat de 4,5-5 volți, fie întregului circuit 13,5-15 volți, iar folosind o rezistență de reglare în fiecare modul setăm pragul de aprindere a LED-ului la 4,16 volți, controlând tensiunea la bornele de ieșire. Toate modulele trebuie ajustate la același prag cu o precizie de 0,001 volți.

Chiar și voltmetrele noi, dar ieftine și alte instrumente combinate au erori, acest lucru trebuie luat în considerare. Utilizați o sursă de energie stabilizată cu o filtrare bună. Incarcatorul pentru care este destinat acest limitator trebuie sa aiba si o functie de limitare a curentului, un filtru de iesire bun si sa fie proiectat pentru o tensiune egala cu tensiunea totala a bateriei bateriilor incarcate + 1-3 volti. Dacă intenționați să utilizați acest dispozitiv ca echilibrator pentru nivelarea cutiilor cu un încărcător de baterie gata făcut, în care tensiunea unei încărcări complete este deja controlată automat cu oprirea ulterioară, trebuie să aflați pragul acestei opriri și să reglați limitatorul. la încărcătorul existent, poate fi de 4,10 - 4,19 volți sau ceva de genul ăsta.

Am ajustat pragul de răspuns astfel:

Am conectat în serie o sursă de alimentare de laborator, un bec auto de 12 volți și 1 amper ca limitator de curent și limitatorul în sine. Am aplicat o tensiune de 15 volți și, măsurând tensiunea la ieșirea modulului cu un multimetru prin reglarea trimmerului, am realizat o citire de 4,16 volți pe fiecare modul, întrucât nu aveam la îndemână un aparat mai precis și sursa de alimentare are o anumită ondulație de tensiune la ieșire, în ciuda tuturor filtrelor. Această sursă de alimentare servește drept încărcător.

În locul tranzistorilor puternici indicați, puteți folosi KT818, pinout-ul lor este ușor diferit și fără a modifica placa de circuit imprimat, acestea pot fi instalate din lateralul pistelor, lipite ca carcase DPAK sau „cu fața” în direcția opusă.

Placă de circuit imprimat în format Sprint-layout 6.0, faceți o oglindă atunci când imprimați. Numerele piesei poziționale sunt indicate în scoarță.

Bateriile cu litiu (Li-Io, Li-Po) sunt cele mai populare surse reîncărcabile de energie electrică în acest moment. Bateria cu litiu are o tensiune nominală de 3,7 Volți, care este indicată pe carcasă. Cu toate acestea, o baterie încărcată 100% are o tensiune de 4,2 V, iar una descărcată „la zero” are o tensiune de 2,5 V. Nu are rost să descărcați bateria sub 3 V, în primul rând, se va deteriora și, în al doilea rând, în intervalul de la 3 la 2,5 Furnizează doar câteva procente din energie bateriei. Astfel, intervalul de tensiune de funcționare este de 3 – 4,2 volți. Puteți urmări selecția mea de sfaturi pentru utilizarea și depozitarea bateriilor cu litiu în acest videoclip

Există două opțiuni pentru conectarea bateriilor, în serie și în paralel.

La o conexiune în serie, se însumează tensiunea de pe toate bateriile, atunci când o sarcină este conectată, din fiecare baterie curge un curent egal cu curentul total din circuit; în general, rezistența de sarcină stabilește curentul de descărcare. Ar trebui să-ți amintești asta de la școală. Acum vine partea distractivă, capacitatea. Capacitatea ansamblului cu această conexiune este destul de egală cu capacitatea bateriei cu cea mai mică capacitate. Să ne imaginăm că toate bateriile sunt încărcate 100%. Uite, curentul de descărcare este același peste tot, iar bateria cu cea mai mică capacitate se va descărca prima, asta e cel puțin logic. Și de îndată ce este descărcat, nu va mai fi posibilă încărcarea acestui ansamblu. Da, bateriile rămase sunt încă încărcate. Dar dacă continuăm să eliminăm curentul, bateria noastră slabă va începe să se descarce excesiv și să cedeze. Adică, este corect să presupunem că capacitatea unui ansamblu conectat în serie este egală cu capacitatea bateriei celei mai mici sau cele mai descărcate. De aici concluzionăm: pentru a asambla o baterie de serie, în primul rând, trebuie să folosiți baterii de capacitate egală, iar în al doilea rând, înainte de asamblare, toate trebuie încărcate în mod egal, cu alte cuvinte, 100%. Există așa ceva numit BMS (Battery Monitoring System), poate monitoriza fiecare baterie din baterie și, de îndată ce una dintre ele este descărcată, deconectează întreaga baterie de la sarcină, despre asta vom discuta mai jos. Acum, în ceea ce privește încărcarea unei astfel de baterii. Trebuie să fie încărcat cu o tensiune egală cu suma tensiunilor maxime de pe toate bateriile. Pentru litiu este de 4,2 volți. Adică încărcăm o baterie de trei cu o tensiune de 12,6 V. Vezi ce se întâmplă dacă bateriile nu sunt aceleași. Bateria cu cea mai mică capacitate se va încărca cel mai rapid. Dar restul nu au încărcat încă. Și bateria noastră săracă se va prăji și se va reîncărca până când restul se va încărca. Permiteți-mi să vă reamintesc că litiul nu-i place prea mult descărcarea excesivă și se deteriorează. Pentru a evita acest lucru, amintiți-vă de concluzia anterioară.

Să trecem la conexiunea paralelă. Capacitatea unei astfel de baterii este egală cu suma capacităților tuturor bateriilor incluse în ea. Curentul de descărcare pentru fiecare celulă este egal cu curentul total de sarcină împărțit la numărul de celule. Adică, cu cât mai mult Akum într-un astfel de ansamblu, cu atât poate furniza mai mult curent. Dar un lucru interesant se întâmplă cu tensiunea. Dacă colectăm baterii care au tensiuni diferite, adică aproximativ vorbind, încărcate în procente diferite, atunci după conectare vor începe să facă schimb de energie până când tensiunea pe toate celulele devine aceeași. Concluzionăm: înainte de asamblare, bateriile trebuie încărcate din nou în mod egal, altfel, atunci când sunt conectate, vor curge curenți mari, iar bateria descărcată va fi deteriorată și, cel mai probabil, poate chiar să ia foc. În timpul procesului de descărcare, bateriile schimbă și energie, adică dacă una dintre cutii are o capacitate mai mică, celelalte nu îi vor permite să se descarce mai repede decât ei înșiși, adică într-un ansamblu paralel puteți folosi baterii cu capacități diferite. . Singura excepție este funcționarea la curenți mari. Pe diferite baterii sub sarcină, tensiunea scade diferit și curentul va începe să curgă între bateriile „puternice” și „slabe” și nu avem deloc nevoie de acest lucru. Și același lucru este valabil și pentru încărcare. Puteți încărca în siguranță bateriile de diferite capacități în paralel, adică nu este necesară echilibrarea, ansamblul se va echilibra singur.

În ambele cazuri luate în considerare, trebuie respectate curentul de încărcare și curentul de descărcare. Curentul de încărcare pentru Li-Io nu trebuie să depășească jumătate din capacitatea bateriei în amperi (baterie de 1000 mAh - încărcare 0,5 A, baterie 2 Ah, încărcare 1 A). Curentul maxim de descărcare este de obicei indicat în fișa de date (TTX) a bateriei. De exemplu: 18650 baterii de laptopuri și smartphone-uri nu pot fi încărcate cu un curent care depășește 2 capacități a bateriei în Amperi (exemplu: o baterie de 2500 mah, ceea ce înseamnă că maximul pe care trebuie să îl luați de la acesta este 2,5 * 2 = 5 Amperi). Dar există baterii cu curent mare, unde curentul de descărcare este clar indicat în caracteristici.

Caracteristici de încărcare a bateriilor folosind module chinezești

Modul standard de încărcare și protecție achiziționat pentru 20 de ruble pentru baterie cu litiu ( link către Aliexpress)
(poziționat de vânzător ca modul pentru o cutie 18650) poate și va încărca orice baterie cu litiu, indiferent de formă, dimensiune și capacitate la tensiunea corectă de 4,2 volți (tensiunea unei baterii complet încărcate, la capacitate). Chiar dacă este un pachet uriaș de 8000mah cu litiu (desigur că vorbim despre o celulă de 3,6-3,7v). Modulul oferă un curent de încărcare de 1 amper, aceasta înseamnă că pot încărca în siguranță orice baterie cu o capacitate de 2000mAh și mai mult (2Ah, ceea ce înseamnă că curentul de încărcare este jumătate din capacitatea, 1A) și, în consecință, timpul de încărcare în ore va fi egal cu capacitatea bateriei în amperi (de fapt, puțin mai mult, o oră și jumătate până la două pentru fiecare 1000 mah). Apropo, bateria poate fi conectată la sarcină în timpul încărcării.

Important! Dacă doriți să încărcați o baterie de capacitate mai mică (de exemplu, o cutie veche de 900 mAh sau un pachet mic de litiu de 230 mAh), atunci curentul de încărcare de 1 A este prea mare și ar trebui redus. Acest lucru se face prin înlocuirea rezistenței R3 pe modul conform tabelului atașat. Rezistorul nu este neapărat smd, cel mai obișnuit va face. Permiteți-mi să vă reamintesc că curentul de încărcare ar trebui să fie jumătate din capacitatea bateriei (sau mai puțin, nu e mare lucru).

Dar dacă vânzătorul spune că acest modul este pentru o cutie de 18650, poate încărca două cutii? Sau trei? Ce se întâmplă dacă trebuie să asamblați o bancă de alimentare încăpătoare din mai multe baterii?
POATE SA! Toate bateriile cu litiu pot fi conectate în paralel (toate plusurile la plusuri, toate minusurile la minusuri) INDIFERENT DE CAPACITATE. Bateriile lipite în paralel mențin o tensiune de funcționare de 4,2v și capacitatea lor se adună. Chiar dacă iei o cutie la 3400mah și a doua la 900, vei primi 4300. Bateriile vor funcționa ca o singură unitate și se vor descărca proporțional cu capacitatea lor.
Tensiunea într-un ansamblu PARALEL este ÎNTOTDEAUNA ACEȘI LA TOATE BATERIILE! Și nicio baterie nu se poate descărca fizic în ansamblu înaintea celorlalte; aici funcționează principiul vaselor comunicante. Cei care susțin contrariul și spun că bateriile cu o capacitate mai mică se vor descărca mai repede și vor muri sunt confundați cu asamblarea în SERIE, le scuipă în față.
Important!Înainte de a se conecta între ele, toate bateriile trebuie să aibă aproximativ aceeași tensiune, astfel încât în ​​momentul lipirii, curenții de egalizare să nu circule între ele; aceștia pot fi foarte mari. Prin urmare, cel mai bine este să încărcați pur și simplu fiecare baterie separat înainte de asamblare. Desigur, timpul de încărcare al întregului ansamblu va crește, deoarece utilizați același modul de 1A. Dar poți pune în paralel două module, obținând un curent de încărcare de până la 2A (dacă încărcătorul tău poate oferi atât de mult). Pentru a face acest lucru, trebuie să conectați toate terminalele similare ale modulelor cu jumperi (cu excepția Out- și B+, acestea sunt duplicate pe plăci cu alte nicheluri și vor fi deja conectate oricum). Sau puteți cumpăra un modul ( link către Aliexpress), pe care microcircuitele sunt deja în paralel. Acest modul este capabil să se încarce cu un curent de 3 Amperi.

Îmi pare rău pentru lucrurile evidente, dar oamenii încă devin confuzi, așa că va trebui să discutăm despre diferența dintre conexiunile paralele și seriale.
PARALEL conexiunea (toate plusurile la plusuri, toate minusurile la minusurile) menține tensiunea bateriei de 4,2 volți, dar crește capacitatea prin adunarea tuturor capacităților împreună. Toate power bank-urile folosesc conexiunea paralelă a mai multor baterii. Un astfel de ansamblu poate fi încă încărcat de pe USB, iar tensiunea este ridicată la o ieșire de 5v printr-un convertor boost.
CONSISTENT conexiunea (fiecare plus la minus al bateriei ulterioare) dă o creștere multiplă a tensiunii unei bănci încărcate 4,2V (2s - 8,4V, 3s - 12,6V și așa mai departe), dar capacitatea rămâne aceeași. Dacă sunt utilizate trei baterii de 2000 mAh, atunci capacitatea de asamblare este de 2000 mAh.
Important! Se crede că pentru asamblarea secvențială este strict necesar să se folosească numai baterii de aceeași capacitate. De fapt, acest lucru nu este adevărat. Puteți folosi altele diferite, dar apoi capacitatea bateriei va fi determinată de cea mai MICĂ capacitate din ansamblu. Adăugați 3000+3000+800 și obțineți un ansamblu de 800mah. Apoi, specialiștii încep să cânte că bateria mai puțin încăpătoare se va descărca mai repede și va muri. Dar nu contează! Regula principală și cu adevărat sacră este că pentru asamblarea secvențială este întotdeauna necesară utilizarea unei plăci de protecție BMS pentru numărul necesar de conserve. Acesta va detecta tensiunea pe fiecare celulă și va opri întregul ansamblu dacă unul se descarcă mai întâi. În cazul unei bănci de 800, se va descărca, BMS-ul va deconecta sarcina de la baterie, descărcarea se va opri și încărcarea reziduală de 2200mah pe băncile rămase nu va mai conta - trebuie să încărcați.

Placa BMS, spre deosebire de un singur modul de încărcare, NU ESTE un încărcător secvenţial. Necesar pentru încărcare sursa configurată a tensiunii și curentului necesar. Guyver a făcut un videoclip despre asta, așa că nu vă pierdeți timpul, urmăriți-l, este vorba despre asta cât mai detaliat posibil.

Este posibil să încărcați un ansamblu în lanț prin conectarea mai multor module de încărcare individuale?
De fapt, în anumite ipoteze, este posibil. Pentru unele produse de casă, s-a dovedit o schemă care utilizează module individuale, de asemenea conectate în serie, dar FIECARE modul are nevoie de propria SURSA DE ALIMENTARE SEPARĂ. Dacă încărcați 3 secunde, luați trei încărcătoare de telefon și conectați fiecare la un modul. Când utilizați o singură sursă - scurtcircuit de putere, nimic nu merge. Acest sistem funcționează și ca protecție pentru ansamblu (dar modulele sunt capabile să livreze nu mai mult de 3 amperi) Sau pur și simplu încărcați ansamblul unul câte unul, conectând modulul la fiecare baterie până la încărcarea completă.

Indicator de încărcare a bateriei

O altă problemă presantă este să știm cel puțin aproximativ cât de multă încărcare rămâne pe baterie pentru a nu se epuiza în cel mai crucial moment.
Pentru ansamblurile paralele de 4,2 volți, cea mai evidentă soluție ar fi achiziționarea imediată a unei plăci de power bank gata făcută, care are deja un afișaj care arată procentele de încărcare. Aceste procente nu sunt foarte precise, dar totuși ajută. Prețul de emisiune este de aproximativ 150-200 de ruble, toate sunt prezentate pe site-ul Guyver. Chiar dacă nu construiești un power bank, ci altceva, această placă este destul de ieftină și mică pentru a se potrivi într-un produs de casă. În plus, are deja funcția de a încărca și de a proteja bateriile.
Există indicatoare miniaturale gata făcute pentru una sau mai multe conserve, 90-100 de ruble
Ei bine, cea mai ieftină și populară metodă este utilizarea unui convertor de amplificare MT3608 (30 de ruble), setat la 5-5,1v. De fapt, dacă faci o bancă de alimentare folosind orice convertor de 5 volți, atunci nici măcar nu trebuie să cumperi nimic suplimentar. Modificarea constă în instalarea unui LED roșu sau verde (alte culori vor funcționa la o tensiune de ieșire diferită, de la 6V și mai mare) printr-un rezistor de limitare a curentului de 200-500 ohmi între borna pozitivă de ieșire (aceasta va fi un plus) și borna pozitivă de intrare (pentru un LED acesta va fi un minus). Ai citit bine, între două plusuri! Faptul este că atunci când convertorul funcționează, se creează o diferență de tensiune între plusuri; +4,2 și +5V dau reciproc o tensiune de 0,8V. Când bateria este descărcată, tensiunea acesteia va scădea, dar ieșirea de la convertor este întotdeauna stabilă, ceea ce înseamnă că diferența va crește. Și când tensiunea de pe bancă este de 3,2-3,4V, diferența va atinge valoarea necesară pentru a aprinde LED-ul - începe să arate că este timpul să se încarce.

Cum se măsoară capacitatea bateriei?

Suntem deja obișnuiți cu ideea că pentru măsurători ai nevoie de un Imax b6, dar costă și este redundant pentru majoritatea radioamatorilor. Dar există o modalitate de a măsura capacitatea unei baterii de 1-2-3 cutii cu suficientă precizie și ieftin - un simplu tester USB.

Desigur, taxă separată. Dar asta este doar pentru cazul meu specific.

De multe ori trebuie să lucrați pe teren fără o rețea; o șurubelniță este întotdeauna la îndemână. Bateriile erau deja vechi și trebuiau îmbunătățite. Am scuturat NiCd-urile moarte din cartușele șurubelnițelor și le-am îndesat în ambele carcase LiPo, fiecare ținând 5 cutii. Este o gafă, dar trebuie să o încărcați și pe teren sau în mașină și este indicat să o încărcați cu echilibrare, pentru că toate cele 5 cutii din fiecare cont se comportă diferit, ceea ce este afectat de ketai. Echilibrarea în timpul încărcării se poate face în diferite moduri, există nenumărate moduri. Cel mai simplu este să frânezi cutiile reîncărcate cu o sarcină și să le transferi la căldură. Acesta este ceea ce face desktop-ul IMAX B6, dar nu îmi place că durează mult timp pentru a încărca întreaga baterie când echilibrarea este activată.

Mi-am dat seama și m-am gândit că cel mai simplu mod în ceea ce privește designul circuitului ar fi să încărc fiecare celulă din baterie separat. Cumva, în timp ce căutam pe Google metode de echilibrare, am dat peste o idee similară:

„Nenorociți trișori... Când mă gândeam la asta, aveam de gând să construiesc o grămadă de DCDC-uri în care tensiunea fiecărui contact este controlată individual => fiecare celulă ar putea fi încărcată cu un plan de încărcare individual. Aparent, acest lucru este prea complex. "

Dar mi s-a parut mai putin complicat: facem un DC-DC cu 5 iesiri si atasam la fiecare cate un microcircuit incarcator, dintre care exista o legiune pentru Li-Ion! Și, m-am gândit, ar trebui să fie mai puțină căldură: nu este nevoie să încetiniți băncile! (Da, chiar acum, mikruh-urile care se încarcă se încălzesc ca niște nenorociți!)

Iată o diagramă desenată:

Circuitul este simplu, singura problemă a fost cu alegerea tranzistorului. Cu un gest larg, am conectat mai întâi IRLS3034, a cărui capacitate de declanșare era prea mare pentru driverul LM3478, așa că a trebuit să instalez ceva mai puțin strigător. Pentru fiecare canal - un STC4054G, o opțiune ieftină care satisface sarcina. Iată placa asamblată, întinsă într-un singur strat:

Producătorul cipului de încărcare STC4054G recomandă să faceți urmele de pe placă cât mai groase posibil și, dacă este posibil, să folosiți poligoane pe ambele părți ale plăcii pentru disiparea căldurii. Nu l-am ascultat pe idiot, dar degeaba: mikruhi-urile se încălzesc așa cum ar trebui, chiar și cu curentul de încărcare setat la 400 mA pe cutie.
Și din alt unghi:

Încărcări și încălzire, infecție:

Ei bine, dacă se încălzește, trebuie să fie răcit. Am selectat o carcasă convenabilă din aluminiu, am găurit capacul pentru conectori, elemente de fixare și LED-uri. Găuri rotunde - cu un tăietor rotund, dreptunghiulare - cu unul dreptunghiular)

Asamblat și gata de navigare:

A fost o idee să-l vopsesc în negru, dar eram prea leneș. Și asta este răsfăț - acest arici este sortit să trăiască în mașina sub picioarele lui, mai aproape de brichetă.

Data viitoare mă voi gândi la echilibru. Îmi place foarte mult ideea unui transformator Robinhood care ia de la băncile bogate și îl dă băncilor sărace într-o baterie. Se pare că eficiența este mai mare și că există mai puțină căldură. Dar din nou, bateriile bogate sunt mulse înainte și înapoi până când cele sărace se umplu; Asta nu este foarte bine, nu-i așa?

UPD:În funcție de parametrii și valorile nominale ale transformatorului. Transformatorul bobinat pe un miez nu foarte bun, ce era la indemana, 2 x MP140-1, KP19x11x4.8. Primarul are 21 de spire de 0,35 sârmă, secundarul este simultan de 11 spire de 0,51 sârmă. Setarea frecvenței R1C1 - la ~100 kHz, 4,7 kOhm/0,1 µF. Divizorul de feedback R2R3 este de 21 kOhm/8,2 kOhm. R4 - 75 kOhm, shunt R5R6 - 0,1 Ohm fiecare (total 0,05 Ohm). VD1 - SMBJ15, VD2 - SM4005. VD4 este un fel de Schottky de la 1 A, C5 - 330 µF x 25V, VD8 - 5V1 diodă zener, C10 - 0,1 µF. R7 - 470 Ohm, R12 - 2 kOhm, care dă aproximativ 400 mA.

Cu siguranță, fiecare radioamator a întâmpinat o problemă la conectarea bateriilor cu litiu în serie, a observat că una se termină repede, iar cealaltă încă ține încărcare, dar din cauza celeilalte, întreaga baterie nu produce tensiunea necesară. Acest lucru se întâmplă deoarece la încărcarea întregului pachet de baterii, acestea nu sunt încărcate uniform, iar unele baterii câștigă capacitate maximă, în timp ce altele nu. Acest lucru duce nu numai la descărcarea rapidă, ci și la defectarea elementelor individuale din cauza încărcării insuficiente constante.
Remedierea problemei este destul de simplă; fiecare celulă a bateriei necesită un așa-numit echilibrator, un dispozitiv care, după ce bateria este complet încărcată, blochează reîncărcarea ulterioară a acesteia și folosește un tranzistor de control pentru a trece curentul de încărcare dincolo de celulă.
Circuitul de echilibrare este destul de simplu, asamblat pe o diodă zener controlată cu precizie TL431A și un tranzistor cu conducție directă BD140.

Uneori este nevoie să încărcați o baterie Li-Ion formată din mai multe celule conectate în serie. Spre deosebire de bateriile Ni-Cd, bateriile Li-Ion necesită un sistem de control suplimentar care va monitoriza uniformitatea încărcării lor. Încărcarea fără un astfel de sistem va deteriora mai devreme sau mai târziu celulele bateriei, iar întreaga baterie va fi ineficientă și chiar periculoasă.

Echilibrarea este un mod de încărcare care controlează tensiunea fiecărei celule individuale din baterie și nu permite ca tensiunea de pe acestea să depășească un nivel setat. Dacă una dintre celule se încarcă înaintea celorlalte, echilibratorul preia energia în exces și o transformă în căldură, împiedicând depășirea tensiunii de încărcare a unei anumite celule.

Pentru bateriile Ni-Cd nu este nevoie de un astfel de sistem, deoarece fiecare celulă a bateriei nu mai primește energie atunci când atinge tensiunea sa. Un semn al unei sarcini Ni-Cd este o creștere a tensiunii până la o anumită valoare, urmată de o scădere cu câteva zeci de mV și o creștere a temperaturii, deoarece excesul de energie se transformă în căldură.

Înainte de încărcare, Ni-Cd trebuie să fie complet descărcat, altfel apare un efect de memorie, care va duce la o scădere vizibilă a capacității și poate fi restabilit doar prin mai multe cicluri complete de încărcare/descărcare.

Cu bateriile Li-Ion este adevărat opusul. Descărcarea la tensiuni prea scăzute provoacă degradare și deteriorare permanentă cu rezistență internă crescută și capacitate scăzută. De asemenea, încărcarea cu ciclu complet uzează bateria mai repede decât în ​​modul de reîncărcare. O baterie Li-Ion nu prezintă simptome de încărcare precum o baterie Ni-Cd, astfel încât încărcătorul nu poate detecta când este complet încărcat.

Li-Ion este de obicei încărcat folosind metoda CC/CV, adică, în prima etapă de încărcare, este setat un curent constant, de exemplu, 0,5 C (jumătate din capacitate: pentru o baterie cu o capacitate de 2000 mAh, curentul de încărcare va fi de 1000 mA). Apoi, când se atinge tensiunea finală furnizată de producător (de exemplu, 4,2 V), încărcarea este continuată la o tensiune stabilă. Și când curentul de încărcare scade la 10..30 mA, bateria poate fi considerată încărcată.

Dacă avem o baterie de baterii (mai multe baterii conectate în serie), atunci încărcăm, de regulă, doar prin bornele de la ambele capete ale întregului pachet. În același timp, nu avem nicio modalitate de a controla nivelul de încărcare al legăturilor individuale.

Este posibil ca unul dintre elemente să aibă o rezistență internă mai mare sau o capacitate puțin mai mică (ca urmare a uzurii bateriei), și să ajungă la o tensiune de încărcare cu 4,2 V mai rapid decât celelalte, în timp ce celelalte vor avea doar 4,1 V B și întreaga baterie nu va afișa încărcarea completă.

Când tensiunea bateriei atinge tensiunea de încărcare, este posibil ca celula slabă să fie încărcată la 4,3 V sau chiar mai mult. Cu fiecare astfel de ciclu, un astfel de element se va uza din ce în ce mai mult, deteriorându-și parametrii, până când acest lucru duce la defectarea întregii baterii. Mai mult, procesele chimice din Li-Ion sunt instabile și dacă tensiunea de încărcare este depășită, temperatura bateriei crește semnificativ, ceea ce poate duce la arderea spontană.

Echilibrator simplu pentru baterii li-ion

Ce să faci atunci? Teoretic, cea mai simplă metodă este să folosești o diodă zener conectată în paralel la fiecare celulă a bateriei. Când tensiunea de defalcare a diodei zener ajunge, aceasta va începe să conducă curentul, împiedicând creșterea tensiunii. Din păcate, o diodă zener pentru o tensiune de 4,2 V nu este atât de ușor de găsit, iar 4,3 V va fi deja prea mult.

O cale de ieșire din această situație poate fi folosirea celei populare. Adevărat, în acest caz, curentul de sarcină nu trebuie să depășească mai mult de 100 mA, ceea ce este foarte mic pentru încărcare. Prin urmare, curentul trebuie amplificat folosind un tranzistor. Un astfel de circuit, conectat în paralel la fiecare celulă, o va proteja de supraîncărcare.

Aceasta este o schemă de cablare tipică TL431 ușor modificată, poate fi găsită în fișa de date sub denumirea de „regulator de șunt de curent ridicat” (regulator de șunt de curent ridicat).