Qarku aktiv i balancuesit. Bëjeni vetë balancuesin për bateritë li-jon

Balancuesit e lirë të karikimit nuk janë mjaft të përshtatshëm për karikimin e baterive LiPo me kapacitet të lartë për shkak të rrymës së kufizuar të karikimit, si rezultat i së cilës ngarkesa e baterive me kapacitet të lartë (2 ... 5 A) shtrihet për një kohë shumë të gjatë. Karikuesi i propozuar ka për qëllim karikimin e baterive 2S….3S LiPo me kapacitet të lartë me balancimin e tyre dhe shkëputjen individuale të kanaçeve, në të cilat tensioni ka arritur 4.2 Volt.

Ky qark është projektuar për të ngarkuar bateritë 2S dhe 3S, por nëse është e nevojshme
ngarkoni bateritë 4S ose 5S, mjafton të rrisni numrin e qelizave. Të gjitha qelizat janë të njëjta.

Le të shqyrtojmë parimin e funksionimit të kujtesës duke përdorur shembullin e një qelize. Baza është saktësia
Diodë Zener TL431 me prag të rregullueshëm të ndezjes. Pragu i ndezjes është vendosur rezistent
ndarësi i tensionit në daljen e elektrodës së kontrollit të diodës zener.
Derisa dioda zener të ndizet, e gjithë rryma e ngarkimit rrjedh përmes baterisë. diodë zener përmes
një rezistencë 1 kΩ është e lidhur paralelisht me baterinë, dhe tensioni në autobusin pozitiv, si dhe në ndarësin rezistent (dhe në elektrodën e kontrollit të diodës zener) rritet gradualisht ndërsa bateria ngarkohet. Kur tensioni i baterisë arrin 4.2 volt
hapet dioda zener dhe nga rënia e tensionit në rezistencën 1 kΩ hap fuqinë
tranzistor KT816. Rryma e karikimit tani po kalon nëpër të. Sinjalizimi
Diodë që lëshon dritë. Një zinxhir prej 4 diodash fuqie të lidhura në seri dhe një kryqëzim transistor QE
janë një diodë e fuqishme zener me një tension stabilizimi prej rreth 4.2 volt, i cili
parandalon shkarkimin e baterisë përmes kryqëzimit të hapur të tranzistorit.
Rezistenca * 22 Kom zgjidhni në mënyrë të tillë që kur të arrini të përshtatshmen
Banka e baterisë me tension +4,2 volt, dioda zener u hap dhe drita e sinjalit u ndez
Diodë që lëshon dritë.

Transformator TH36 ose i ngjashëm.
Transistorët KT816 (rryma e kolektorit 3 A).
Diodat - dioda të fuqishme të zhytjes KD226 me një rrymë prej të paktën 2 A.
Rezistencë e fuqishme e ndryshueshme e mbështjellë me tela 10…..20 Ohm për rregullimin e rrymës së karikimit.
Ampermetri 1 ... .3 A, për të kontrolluar rrymën e karikimit.

Çdo tranzistor ka një ngrohës të vogël 20 mm x 40 mm të bërë nga alumini 1 mm.

Tensioni i daljes nga ndreqësi në balancues duhet të kalojë
tensioni i baterisë. Ndreqësi përdor një urë diodë për një rrymë prej 3 A
dhe një kondensator 2200 mikrofarad x 36 volt.

Për një bankë - voltazhi nga ndreqësi duhet të jetë rreth 6 volt.
Për dy kanaçe - voltazhi nga ndreqësi duhet të jetë rreth 11 volt.
Për tre kanaçe, voltazhi nga ndreqësi duhet të jetë rreth 15 volt.
Për katër kanaçe, voltazhi nga ndreqësi duhet të jetë rreth 20 volt.

Nëse është e nevojshme, mund të ndërroni mbështjelljet e transformatorit.
Tensioni i ndërprerjes së një kanaçe të ngarkuar është 4.2 volt.

Rryma e karikimit për bateritë vendoset nga një rezistencë e fuqishme e ndryshueshme teli 10 ... 20 Ohm brenda 1 ... 2 A, dhe për bateritë me kapacitet të vogël brenda 0,5 A.
Kam dy vjet që e përdor këtë karikues. I ngarkoj bateritë 1.8……….3.0 A.

Diagrami skematik i karikimit - Balancuesi LiPo.

.shtroj skedarin

Montazh

PCB negative për tre qeliza karikuese (3S LiPo) . Pamje nga shtigjet.

Një variant i dizajnit të kujtesës. Pamja e përparme. Diodat janë ndezur - ngarkimi ka mbaruar.

Pamja e pasme. Aksi i rezistencës së telit të ndryshueshëm të cilësimit aktual është i dukshëm.

Pamje e përgjithshme e brendshme.

Pamje e përgjithshme e brendshme

Pamje e tabelës së qarkut të printuar.

E dukshme - rezistencë e ndryshueshme, ura diodike, kondensator filtri.

Sidomos për skeptikët dhe adhuruesit e mikrokontrolluesve, dua të them sa vijon.
Në asnjë mënyrë nuk i mohoj avantazhet e mikrokontrolluesve ndaj teknologjive të viteve '80!
Por qarku dhe teknologjitë e viteve '80 janë të disponueshme edhe për amatorët fillestarë të radios, gjë që nuk mund të thuhet për mikroprocesorët. Në këtë artikull, thjesht dua t'u tregoj kolegëve të mi se në elementë të thjeshtë të radios sovjetike, mund të montoni diçka brenda dy ditësh pa shumë përpjekje dhe kosto materiale.
ose pajisje të tjera të nevojshme për biznes!
Unë gjithashtu dua të theksoj - kur inxhinierët tanë nuk kishin ende kalkulatorë, por llogariteshin në vizoret e rrëshqitjes, atëherë të gjitha projektet e tyre madhështore funksionuan! Mjaft për të kujtuar
AMS "Venus" i viteve 70, i cili zbarkoi në sipërfaqen e Venusit dhe transmetoi fotografi me ngjyra në Tokë. Dhe roverët e hënës sovjetike dhe avionët më të mirë në botë të viteve '50! Dhe sigurisht, fluturimi i Yuri Gagarin! Në ato vite, të gjitha llogaritjet bëheshin sipas rregullave të rrëshqitjes! Unë kam, natyrisht, një kalkulator dhe më shumë se një. Por unë gjithashtu di të përdor një rregull rrëshqitjeje.

Një tipar i përbashkët i të gjitha baterive të litiumit është intoleranca ndaj mbingarkesës dhe rënies së thellë të tensionit. Ekzistojnë rreth 10 lloje të baterive litium-jon dhe polimer që përdorin përbërje të ndryshme të përbërësve aktivë. Të gjithë ata ndryshojnë në diapazonin e tensionit të funksionimit, por kërkojnë respektimin e kufijve. Pllakat janë qarqe elektrike të ngulitura në qark për të ruajtur parametrat e dëshiruar, shkëputni baterinë e litiumit në rast të mosfunksionimit të saj. Për karikimin, balancimin, kontrollin e shkarkimit dhe mbrojtjen e baterive të litiumit, bëhen pllaka të veçanta ose të kombinuara, të cilat bëhen në një nënshtresë të fortë.

Pse më duhet një balancues kur ngarkoj një bateri? Kur disa qeliza lidhen në seri, voltazhi përmblidhet dhe kapaciteti i baterisë do të jetë i barabartë me më të ulëtin nga të gjitha qelizat.

Për të parandaluar mbingarkimin e bankës "dembele", ajo duhet të shkëputet nga furnizimi me energji elektrike sapo të arrihet tensioni i karikimit në të. Kjo do të lejojë qelizat e tjera të vazhdojnë karikimin. Një balancues përdoret për të kontrolluar ngarkesën uniforme. Duhet të përfshihet në një qark me një lidhje seri elementësh. Për një lidhje paralele, nuk nevojitet një balancues, ku niveli i ngarkesës shpërndahet në mënyrë të barabartë, si në enët komunikuese.

Pllaka e balancuesit mund të bëhet veçmas ose të përfshihet në qarkun e përgjithshëm mbrojtës MBS për bateritë e litiumit. Asambleja quhet një lak balancues.

Qëllimi i zbatimit të qarkut është të parandalojë mbingarkimin e qelizave individuale. Nëse përdoret një bateri e vetme dhe e mbrojtur, ajo ka një bllok mbrojtjeje nga mbingarkesa.

Pllakë mbrojtëse e baterisë litium

Bateritë e litiumit mund të marrin flakë ose të shpërthejnë kur mbingarkohen ose nxehen. Kur tensioni bie, bëhet e vështirë të ngarkohet. Çdo rast i shkeljes së regjimit çon në një humbje të pakthyeshme të kapacitetit të kavanozit. Prandaj, çdo montim i baterive të litiumit përmban një tabelë mbrojtëse.

Nëse përdoren elementë të pambrojtur, instalohet pa dështuar një kontrollues ngarkimi-shkarkimi. Pllaka PCB ofrohet si element i detyrueshëm në të gjitha bateritë për pajisjet shtëpiake.

Pllakat PCB dhe modulet PCM nuk janë kontrollues, ato nuk rregullojnë rrymën dhe tensionin. Detyra e tyre është të prishin qarkun nëse ndodh një qark i shkurtër ose mbinxehje. Modulet lejojnë një shkarkim deri në 2.5 V, gjë që është e rrezikshme. Të gjitha modulet e mbrojtjes janë kineze, produktet prodhohen në miliona dhe nuk ka gjasa që çdo mikroqark të testohet. Kjo nuk është një mbrojtje e plotë, emergjente.

Për mbrojtje, përdoren tabelat e ngarkimit dhe mbrojtjes MBS, të zgjedhura sipas një ngarkese të dyfishtë të rrymës, me një balancues të integruar. Pllakat e karikimit dhe mbrojtjes së baterive të litiumit janë kontrollues që ofrojnë një proces me 2 hapa dhe ofrojnë parametrat e dëshiruar. Një kusht i domosdoshëm për fazën e dytë të karikimit është fikja e energjisë kur arrihet tensioni maksimal i funksionimit të baterisë së litiumit.

Skemat e Bordit të Mbrojtjes së Baterive Litium

Të gjitha bateritë litium-jon dhe litium polimer dhe bateritë e montuara duhet të mbrohen. Për të kryer karikimin në 2 faza, është e nevojshme të sigurohet një rrymë konstante, modaliteti i tensionit konstant në seri. Përdoret në montimin e pllakës PCM ose MBS.

Mblidhni vetë ose blini tabela të gatshme për lidhje, ju zgjidhni. Për të ngarkuar bateritë e litiumit, ekspertët përdorin produkte kineze. Ato porositen në AliExpress, me transport falas.

LM317

Karikues i thjeshtë, stabilizues aktual.

Cilësimi konsiston në krijimin e një tensioni prej 4.2 V duke rregulluar rezistorët R4, R6. Rezistenca R8 është një rezistencë akorduese. LED i fikur do të njoftojë përfundimin e procesit. Disavantazhi i kësaj pajisjeje është pamundësia e furnizimit me energji nga porta USB. Tensioni i lartë i furnizimit 8-12 V, kushti për funksionimin e kësaj memorie.

TR4056

Ekspertët sugjerojnë që për të karikuar një bateri litium, përdorni tabelën kineze TP4056, me ose pa mbrojtje kundër kthimit të baterisë. Mund ta blini në Aliexpress, kostoja e njësisë është rreth 30 cent.

Rryma maksimale prej 1 A rregullohet duke zëvendësuar rezistencën R3. Tensioni 5 A, ka një tregues të karikimit.

Fazat e kontrollit:

• vazhdimisht, tensioni i baterisë;
• ngarkoni paraprakisht nëse terminalet janë më pak se 2.9 V;
• rryma maksimale konstante është 1A, kur rezistenca zëvendësohet, rezistenca rritet, rryma bie;
• në një tension prej 4.2 V, një rënie graduale e rrymës së karikimit fillon me një tension konstant;
• Në një rrymë prej 0.1C, karikimi fiket.

Ekspertët këshillojnë të blini një tabelë me mbrojtje ose një kontakt daljeje për një sensor të temperaturës.

NCP1835

Pllaka e karikimit siguron stabilitet të lartë të tensionit të karikimit me një madhësi miniaturë të tabelës - 3x3 mm. Kjo pajisje siguron karikimin e akumulatorëve të litiumit të të gjitha llojeve dhe madhësive.

Veçoritë:

• një numër i vogël elementësh;
• ngarkon bateritë e shkarkuara rëndë me një rrymë prej rreth 30 mA;
• zbulon bateritë jo të rikarikueshme, jep një sinjal;
• mund të vendosni kohën e karikimit nga 6 në 748 minuta.

Video

Shikoni videon për një rishikim të plotë të tabelës së karikimit TP4056

Veçoritë:

-Bilanci

-

-Kontrolli aktual

-

Përshkrimi i kunjit:

Veçoritë:

-Bilanci Shënim: Pllaka e kontrollit HCX-D119 për bateritë Li-Ion 3S/4S ka një funksion të integruar balancues. Në të njëjtën kohë, në procesin e karikimit të baterisë, voltazhi në secilën prej qelizave barazohet në një vlerë prej 4.2V.
Për të përdorur funksionin e barazimit të tensionit, duhet ta mbani baterinë nën tensionin 12,6 / 16,8 V për të paktën 60 - 120 minuta pas përfundimit të fazës aktive të karikimit të baterisë. Që balancuesi të funksionojë, është e rëndësishme që voltazhi të mos jetë më i lartë se 12.6 / 16.8 V: nëse këto tensione tejkalohen, kontrolluesi do të hyjë në gjendjen e mbrojtjes dhe bateritë nuk do të balancohen.

-Kontrolli i tensionit në secilën prej qelizave: Kur voltazhi në ndonjë nga qelizat tejkalon vlerat e pragut, e gjithë bateria fiket automatikisht.

-Kontrolli aktual: Kur rryma e ngarkesës tejkalon vlerat e pragut, e gjithë bateria fiket automatikisht.

- Aftësia për të punuar me bateri 3S(3 bateri në seri) Kontrolluesi HCX-D119 është 100% i pajtueshëm me bateritë Li-Ion 3S (11,1V). Për të kaluar kontrolluesin në modalitetin 3S, është e nevojshme të lidhni kontaktet R8 dhe të zhvendosni rezistencën R7 në R11 (R7, në të njëjtën kohë, mbetet i prishur) dhe të mbyllni bllokun "B1" në bllokun "B-".

Përshkrimi i kunjit:

Sigurisht, një tarifë më vete. Por kjo është vetëm për rastin tim të veçantë.

Shpesh duhet të punoni në terren pa rrjet, një kaçavidë është gjithmonë pranë. Bateritë janë tashmë të vjetra, u sugjerua një përmirësim. E shkunda NiCd-në e vdekur nga fishekët e kaçavidës dhe e futa në të dy kutitë LiPo, secila për 5 kanaçe. Një gabim, por duhet ta karikoni në të njëjtën mënyrë në fushë ose në makinë dhe është e dëshirueshme ta karikoni me balancim, sepse të 5 kanaçet në çdo acc sillen në mënyrën e tyre, ndikon ketai. Balancimi kur karikimi mund të bëhet në mënyra të ndryshme, mënyrat janë të errëta. Më e thjeshta është frenimi i kanaçeve të rimbushur nga një ngarkesë, transferimi në nxehtësi. Kjo është ajo që bën desktopi IMAX B6, por nuk më pëlqen që e ngarkon të gjithë baterinë për një kohë të gjatë kur balancimi është i ndezur.

E kuptova dhe mendova se mënyra më e lehtë do të ishte të karikoja secilën bankë në bateri veç e veç. Në një farë mënyre, mënyrat në google për të balancuar hasën në një mendim të ngjashëm:

"Mashtruesit e përgjakshëm... Kur po mendoja për këtë, do të ndërtoja një grup DCDC" ku tensioni i çdo kontakti kontrollohet individualisht => çdo qelizë mund të ngarkohet me plan individual të ngarkimit. Me sa duket, kjo është thjesht shumë komplekse. "

Dhe më dukej më pak e komplikuar: ne skalisim një DC-DC me 5 dalje dhe lidhim një çip karikues në secilën, prej të cilëve ka një legjion për Li-Ion! Dhe, mendova, duhet të jetë më pak e ngrohtë: nuk keni nevojë të ngadalësoni bankat! (Po, pikërisht tani, karikimi i mikruhit nxehet si bastardë!)

Këtu është diagrami që doli:

Qarku është i thjeshtë, kishte një problem vetëm me zgjedhjen e transistorit. Fillimisht mbërtheva IRLS3034 me një gjest të gjerë, në të cilin kapaciteti i diafragmës doli të ishte shumë i vështirë për shoferin LM3478, më duhej të vendosja diçka më pak të dukshme. Për secilin kanal - sipas STC4054G, opsioni është i lirë dhe plotëson detyrën. Këtu është bordi i montuar, i ndarë në një shtresë:

Prodhuesi i çipit të karikimit STC4054G rekomandon t'i bëni gjurmët në tabelë sa më të trasha të jetë e mundur dhe, nëse është e mundur, të përdorni poligone në të dy anët e tabelës për shpërndarjen e nxehtësisë. Nuk e degjova rrenimin, por kot: mikruhite nxehen si duhet, edhe me rryme karikimi 400 mA per kavanoz.
Dhe nga një kënd tjetër:

Ngarkohet dhe nxehet, infeksion:

Epo, nëse është e nxehtë, duhet të ftohet. Mora një kuti të përshtatshme alumini, shpova një mbulesë për lidhësit, lidhësit dhe LED. Vrima të rrumbullakëta - prerëse të rrumbullakëta, drejtkëndëshe - drejtkëndëshe)

Të montuar dhe gati për lundrim:

Kishte një ide për ta lyer me të zezë, por shumë dembel. Po, dhe kjo është përkëdhelje - ky iriq është shkruar për të jetuar në një makinë nën këmbët tuaja më afër çakmakit.

Do të mendoj për ekuilibrin herën tjetër. Më pëlqen shumë ideja e një transformatori Robin Hood, të cilin e merr nga kanaçe të pasura dhe ua jep bankave të varfra në bateri. Duket sikur efikasiteti është më i lartë dhe nxehtësia është më pak. Por përsëri, bateritë e pasura mjelen përpara dhe mbrapa derisa të varfrit të përmbyten; kjo nuk është shumë e mirë, apo jo?

UPD: Sipas parametrave të transformatorit dhe vlerësimeve. Transformatori ishte i mbështjellë në një bërthamë jo shumë të mirë, çfarë ishte në dorë, 2 x MP140-1, KP19x11x4.8. 21 kthesa primare 0.35 tela, dytësore njëkohësisht 11 rrotullime tela 0.51. Vendosja e frekuencës R1C1 - në ~ 100 kHz, 4,7 kOhm / 0,1 uF. Ndarësi i reagimit R2R3 - 21 kOhm / 8,2 kOhm. R4 - 75 kOhm, shunt R5R6 - 0,1 Ohm secila (gjithsej 0,05 Ohm). VD1 - SMBJ15, VD2 - SM4005. VD4 e disa Schottky nga 1 A, C5 - 330 uF x 25V, VD8 - diodë zener 5V1, C10 - 0,1 uF. R7 - 470 ohms, R12 - 2 kOhm, që jep afërsisht 400 mA.

Dërguar nga:

Jo, nuk bëhet fjalë për karremin e peshkimit, madje as për akrobatët e cirkut që balancojnë nën kube. Do të bëhet fjalë se si të arrihet një ekuilibër i parametrave të baterive të lidhura në seri.

Siç e dini, një qelizë baterie është një pajisje mjaft e tensionit të ulët, kështu që ato zakonisht lidhen në pako në seri. Në mënyrë ideale, nëse parametrat e të gjitha baterive janë të njëjta, ne kemi një burim me një tension n herë më të madh se një qelizë e vetme dhe mund ta ngarkojmë dhe shkarkojmë atë si një bateri e vetme me tension më të lartë.

Mjerisht, kjo do të ishte vetëm ideale. Çdo bateri në këtë paketë, si çdo gjë në këtë botë, është unike, dhe është e pamundur të gjesh dy plotësisht identike, dhe karakteristikat e tyre - kapaciteti, rrjedhja, shkalla e karikimit - do të ndryshojnë me kohën dhe temperaturën.

Sigurisht, prodhuesit e baterive përpiqen të zgjedhin sa më afër që të jetë e mundur për sa i përket parametrave, por gjithmonë ka dallime. Dhe me kalimin e kohës, pabarazitë e tilla të karakteristikave mund të rriten gjithashtu.

Këto ndryshime në karakteristikat e qelizave çojnë në faktin se bateritë funksionojnë ndryshe dhe, si rezultat, kapaciteti i përgjithshëm i baterisë së përbërë do të jetë më i ulët se ai i qelizave përbërëse të tij, këtë herë, dhe së dyti, burimi i tillë një bateri gjithashtu do të jetë më e ulët, sepse. përcaktohet nga bateria "më e dobët", e cila do të konsumohet më shpejt se të tjerët.
Çfarë duhet bërë?

Ekzistojnë dy kritere kryesore për vlerësimin e shkallës së balancimit të qelizave:
1. Barazimi i tensionit në qeliza,
2. Barazimi i ngarkesës në qeliza.

Ju gjithashtu mund t'i arrini qëllimet tuaja në arritjen e këtyre metodave balancuese në dy mënyra:
1. Pasive dhe
2. Aktiv.

Le të shpjegojmë atë që është thënë.
Me kriteret e balancimit, gjithçka është e qartë, ose thjesht arrijmë barazinë e tensioneve në qeliza, ose disi llogarisim ngarkesën e baterisë dhe sigurojmë që këto ngarkesa të jenë të barabarta (në këtë rast, tensionet mund të ndryshojnë).

Me metodat e zbatimit, gjithashtu, asgjë e komplikuar. Në metodën pasive, ne thjesht e shndërrojmë energjinë në qelizat më të ngarkuara të baterisë në nxehtësi derisa tensionet ose ngarkesat në to të jenë të barabarta.
Në metodën aktive, në çdo mënyrë, ne transferojmë ngarkesën nga një qelizë në tjetrën, nëse është e mundur me humbje minimale. Qarku modern i realizon lehtësisht aftësi të tilla.

Është e qartë se është më e lehtë të shpërndash sesa të pomposh dhe është më e lehtë të krahasosh tensionet sesa të krahasosh ngarkesat.

Gjithashtu, këto metoda mund të aplikohen si gjatë karikimit ashtu edhe gjatë shkarkimit. Më shpesh, natyrisht, balancimi kryhet kur bateria është duke u ngarkuar, kur ka shumë energji dhe nuk mund të kursehet shumë, dhe për këtë arsye, pa shumë humbje, mund të përdorni shpërndarjen pasive të energjisë elektrike "të tepërt".
Gjatë shkarkimit, përdoret gjithmonë vetëm transferimi aktiv i ngarkesës, por sisteme të tilla janë shumë të rralla, për shkak të kompleksitetit më të madh të qarkut.

Le të shohim zbatimin praktik të sa më sipër.
Gjatë karikimit, në rastin më të thjeshtë, në daljen e karikuesit vendoset një pajisje e quajtur "balancues".
Më tej, për të mos kompozuar veten, thjesht do të fus një pjesë të tekstit nga një artikull nga faqja http://www.os-propo.info/content/view/76/60/ . Po flasim për karikimin e baterive të litiumit.

"Lloji më i thjeshtë i balancuesit është kufizuesi i tensionit. Është një krahasues që krahason tensionin në bankën LiPo me një vlerë pragu prej 4,20 V. Me arritjen e kësaj vlere, hapet një çelës i fuqishëm tranzitor, i lidhur paralelisht me bankën LiPo, duke kaluar nëpër vetvete pjesën më të madhe të rrymës së ngarkesës (1A ose më shumë) dhe shndërrimin e energjisë në nxehtësi. Në të njëjtën kohë, një pjesë jashtëzakonisht e vogël e rrymës shkon në pjesën e vetë kanaçes, e cila praktikisht ndalon ngarkimin e saj, duke lejuar që fqinjët të rimbushen. Në fakt, barazimi i tensionit në qelizat e baterisë me një balancues të tillë ndodh vetëm në fund të ngarkimit, kur qelizat arrijnë vlerën e pragut.

Në një skemë të tillë, detyra e ngarkimit dhe barazimit të një çifti paketash të ndryshme është realisht e realizueshme. Por balancues të tillë në praktikë janë vetëm shtëpi. Të gjithë balancuesit e pronarëve të mikroprocesorëve përdorin një parim të ndryshëm funksionimi.

Në vend që të shpërndajë rrymat e plota të ngarkesës në fund, balancuesi i mikroprocesorit monitoron vazhdimisht tensionet nëpër brinjë dhe i barazon gradualisht ato gjatë gjithë procesit të karikimit. Me një bankë që ngarkohet më shumë se të tjerat, balancuesi lidh paralelisht disa rezistencë (të rendit 50-80 Ohm në shumicën e balancuesve), e cila kalon një pjesë të rrymës së karikimit përmes vetes dhe vetëm pak ngadalëson ngarkesën e kësaj banke. , pa e ndalur plotësisht. Ndryshe nga një transistor në një radiator, i cili është i aftë të marrë rrymën kryesore të ngarkesës, kjo rezistencë siguron vetëm një rrymë të vogël balancimi - rreth 100 mA, dhe për këtë arsye një balancues i tillë nuk kërkon radiatorë masivë. Është kjo rrymë balancuese që tregohet në karakteristikat teknike të balancuesve dhe zakonisht nuk kalon 100-300 mA.

Një balancues i tillë nuk nxehet ndjeshëm, pasi procesi vazhdon gjatë gjithë ngarkimit, dhe nxehtësia me rryma të ulëta ka kohë të shpërndahet pa radiatorë. Natyrisht, nëse rryma e ngarkimit është dukshëm më e lartë se rryma balancuese, atëherë me një përhapje të madhe të tensionit në brigje, balancuesi nuk do të ketë kohë t'i barazojë ato përpara momentit kur banka më e ngarkuar të arrijë tensionin e pragut."
Fundi i citatit.

Më poshtë mund të shërbejë si një shembull i skemës së punës së balancuesit më të thjeshtë (marrë nga faqja http://www.zajic.cz/).

Fig.1. Një bilanc i thjeshtë.

Në fakt, kjo është një diodë e fuqishme zener, nga rruga, shumë e saktë, e ngarkuar me një ngarkesë me rezistencë të ulët, roli i së cilës luhet këtu nga diodat D2 ... D5. Çipi D1 mat tensionin në plus dhe minus të baterisë, dhe nëse ngrihet mbi pragun, hap një transistor të fuqishëm T1, duke kaluar nëpër vetvete të gjithë rrymën nga kujtesa.

Fig.2. Një bilanc i thjeshtë.

Qarku i dytë funksionon në mënyrë të ngjashme (Fig. 2.), Por në të e gjithë nxehtësia lëshohet në transistorin T1, i cili nxehet si një "çajinik" - radiatori mund të shihet në foton më poshtë.

Figura 3 tregon se balancuesi përbëhet nga 3 kanale, secila prej të cilave është bërë sipas skemës së figurës 2.

Sigurisht, industria ka zotëruar prej kohësh qarqe të tilla, të cilat prodhohen në formën e një mikroqarku të plotë. Shumë kompani i prodhojnë ato. Si shembull do të përdor materialet e artikullit mbi metodat e balancimit të publikuar në faqen e Radio Lotsman http://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=59991, të cilin do ta ndryshoj ose heq pjesërisht në mënyrë që të për të mos fryrë artikullin.
Citim:
" Metoda e balancimit pasiv.
Zgjidhja më e thjeshtë është barazimi i tensionit të baterive. Për shembull, çipi BQ77PL900 siguron mbrojtje për paketat e baterive me 5-10 bateri të lidhura në seri. Mikroqarku është një njësi funksionalisht e plotë dhe mund të përdoret për të punuar me një ndarje baterie, siç tregohet në figurën 4. Duke krahasuar tensionin e qelizës me pragun, mikroqarku, nëse është e nevojshme, ndez modalitetin e balancimit për secilën nga qelizat .

Fig.4. Çipi BQ77PL900, dhe analogu i dytë, ku pajisja e brendshme shihet më mirë (marrë nga këtu http://qrx.narod.ru/bp/bat_v.htm).

Në Fig. 5 tregon parimin e funksionimit të tij. Nëse voltazhi i ndonjë baterie tejkalon një prag të paracaktuar, transistorët me efekt në terren ndizen dhe një rezistencë ngarkese lidhet paralelisht me qelizën e baterisë, përmes së cilës rryma anashkalon qelizën dhe nuk e ngarkon më atë. Pjesa tjetër e qelizave vazhdojnë të ngarkohen.
Kur voltazhi bie, valvula e fushës mbyllet dhe karikimi mund të vazhdojë. Kështu, në fund të karikimit, i njëjti tension do të jetë i pranishëm në të gjitha qelizat.

Kur aplikoni një algoritëm balancues që përdor vetëm devijimin e tensionit si kriter, balancimi jo i plotë është i mundur për shkak të ndryshimit në rezistencën e brendshme të baterive (shih Fig. 6.). Fakti është se një pjesë e tensionit bie në këtë rezistencë kur rryma rrjedh nëpër bateri, gjë që sjell një gabim shtesë në përhapjen e tensionit gjatë karikimit.
Çipi i mbrojtjes së baterisë nuk mund të përcaktojë nëse çekuilibri shkaktohet nga një kapacitet i ndryshëm i baterive ose nga një ndryshim në rezistencën e tyre të brendshme. Prandaj, me këtë lloj balancimi pasiv, nuk ka asnjë garanci që të gjitha bateritë të ngarkohen 100%.

BQ2084 përdor një version të përmirësuar të balancimit, bazuar gjithashtu në ndryshimin e tensionit, por për të minimizuar efektin e përhapjes së rezistencës së brendshme, BQ2084 balancon më afër fundit të procesit të karikimit kur sasia e rrymës së karikimit është e ulët.

Oriz. 5. Metoda pasive e bazuar në balancimin e tensionit.

Oriz. 6. Metoda e balancimit të tensionit pasiv.

Çipat e familjes BQ20Zxx përdorin teknologjinë e pronarit Impedance Track për të përcaktuar nivelin e karikimit, bazuar në përcaktimin e gjendjes së ngarkimit të baterive (SZB) dhe kapacitetit të baterisë.

Në këtë teknologji, për çdo bateri llogaritet ngarkesa Qneed e nevojshme për ta karikuar plotësisht, pas së cilës gjendet diferenca?Q midis Qneed-it të të gjitha baterive. Më pas mikroqarku ndez çelsat e rrymës, të cilët shkarkojnë të gjitha qelizat në nivelin e më pak të ngarkuarit, derisa ngarkesat të barazohen.

Për shkak të faktit se ndryshimi në rezistencën e brendshme të baterive nuk ndikon në këtë metodë, ajo mund të aplikohet në çdo kohë, si gjatë karikimit ashtu edhe gjatë shkarkimit të baterisë. Sidoqoftë, siç u përmend më lart, gjatë shkarkimit, kjo metodë është marrëzi për t'u përdorur, sepse. energjia nuk mjafton kurrë.

Avantazhi kryesor i kësaj teknologjie është balancimi më i saktë i baterisë (shih Fig. 7) në krahasim me metodat e tjera pasive.

Oriz. 7. Balancimi pasiv i bazuar në SSB dhe kapacitet.

Balancim aktiv

Për sa i përket efiçencës së energjisë, kjo metodë është superiore ndaj balancimit pasiv, sepse. për të transferuar energji nga një qelizë më e ngarkuar në një më pak të ngarkuar, në vend të rezistorëve, përdoren induktancat dhe kapacitetet, në të cilat praktikisht nuk ka humbje energjie. Kjo metodë preferohet në rastet kur kërkohet jetëgjatësia maksimale e baterisë.

BQ78PL114, i bazuar në teknologjinë e pronarit PowerPump të TI, është komponenti më i fundit aktiv i balancimit të baterive të TI dhe përdor një konvertues induktiv për të transferuar energji.

PowerPump përdor FET me kanal n p-kanal dhe një mbytës që ndodhet midis një çifti baterish. Skema është paraqitur në Fig.8. Punëtorët në terren dhe induktori përbëjnë një konvertues buck/boost.

Për shembull, nëse BQ78PL114 përcakton që qeliza e sipërme është më e ngarkuar se qeliza e poshtme, atëherë në pinin PS3 gjenerohet një sinjal për të hapur transistorin Q1 me një frekuencë prej rreth 200 kHz dhe një cikël funksionimi prej rreth 30%.

Me Q2 të mbyllur, fitohet një qark standard rregullator i komutimit të bukut, me diodën e brendshme të Q2 që mbyll rrymën e induktorit gjatë gjendjes së fikur të Q1.

Kur pompojmë nga qeliza e poshtme në atë të sipërme, kur hapet vetëm çelësi Q2, marrim gjithashtu një qark tipik, por tashmë një rregullator kalimi në rritje.

Natyrisht, çelësat Q1 dhe Q2 nuk duhet të hapen kurrë në të njëjtën kohë.

Oriz. 8. Teknologjia balancuese PowerPump.

Në këtë rast, humbjet e energjisë janë të vogla dhe pothuajse e gjithë energjia rrjedh nga një kavanoz shumë i ngarkuar në një kavanoz me ngarkesë të ulët. Çipi BQ78PL114 zbaton tre algoritme balancimi:
- Tensioni në terminalet e baterisë. Kjo metodë është e ngjashme me metodën e balancimit pasiv të përshkruar më sipër, por nuk ka pothuajse asnjë humbje;
- tension pa ngarkesë. Kjo metodë kompenson ndryshimin në rezistencat e brendshme të baterive;
- sipas gjendjes së ngarkimit të baterisë (bazuar në parashikimin e gjendjes së baterisë). Metoda është e ngjashme me atë të përdorur në familjen e mikroqarqeve BQ20Zxx me balancim pasiv për kapacitetin SSB dhe baterinë. Në këtë rast, ngarkesa që duhet të transferohet nga një bateri në tjetrën përcaktohet saktësisht. Balancimi ndodh në fund të tarifimit. Kur përdoret kjo metodë, arrihet rezultati më i mirë (shih Fig. 9.)

Oriz. 9. Algoritmi aktiv i balancimit për nivelimin e gjendjes së karikimit të baterisë.

Për shkak të rrymave të larta balancuese, teknologjia PowerPump është shumë më efikase sesa balancimi pasiv konvencional me shpërndarje të energjisë. Në rastin e balancimit të një pakete baterie laptopi, rrymat e balancimit janë 25…50 mA. Duke zgjedhur vlerën e komponentëve, është e mundur të arrihet një efikasitet balancues 12-20 herë më i mirë se me metodën pasive me çelësa të brendshëm. Një vlerë tipike e çekuilibrit (më pak se 5%) mund të arrihet në një ose dy cikle.

Përveç kësaj, teknologjia PowerPump ka avantazhe të tjera: balancimi mund të ndodhë në çdo mënyrë funksionimi - karikimi, shkarkimi dhe madje edhe kur bateria që jep energji ka një tension më të ulët se bateria që merr energji." (Fundi i citatit të pjesshëm.)

Le të vazhdojmë përshkrimin e metodave aktive të transferimit të ngarkesës nga një qelizë në tjetrën me skemën e mëposhtme, të cilën e gjeta në internet në faqen "HamRadio" http://qrx.narod.ru/bp/bat_v.htm.

Si qark i transferimit të ngarkesës, u përdor jo një induktiv, por një ruajtje kapacitiv. Për shembull, të ashtuquajturit konvertues të tensionit të kondensatorit të ndërprerë janë të njohur gjerësisht. Një nga ato masive është çipi ICL7660 (MAX1044 ose analogu vendas KR1168EP1).

Në thelb, mikroqarku përdoret për të marrë një tension negativ të barabartë me tensionin e tij të furnizimit. Sidoqoftë, nëse për ndonjë arsye voltazhi negativ në daljen e tij rezulton të jetë më i madh se voltazhi pozitiv i furnizimit, atëherë mikroqarku do të fillojë të pompojë ngarkesën "në drejtim të kundërt", duke e marrë atë nga minus dhe duke e dhënë në plus, d.m.th. ajo vazhdimisht përpiqet të balancojë këto dy tensione.

Kjo veti përdoret për të balancuar dy qeliza të baterisë. Skema e një balancuesi të tillë është paraqitur në Fig.10.

Fig.10. Skema e një balancuesi me transferim të ngarkesës kapacitiv.

Mikroqarku me frekuencë të lartë lidh kondensatorin C1 ose me baterinë e sipërme G1 ose me G2 të poshtme. Prandaj, C1 do të ngarkohet nga një më i ngarkuar dhe do të shkarkohet në një më të shkarkuar, çdo herë duke transferuar një pjesë të ngarkesës.
Me kalimin e kohës, voltazhi në bateri do të bëhet i njëjtë.

Energjia në qark praktikisht nuk shpërndahet, efikasiteti i qarkut mund të arrijë deri në 95 ... 98%, në varësi të tensionit në bateri dhe rrymës së daljes, e cila varet nga frekuenca e kalimit dhe kapaciteti C1.

Në këtë rast, konsumi aktual i mikroqarkut është vetëm disa dhjetëra mikroamper, d.m.th. është nën nivelin e vetë-shkarkimit të shumë baterive, dhe për këtë arsye mikroqarku as nuk mund të shkëputet nga bateria dhe ai vazhdimisht do të kryejë ngadalë punën e barazimit të tensionit në qeliza.

Në realitet, rryma e pompimit mund të arrijë 30 ... 40 mA, por efikasiteti zvogëlohet. Zakonisht dhjetë mA. Gjithashtu, tensioni i furnizimit mund të jetë nga 1.5 në 10 V, që do të thotë se mikroqarku mund të balancojë gishtat e zakonshëm Ni-Mh dhe bateritë litium.

Shënim praktik: në Fig.10. tregohet një qark që balancon bateritë me një tension më të vogël se 3V, kështu që këmba e tij e gjashtë (LV) lidhet me daljen 3. Për të balancuar bateritë e litiumit me një tension më të lartë, pini 6 duhet të lihet i lirë, jo i lidhur askund.

Gjithashtu, me këtë metodë është e mundur të balancohen jo vetëm dy, por edhe më shumë bateri. Në Fig.11. tregoi se si ta bëni atë.

Fig.11. Çipat e transferimit të ngarkesave në kaskadë.

Epo, dhe së fundi, një dizajn tjetër qarku që zbaton transferimin e ngarkesës kapacitiv nga një bateri në tjetrën.
Nëse në ICL7660 ishte një multiplekser që mund të lidhte kondensatorin C1 me vetëm dy burime, atëherë duke marrë një multiplekser me një numër të madh kanalesh komutuese (3, 4, 8), mund të barazoni tensionet tashmë në tre, katër ose tetë banka me një mikroqark. Për më tepër, bankat mund të lidhen në çdo mënyrë, si në seri ashtu edhe paralelisht. Gjëja kryesore është që voltazhi i furnizimit të mikroqarkut është më i lartë se tensioni maksimal në brigjet.

Skema e të ashtuquajturit "konvertuesi i tensionit të kthyeshëm", i përshkruar në revistën "Radio" 1989, nr.8, është paraqitur në Fig.12.

Fig.12. Konvertuesi i tensionit të kthyeshëm si balancues në multiplekserin 561KP1..

Deri në katër elementë mund të lidhen me pajisjen e nivelimit. Kondensatori C2 lidhet nga ana tjetër me elementë të ndryshëm, duke siguruar transferimin e energjisë së këtyre elementeve dhe barazimin e tensionit në to.

Numri i qelizave në bateri mund të reduktohet. Në këtë rast, në vend të elementeve të përjashtuar, mjafton të lidhni një kondensator me kapacitet 10..20 μF.

Rryma balancuese e një burimi të tillë është shumë e vogël, deri në 2 mA. Por meqenëse funksionon vazhdimisht, pa u shkëputur nga bateritë, ai kryen detyrën e tij - barazimin e ngarkesave të qelizave.

Si përfundim, dua të vërej se baza moderne e elementit lejon balancimin e qelizave të një baterie të përbërë praktikisht pa humbje dhe tashmë është mjaft e thjeshtë për të pushuar së qeni diçka "e ftohtë" dhe e paarritshme.

Dhe për këtë arsye, unë besoj, një radio amator që projekton pajisje me bateri duhet të mendojë për kalimin në metoda aktive të transferimit të energjisë midis bankave në një bateri, qoftë edhe "në mënyrën e vjetër", duke u fokusuar në barazinë e tensioneve midis baterisë. qelizat dhe jo ngarkesat në to.

Të gjithë artikujt në faqe lejohen të kopjohen, por me treguesin e detyrueshëm të një lidhjeje për ne.