Маленькая плата защиты для сборки 2S литиевых аккумуляторов

Попались под руку небольшие платки защиты для сборки из двух литиевых аккумуляторов, потому решил набросать небольшой обзорчик, ну или большой фотохваст, кому как удобно :)


Вынужден сразу оговориться, применения не будет, так как покупал их просто в довесок к заказу, чтобы сработал купон на скидку, да и просто на всякий случай, вдруг пригодятся. Хотя в конце покажу один из вариантов, где их можно применить.

Заказал довольно давно, у продавца в продаже их уже нет, стоили около 85 центов за штучку, нашел ближайший похожий лот, на него и ведет ссылка.

Платки в аккуратных пакетиках, присутствует номер артикула, кроме того есть подозрение, что «ноги растут» из магазина Банггуд.


Внешне выглядят очень аккуратно, все контакты подписаны.


Размеры платы довольно компактные, даже при том, что часть платы просто пустая.
Длина 35мм, ширина 6.2мм.


Сверху расположился контроллер, его «обвязка», и также транзисторная сборка.
Снизу маркировка — ZYT240 2S 3565.


Ничего по этой маркировке я не нашел, нашел только по номеру артикула. Изначально нашел больше параметров, но так и не смог опять найти место, где нашел.
напряжение: 7.2 В/8.6 В
рабочий Ток: 3А (4-8A пик)
цвет: Зеленый
вес: 2 г
размер 35 х 6 мм

Взвешивать плату не буду, цвет и так видно, размеры указал выше, потому проверять будем все остальное :)

Но для начала о самой плате.
Как я писал выше, на плате установлен контроллер и полевой транзистор.
1. Контроллер, предположительно является аналогом S-8252, ссылка на даташит.
2. Сборка из двух N-канальных полевых транзисторов. Заявленный максимальный длительный ток при температуре 70 градусов — 5 Ампер, ссылка на даташит.


Схема включения контроллера выглядит почти также как и у его одноканального варианта, только добавился еще один вывод — контроля второго аккумулятора. Кстати, в одноканальных вариантах иногда есть версии с терморезистором контроля перегрева, здесь такого варианта нет, так как выводы у микросхемы использованы все.


Краткое описание назначения элементов, установленных на плате.
1. Сборка полевых транзисторов. Собственно подключают и отключают нагрузку или зарядное от батареи.
2. Защитный резистор. Защищает контроллер от выхода из строя в режиме заряда. Токового шунта на плате нет, в этом качестве используется измерение падения на сборке транзисторов.
3. Контроллер, измеряет напряжение на аккумуляторах, управляет полевыми транзисторами.
4,5. Защитные цепи измерительной цепи верхней и нижней батареи сборки. Конденсатор защищает от всплесков напряжения.

Около резистора R3 видно место под конденсатор С3. Если на это место установить конденсатор небольшой емкости (подобрать экспериментально), то микросхема будет меньше «видеть» всплески тока нагрузки, иногда бывает полезно с нагрузками, которые имеют небольшой статический ток и большой динамический.


Небольшое, но интересное наблюдение, плата в длину равна ширине сборки из двух аккумуляторов размера 18ххх.

Плату я подключал следующим образом (на всякий случай).
Сначала подготавливаем короткие провода, сечение 0.5-0.75мм, паяем к площадкам платы, так надежнее, чем если бы сначала паять к аккумуляторам, а затем к плате, меньше шанс случайно закоротить выводы батареи.
Припаиваем крайние выводы сборки.
Припаиваем средний вывод. Здесь сечение провода значения не имеет, по нему не идет большой ток.


Альтернативный вариант установки платы, в таком варианте можно все аккуратно подключить, а затем изолировать термоусадкой. Получится весьма удобная батарея.


Иногда при подключении аккумуляторов к плате, она включается в заблокированном режиме, т.е. напряжения на выходе нет. Это нормально, надо просто подключить сборку к зарядному устройству и потом напряжение появится.
В моем случае плата стартовала сама.


Дальше переходим к тестам.
Подключаю батарею к тестеру аккумуляторов, в данном случае он выступает в роли тестера платы :)


Дальше я запустил программу ступенчатого увеличения тока от 0.2 Ампера до 5. при значении тока в 3.6 Ампера защита отключила нагрузку.


После этого я перешел к тестированию нижнего порога отключения. но сначала протестировал, сколько теряется на плате при различном токе.
1. 0.75 Ампера
2. 1.5 Ампера
3. 2.25 Ампера
4. 3 Ампера.
5. 3 Ампера, через пол минуты напряжение немного подросло.
6. 3 Ампера, примерно через 3-4 минуты, рост напряжения прекратился.

Рост напряжения от прогрева это нормальное явление, как минимум медь, из которой сделаны дорожки печатной платы, имеет положительный ТКС, т.е. сопротивление увеличивается с ростом температуры. Но большую роль играет то, что у полевого транзистора также положительный ТКС, сопротивление открытого канала увеличивается при прогреве.


Через еще некоторое время я измерил температуру платы при токе 3 Ампера, самый горячий элемент — транзисторная сборка, почти 70 градусов. 70 градусов это не очень много, но при упаковке платы в аккумуляторную сборку охлаждение ухудшится и температура вырастет, потому я бы не советовал длительно использовать плату в таком варианте при больших токах.


Суммарное напряжение батареи при отключении составило около 5.35 Вольта.


Но так как плата следит за напряжением отдельных аккумуляторов, то я сначала нашел аккумулятор с более низким напряжением и потом измерял напряжение на нем.
Плата отключила нагрузку по падению напряжения ниже 2.41 Вольта, на втором аккумуляторе в это время напряжение было заметно выше.
Это собственно тот важный момент защиты, плата следит за каждым аккумуляторов отдельно.


После этого я повторил операцию, но уже при заряде.
Отключение произошло при напряжении сборки в 7.49 Вольта (примерно).


Но на самом деле отключение произошло из-за «перекоса» батареи из-за того, что установлены аккумуляторы имеющие заметно разную емкость (так вот сложилось).
Собственно потому я не советую использовать аккумуляторы разной емкости при последовательном соединении, как бы вам не хотелось это сделать. Обычно так делают когда хотят использовать старые аккумуляторы от ноутбуков.
На самом деле отключение произошло по превышению напряжения на одном из аккумуляторов.
Напряжение аварийного отключения составило 4.28 Вольта, многовато, лучше было бы 4.25, но возможно сказалось то, что скорость роста напряжения была довольно большой.


После аварийного отключения я еще раз запустил заряд, плата корректно отключила батарею, а на входе при этом было около 12 Вольт.


Если немного «отбалансировать» батарею, то заряд идет вполне корректно, 8.4 Вольта на батарее и она продолжает заряжаться.


В интернете бродит довольно распространенное заблуждение, что вышеуказанная плата (и похожие) отвечают за заряд аккумулятора.
Почти все такие и похожие платы отвечают только за три вещи:
1. Контроль переразряда батареи
2. Контроль перезаряда батареи
3. Защита от превышения тока нагрузки.
Иногда плата может контролировать температуру батареи.

Все! Плата не умеет заряжать аккумуляторы. Причем это же касается и больших плат для установки в электроинструмент и радиоуправляемые игрушки. Платы со встроенным зарядным существуют, но встречаются так редко, что можно сказать — их нет.
Также нельзя использовать функцию аварийного отключения по переразряду как функцию заряда, это аварийная защита!

Как я обещал в самом начале, покажу куда можно применить подобную плату.
Например я пару лет назад переделывал аккумуляторы радиостанций, менял никелевые аккумуляторы на литиевые. Тогда я использовал аккумуляторы с защитой, с этой платой защита не нужна.


Кстати, тогда же я делал и активный балансир и зарядное на одной плате.


На этом вроде все. Могу сказать, что плата годная, полностью работоспособна и за небольшие деньги может спасти вашу батарею :)