Силовой модуль для многоканального тестера батарей
- Цена: 276₴ (около $9.7)
- Перейти в магазин
Небольшое описание многоканального модуля балансировки сборок литиевых аккумуляторов, совмещенного с электронной нагрузкой для их разряда.
Напомню, товарищ поставил задачу — возможность заряда и разряда сборок литиевых батарей до 19S, конечно 20S было бы круглым числом, но этот параметр ограничен максимальным напряжением регулируемого блока питания, потому пришлось остановиться на этом.
19S это 4.2х19=79.8 вольта, источник может выдать максимум 80 Вольт, 0.2 Вольта остается на падения на проводах и пр.
Думаю многие (если не все) кто эксплуатирует большие аккумуляторные сборки, если не сталкивался лично, то наверняка слышал о таком понятии как балансировка.
Под большими батареями я имею в виду например сборки для гиробордов. Изначально они имеют снаружи только два провода, но если вскрыть батарею, то виден разъем, на который выведены все контакты сборки, т.е. 11 контактов. Этот разъем позволяет подключиться напрямую к ячейкам минуя контроллер.
И если для батарей 6S еще можно найти зарядное устройство с балансировкой, например тот же iMax, то с 10S все куда сложнее, не говоря о вариантах типа 15S и более, где напряжение окончания заряда более 60 вольт!
Например такую батарею как показана ниже на фото мне пришлось балансировать вручную, там как раз видны мои записи в процессе работы.
Что же такое балансировка.
Аккумуляторы сами по себе не идеальны, кроме того в процессе работы стареют по разному, из-за чего у них начинается сильно отличаться как емкость, так и внутреннее сопротивление. Сама по себе разбалансировка батареи не опасна, если конечно у вас стоит плата защиты, но при этом вы теряете емкость, так отключение по верхнему пределу будет соответствовать самой заряженной батареи, а по нижнему — самой разряженной. Моя практика проверки подобных батарей говорит о том, что разбалансировання батарея может отдавать к примеру 1Ач из заявленных 4, а после балансировки 2.5-3Ач.
Балансировка это процесс выравнивания напряжения на аккумуляторах, например можно либо их все полностью зарядить, либо полностью разрядить, т.е. привести к одному состоянию.
Сделать все это можно несколькими способами, самый простой — пассивный.
Такой вариант применяется на подавляющем большинстве плат как самый простой в реализации.
По мере достижения аккумулятором порогового напряжения он начинает нагружаться на резистор, который берет на себя часть зарядного тока. Пока этот аккумулятор «борется», другие успевают зарядиться до своего максимума.
Дальше несколько картинок с этой статьи.
1. Один из аккумуляторов либо заряжен больше других, либо имеет немного меньшую емкость.
2. В случае простого заряда на нем будет напряжение выше, чем на остальных
3. Балансир отбирает на себя часть тока заряда, не давая напряжению подняться выше максимального.
4. В итоге все аккумуляторы заряжены равномерно.
Подобный балансир может быть прямо на плате защиты, здесь он выделен красным.
Также они продаются отдельно, но и те и другие имеют большой недостаток, ток балансировки у них ограничен на уровне порядка 50-60мА и в случае заметной разбалансировки он уже не справляется.
Кроме того существуют активные балансиры, я подобные делал для радиостанций.
Такой балансир занимается перекачкой энергии от заряженного аккумулятора к разряженному. Ток очень маленький, но так как схема работает круглосуточно, а не только в процессе заряда, то помогает даже так.
Для примера приведу мой тест активного балансира, где за несколько дней он выравнял напряжения на аккумуляторах.
Для тех кому такой режим слабоват, продаются мощные балансиры, работающие по тому же принципу, только ток балансировки у них около 1 Ампера. У меня лежит дома такая плата и я планирую написать обзор о ней. Из недостатков — цена, увы.
Еще вариант, это заряжать каждый аккумулятор независимо, ограничений по количеству аккумуляторов нет. Применить можно мелкие платки зарядных устройств, стоят они не очень дорого, но подобный вариант имеет свои минусы:
1. Блок питания должен иметь столько гальванически развязанных выходов, сколько каналов надо заряжать
2. Ток заряда фиксирован и изменить оперативно его нельзя.
В данном устройстве у меня стояла задача проводить балансировку быстро, желательно иметь гибкий режим работы и возможность выставлять различный ток заряда.
Потому было решено делать некий гибрид, балансира-зарядного. Ток заряда хотелось до 1.5-2 Ампера.
За основу был взят принцип пассивного балансира, где схема старается ограничить напряжение на батарее путем шунтирования ее через резистор с сопротивлением 50-100 Ом, но схема с резисторами меня не устраивала по нескольким причинам:
1. Малая гибкость
2. Неудобство отвода тепла от резисторов, при токе 2А и 19S это около 160Вт!
3. Как бы не показалось странным, но цена, мощные резисторы с возможностью установки на радиатор также стоят не 5 копеек.
Потому было решено сделать параллельный стабилизатор напряжения на базе известной TL431 и дополнительного транзистора.
Преимущества:
1. Большая гибкость, схема одинаково ограничивает напряжение как при 500мА, так и при 2А, а при дополнительном охлаждении думаю ток можно еще поднимать.
2. Транзисторы изначально задуманы на крепление к радиатору, потому вопрос с крепежом решается просто.
3. Цена транзистора меньше, чем цена мощного резистора.
4. Меньше габарит платы.
Схема стабилизатора довольно известна, регулируемый стабилитрон измеряет напряжение на входе, когда напряжение поднимается выше установленного уровня стабилитрон начинает открывать силовой транзистор, дальше схема работает просто в линейном режиме.
По сути это просто аналог мощного и точного стабилитрона, что и надо.
Фактически у меня получается многоканальное зарядное устройство, на вход которого надо подать напряжение больше чем 4.2 х количество ячеек и ограничить ток на необходимом уровне.
Для примера я нарисовал схему из 6 каналов, стабилитронами обозначены те узлы, схему которого я показал выше.
1. Можно подключить все шесть аккумуляторов.
2. Можно только три по схеме 3S.
3. Либо три аккумулятора к произвольным каналам.
Во всех трех вариантах аккумуляторы будут заряжаться установленным током до напряжения 4.2 Вольта.
Минусом такого решения будет тепло, рассеиваемое на неиспользуемых каналах, либо там, где аккумуляторы уже заряжены так как стабилитроны начнут отбирать на себя все излишки энергии.
4. Для решения этой проблемы плюсовой выход источника тока будет иметь возможность подключения к произвольному месту сборки, например в случае с батареей 3S можно подключить его к плюсу верхнего аккумулятора. В таком случае напряжение можно выставить меньше, но так как для питания нужен источник тока, то можно просто оставить как есть. Формально можно вообще выставить на выходе все 80 вольт, ограничение тока и так и пользоваться, просто будет искрить при подключении «плавающей» клеммы.
Дальше я буду описывать этапы сборки и проблемы с которыми столкнулся в процессе.
Чтобы иметь меньше проблем как с качеством, так и с идентичностью параметров, зашел в наш харьковский Космодром и закупился детальками:
20шт стабилитронов TL431 — ссылка
20шт транзисторов BD438 — ссылка
Вышло примерно по 10 грн ($0.4) на канал, итого 8 долларов.
Плюс к этому купил по паре подстроечных резисторов.
TL431 от Texas Instruments, точность 1%.
Транзисторы выбирал долго, надо было PNP, с нормальным усилением, удобным креплением и рассеиваемой мощностью, причем варианты в корпусе ТО-220 чаще не подходили под эту задачу, в итоге купил BD438 в корпусе SOT-32, более знакомому нашим радиолюбителям по известным КТ814-817
Объемным монтажом набросал конструкцию для теста, резисторы рассчитал в программе по этой ссылке.
Собственно даже сходу получилось неплохо, без какой либо подстройки я получил 4.17 вольта при токе 0.5-1А (два верхних фото).
Но хотелось получше, потому прицепил подстроечный резистор и без проблем выставил 4.2, причем поднятие тока в два раза (с 0.5 до 1.0А) поднимает напряжение всего на 1.6мВ!
К сожалению такой вариант не подходит для работы в качестве основного балансира так как собственный ток потребления у схемы около 2-3мА
Не получилось также прицепить и индикацию, после установки светодиода между стабилитроном и базой транзистора сильно поднималось пороговое напряжение, схеме банально не хватало питания по цепи — стабилитрон-светодиод-БЭ переход транзистора.
Срабатывание очень точное, например между почти нулевым потреблением и 100мА достаточно увеличить входное напряжение на 10мВ, дальнейшее увеличение напряжения поднимает ток до установленного на БП и он переходит в режим СС.
В общем здесь мне все понравилось.
По итогам получилась такая схема, резисторы делителя критичны как к номиналу, так и к точности, резистор 6.19 Ома получился случайно, в магазине не нашлось более подходящего, а между 1% и 5% была копеечная разница в цене.
Ну дальше известный процесс, трассирую печатную плату, переношу на текстолит, травлю, лужу.
Пока занимался платой, товарищ купил остальные детальки, резисторы, термореле и пр.
С резисторами было все очень долго, хотел подобрать номиналы так, чтобы подстроечный резистор был минимально возможного сопротивления и при этом давал не слишком широкий диапазон регулировки.
Ну и кроме того резисторы покупал точные, 1%, пара штук на 5%, но их сопротивление вообще не имеет большого значения. Резисторы номиналом 1МОм были куплены на случай тонкой подстройки.
Собираем один канал, подаем питание и смотрим что получается, я калибровал при токе 1А.
1. 0.5А
2. 1.0А
3. 1.5А
При том что допускается до 2.45 вольта максимум, на мой взгляд получилось неплохо.
Выше было видно что я также купил резисторы 4.99кОм, была идея обойтись без подстроечного резистора, в этом случае 4.99кОм ставится вместо 5.1кОм, а контакты подстроечного резистора закорачиваются, ниже это показано на примере второго канала.
Собственно неплохо работает и так, при токе 0.5А получилось точно 4.2 вольта, дальше результаты для тока 1 и 1.5А.
Зависимость тока от напряжения просто отличная, слева ток в цепи почти нулевой, справа уже около 40-50мА, разница в напряжении всего 6мВ.
Но подумав, я решил отказаться от такого варианта так как хотел все таки оставить возможность регулировки.
Так как выделяемая на этом узле мощность при токе заряда 2А может достигать 85Вт. то конечно нужно нормальное охлаждение, для чего в том же Космодроме купил большой радиатор и защитную решетку. Вентилятор нашел дома.
Радиатор имеет шесть ребер, при этом сами ребра имеют мелкую насечку для улучшения теплоотвода.
Вес радиатора длиной 300мм почти килограмм, тот случай когда у нас покупать такие вещи выгоднее чем в Китае, мне радиатор обошелся в 8.5 доллара.
1. Длина чуть меньше заявленных 300мм
2. Высота почти 35мм
3, 4. Толщина тела посередине 7мм, ближе к краю 4.5мм.
Поверхность радиатора ровная, плоская, без выбоин.
Ширина около 83мм, я специально сделал это фото отдельным чтобы было видно расстояние между ребрами.
Дальше как говорится — Пилите Шура, пилите. Долго, нудно, обычной ножовкой по металлу. К сожалению в магазине из всех вариантов подошел именно такой, был еще 100мм, но мне он был короткий, а 150мм не было.
Меняем ножовку на шуруповерт, сверла и метчики и продолжаем генерировать алюминиевую стружку.
В сумме у меня получилось около 60 отверстий, большая часть с резьбой:
20 штук под транзисторы балансира
6 — крепеж платы балансира
4 — транзисторы нагрузки
4 — крепеж платы нагрузки
8 — вентилятор и решетка
8 — соединение радиаторов между собой
4 — термовыключатель
8 — провода к термовыключателю (4 получились лишними)
Еще осталось 4 под крепеж самого радиатора, но они будут делаться по месту установки.
Конструкция понятна и проста, я ее успешно обкатал в предыдущей нагрузке, но там радиатор был похуже и в полтора раза короче.
Попутно примерил плату электронной нагрузки и вентилятор. Зазор между радиаторами 5мм, при этом вентилятор 80мм крепится в отверстия в подошве радиатора.
Для нагрузки были куплены транзисторы IRF640 — ссылка, термовыключатели на 55 градусов, нормально разомкнутые.
Обычно я ратую за изоляцию радиатора от корпуса, а не транзисторов от радиатора, но в данном случае так нет получалось, резать радиатор на 20 частей и потом изолировать уж точно не получится.
В итоге взял полоску слюды, расслоил ее до тонкого состояния, нанес пасту и наживил транзисторы для одной платы.
На всякий случай проверяем, нет ли контакта транзисторов с радиатором.
Установил плату на выводы транзисторов, самый неудобный момент и я так и не придумал как его сделать более изящно, увы…
После этого я выставил между платой и радиатором 5мм, припаял по одному выводу каждого транзистора и аккуратно снял плату вместе с ними. Соответственно потом припаял остальные выводы.
Когда привинчивал, отвинчивал, в промежутке сверил под крепеж, то понял что делал неправильно. Более удобно сначала просто привинтить транзисторы без слюды и пасты, потом припаять их, просверлить отверстия под крепеж платы и только потом ставить слюду и мазать пасту, потому на второй плате поступил именно так.
Первое включение, ничего не задымилось, не коротнуло и при почти 42 вольта на выходе БП я получил ток 140мА.
Поднимаем напряжение, БП ушел в режим СС, напряжение на 10 каналах 42.057 Вольта или 4.2057 на канал.
Дальше попытался откалибровать, но за точку отсчета брал нижний контакт платы (землю), а дальше подстраивал каналы так чтобы было 4.2, 8.4, 12.6, 16.8 и т.д. После калибровки получилось 42.015 Вольта, общее напряжение на самом деле было не сильно связано с реальным положением вещей, на одних каналах поднимал, на других опускал. налицо «средняя температура по больнице».
Попутно вылезла проблема, один канал не получалось откалибровать, минимум получалось выставить 4.2086 Вольта.
Попытался заменить оба резистора делителя, безуспешно, в итоге параллельно верхнему резистору припаял еще один, номиналом 1 МОм, я говорил о них ранее.
Со вторым каналом все прошло отлично, слева напряжение до калибровки, справа после, все калибровки в итоге выполнялись поканально, а не относительно минусового провода, как я делал в первый раз.
Пока калибровал, радиатор успел прилично прогреться, вентилятор был выключен.
Но и здесь не обошлось без «нюансов». Еще когда калибровал, то обратил внимание, что у одного канала завышено напряжение, но без проблем вернул его в норму. Позже выяснилось, что один из подстроечных резисторов попался на 500Ом. а не на 100 как остальные.
Так как планируется отводить на радиатор тепло не только от балансиров, а и от нагрузки, то решил немного доработать и ее.
Про нагрузку я рассказывал ранее в другом обзоре.
Внесенные изменения:
1. Шунты 0.22 Ома заменены на 0.5 Ома (1+1 параллельно).
2. Конденсаторы коррекции номиналом 1нФ заменены на 22нФ. С конденсаторами малой емкости возникает паразитная генерация в определенных условиях и с некоторыми блоками питания, проявляется как повышенные пульсации. Можно поставить конденсаторы порядка 22-100нФ.
3. Последовательно по цепи питания вентилятора включил резистор 120Ом (240+240 параллельно) чтобы он постоянно вращался на малых оборотах. Дело в том, что даже когда радиатор холодный, внутри корпуса есть чему греться и это тепло надо вытягивать из корпуса.
Думал параллельно резисторам поставить конденсатор для облегчения запуска вентилятора, но пока передумал, так как это увеличивает нагрузку на термовыключатели, надо добавить еще резисторы порядка 1-2 Ома.
Слева до доработки, справа — после.
Вот собственно и получившийся модуль. Такая схема отвода тепла выбрана потому, что одновременно работает только что-то одно, нагрузка или балансир. При этом отводимая мощность в обоих случаях примерно одинакова, 150-170Вт.
Термореле включены параллельно, два установлено только из-за балансиров, так как в отличие от нагрузки они могут греться независимо друг от друга.
Транзисторы нагрузки стоят с наклоном из-за моего просчета с местом сверления отверстия под провода к термореле.
Вид сверху.
Кстати, многооборотный резистор надо будет также заменить, потому как высокая точность установки не требуется и по большому счету хватило бы и ступенчатой регулировки кратно току 0.5А.
Чуть чуть тестов.
Сначала подключаем нагрузку. Изменение номиналов шунтов получилось очень удачно, с наиболее распространенными батареями 10S мощность рассеивания как раз около 150Вт. Т.е. даже чисто случайно не выйдет спалить нагрузку.
А вот с температурой не все гладко. Через время некоторые транзисторы нагреваются выше сотни градусов, что с учетом линейного режима работы совсем плохо.
Интересно что на термофото платы нагрузки шунты справа имеют температуру меньше чем остальные, хотя напряжение на них одинаковое.
Но погрев еще какое-то время и посмотрев более внимательно, выяснилось что реальная температура ближе к 115-125 градусов.
Я пока виню мелкий корпус ТО-220, который из-за прокладки из слюды не успевает отводить все тепло. Кроме того у моей нагрузки стоит два вентилятора, один из которых имеет высокую производительность. Здесь же применен обычный, корпусной компьютерный вентилятор.
Пока напрашивается два решения проблемы-
1. Заменить транзисторы на что-то в корпусе ТО-247, например IRFP460
2. Поставить более производительный вентилятор.
Есть еще варианты решения, но я их не рассматриваю в виду сложности/малой эффективности.
Теперь подключим одну половинку балансира. Для теста я подал ток 2 ампера, максимальный который планируется использовать, реально ток будет скорее в диапазоне 0.5-1.5А. На модуле рассеивается почти 85 Вт.
Ну здесь все гораздо лучше, на момент включения термореле температура на транзисторах 72 градуса, потом поднимается до 77 и дальше почти не растет, а так как в данном случае транзисторы биполярные, то для них это вполне нормальная рабочая температура, даже с запасом.
Вообще устройство собственно уже собрано и эксплуатируется, но подумал что возможно кому-то будет полезна данная информация, транзисторы в электронной нагрузке заменил на более подходящие в корпусе TO-247, все пришло в норму.
На данный момент устройство выглядит так, но это уже «совсем другая история» и возможно я как-то её расскажу.
Сложный момент — нагрев, в остальном работает все просто отлично, особенно понравилась работа балансира, ну или многоканального зарядного, кому как.
Возможно некоторые вещи получились не так красиво как хотелось бы, также сильно влияет длина проводов к аккумуляторам, в общем проблем хватает, да и само решение было что называется — в лоб. Собственно простительно это всё только потому, что собиралось оно в одном экземпляре.
Как обычно буду рад вопросам и пожеланиям.
Напомню, товарищ поставил задачу — возможность заряда и разряда сборок литиевых батарей до 19S, конечно 20S было бы круглым числом, но этот параметр ограничен максимальным напряжением регулируемого блока питания, потому пришлось остановиться на этом.
19S это 4.2х19=79.8 вольта, источник может выдать максимум 80 Вольт, 0.2 Вольта остается на падения на проводах и пр.
Думаю многие (если не все) кто эксплуатирует большие аккумуляторные сборки, если не сталкивался лично, то наверняка слышал о таком понятии как балансировка.
Под большими батареями я имею в виду например сборки для гиробордов. Изначально они имеют снаружи только два провода, но если вскрыть батарею, то виден разъем, на который выведены все контакты сборки, т.е. 11 контактов. Этот разъем позволяет подключиться напрямую к ячейкам минуя контроллер.
И если для батарей 6S еще можно найти зарядное устройство с балансировкой, например тот же iMax, то с 10S все куда сложнее, не говоря о вариантах типа 15S и более, где напряжение окончания заряда более 60 вольт!
Например такую батарею как показана ниже на фото мне пришлось балансировать вручную, там как раз видны мои записи в процессе работы.
Что же такое балансировка.
Аккумуляторы сами по себе не идеальны, кроме того в процессе работы стареют по разному, из-за чего у них начинается сильно отличаться как емкость, так и внутреннее сопротивление. Сама по себе разбалансировка батареи не опасна, если конечно у вас стоит плата защиты, но при этом вы теряете емкость, так отключение по верхнему пределу будет соответствовать самой заряженной батареи, а по нижнему — самой разряженной. Моя практика проверки подобных батарей говорит о том, что разбалансировання батарея может отдавать к примеру 1Ач из заявленных 4, а после балансировки 2.5-3Ач.
Балансировка это процесс выравнивания напряжения на аккумуляторах, например можно либо их все полностью зарядить, либо полностью разрядить, т.е. привести к одному состоянию.
Сделать все это можно несколькими способами, самый простой — пассивный.
Такой вариант применяется на подавляющем большинстве плат как самый простой в реализации.
По мере достижения аккумулятором порогового напряжения он начинает нагружаться на резистор, который берет на себя часть зарядного тока. Пока этот аккумулятор «борется», другие успевают зарядиться до своего максимума.
Дальше несколько картинок с этой статьи.
1. Один из аккумуляторов либо заряжен больше других, либо имеет немного меньшую емкость.
2. В случае простого заряда на нем будет напряжение выше, чем на остальных
3. Балансир отбирает на себя часть тока заряда, не давая напряжению подняться выше максимального.
4. В итоге все аккумуляторы заряжены равномерно.
Подобный балансир может быть прямо на плате защиты, здесь он выделен красным.
Также они продаются отдельно, но и те и другие имеют большой недостаток, ток балансировки у них ограничен на уровне порядка 50-60мА и в случае заметной разбалансировки он уже не справляется.
Кроме того существуют активные балансиры, я подобные делал для радиостанций.
Такой балансир занимается перекачкой энергии от заряженного аккумулятора к разряженному. Ток очень маленький, но так как схема работает круглосуточно, а не только в процессе заряда, то помогает даже так.
Для примера приведу мой тест активного балансира, где за несколько дней он выравнял напряжения на аккумуляторах.
Для тех кому такой режим слабоват, продаются мощные балансиры, работающие по тому же принципу, только ток балансировки у них около 1 Ампера. У меня лежит дома такая плата и я планирую написать обзор о ней. Из недостатков — цена, увы.
Еще вариант, это заряжать каждый аккумулятор независимо, ограничений по количеству аккумуляторов нет. Применить можно мелкие платки зарядных устройств, стоят они не очень дорого, но подобный вариант имеет свои минусы:
1. Блок питания должен иметь столько гальванически развязанных выходов, сколько каналов надо заряжать
2. Ток заряда фиксирован и изменить оперативно его нельзя.
В данном устройстве у меня стояла задача проводить балансировку быстро, желательно иметь гибкий режим работы и возможность выставлять различный ток заряда.
Потому было решено делать некий гибрид, балансира-зарядного. Ток заряда хотелось до 1.5-2 Ампера.
За основу был взят принцип пассивного балансира, где схема старается ограничить напряжение на батарее путем шунтирования ее через резистор с сопротивлением 50-100 Ом, но схема с резисторами меня не устраивала по нескольким причинам:
1. Малая гибкость
2. Неудобство отвода тепла от резисторов, при токе 2А и 19S это около 160Вт!
3. Как бы не показалось странным, но цена, мощные резисторы с возможностью установки на радиатор также стоят не 5 копеек.
Потому было решено сделать параллельный стабилизатор напряжения на базе известной TL431 и дополнительного транзистора.
Преимущества:
1. Большая гибкость, схема одинаково ограничивает напряжение как при 500мА, так и при 2А, а при дополнительном охлаждении думаю ток можно еще поднимать.
2. Транзисторы изначально задуманы на крепление к радиатору, потому вопрос с крепежом решается просто.
3. Цена транзистора меньше, чем цена мощного резистора.
4. Меньше габарит платы.
Схема стабилизатора довольно известна, регулируемый стабилитрон измеряет напряжение на входе, когда напряжение поднимается выше установленного уровня стабилитрон начинает открывать силовой транзистор, дальше схема работает просто в линейном режиме.
По сути это просто аналог мощного и точного стабилитрона, что и надо.
Фактически у меня получается многоканальное зарядное устройство, на вход которого надо подать напряжение больше чем 4.2 х количество ячеек и ограничить ток на необходимом уровне.
Для примера я нарисовал схему из 6 каналов, стабилитронами обозначены те узлы, схему которого я показал выше.
1. Можно подключить все шесть аккумуляторов.
2. Можно только три по схеме 3S.
3. Либо три аккумулятора к произвольным каналам.
Во всех трех вариантах аккумуляторы будут заряжаться установленным током до напряжения 4.2 Вольта.
Минусом такого решения будет тепло, рассеиваемое на неиспользуемых каналах, либо там, где аккумуляторы уже заряжены так как стабилитроны начнут отбирать на себя все излишки энергии.
4. Для решения этой проблемы плюсовой выход источника тока будет иметь возможность подключения к произвольному месту сборки, например в случае с батареей 3S можно подключить его к плюсу верхнего аккумулятора. В таком случае напряжение можно выставить меньше, но так как для питания нужен источник тока, то можно просто оставить как есть. Формально можно вообще выставить на выходе все 80 вольт, ограничение тока и так и пользоваться, просто будет искрить при подключении «плавающей» клеммы.
Дальше я буду описывать этапы сборки и проблемы с которыми столкнулся в процессе.
Чтобы иметь меньше проблем как с качеством, так и с идентичностью параметров, зашел в наш харьковский Космодром и закупился детальками:
20шт стабилитронов TL431 — ссылка
20шт транзисторов BD438 — ссылка
Вышло примерно по 10 грн ($0.4) на канал, итого 8 долларов.
Плюс к этому купил по паре подстроечных резисторов.
TL431 от Texas Instruments, точность 1%.
Транзисторы выбирал долго, надо было PNP, с нормальным усилением, удобным креплением и рассеиваемой мощностью, причем варианты в корпусе ТО-220 чаще не подходили под эту задачу, в итоге купил BD438 в корпусе SOT-32, более знакомому нашим радиолюбителям по известным КТ814-817
Объемным монтажом набросал конструкцию для теста, резисторы рассчитал в программе по этой ссылке.
Собственно даже сходу получилось неплохо, без какой либо подстройки я получил 4.17 вольта при токе 0.5-1А (два верхних фото).
Но хотелось получше, потому прицепил подстроечный резистор и без проблем выставил 4.2, причем поднятие тока в два раза (с 0.5 до 1.0А) поднимает напряжение всего на 1.6мВ!
К сожалению такой вариант не подходит для работы в качестве основного балансира так как собственный ток потребления у схемы около 2-3мА
Не получилось также прицепить и индикацию, после установки светодиода между стабилитроном и базой транзистора сильно поднималось пороговое напряжение, схеме банально не хватало питания по цепи — стабилитрон-светодиод-БЭ переход транзистора.
Срабатывание очень точное, например между почти нулевым потреблением и 100мА достаточно увеличить входное напряжение на 10мВ, дальнейшее увеличение напряжения поднимает ток до установленного на БП и он переходит в режим СС.
В общем здесь мне все понравилось.
По итогам получилась такая схема, резисторы делителя критичны как к номиналу, так и к точности, резистор 6.19 Ома получился случайно, в магазине не нашлось более подходящего, а между 1% и 5% была копеечная разница в цене.
Ну дальше известный процесс, трассирую печатную плату, переношу на текстолит, травлю, лужу.
Пока занимался платой, товарищ купил остальные детальки, резисторы, термореле и пр.
С резисторами было все очень долго, хотел подобрать номиналы так, чтобы подстроечный резистор был минимально возможного сопротивления и при этом давал не слишком широкий диапазон регулировки.
Ну и кроме того резисторы покупал точные, 1%, пара штук на 5%, но их сопротивление вообще не имеет большого значения. Резисторы номиналом 1МОм были куплены на случай тонкой подстройки.
Собираем один канал, подаем питание и смотрим что получается, я калибровал при токе 1А.
1. 0.5А
2. 1.0А
3. 1.5А
При том что допускается до 2.45 вольта максимум, на мой взгляд получилось неплохо.
Выше было видно что я также купил резисторы 4.99кОм, была идея обойтись без подстроечного резистора, в этом случае 4.99кОм ставится вместо 5.1кОм, а контакты подстроечного резистора закорачиваются, ниже это показано на примере второго канала.
Собственно неплохо работает и так, при токе 0.5А получилось точно 4.2 вольта, дальше результаты для тока 1 и 1.5А.
Зависимость тока от напряжения просто отличная, слева ток в цепи почти нулевой, справа уже около 40-50мА, разница в напряжении всего 6мВ.
Но подумав, я решил отказаться от такого варианта так как хотел все таки оставить возможность регулировки.
Так как выделяемая на этом узле мощность при токе заряда 2А может достигать 85Вт. то конечно нужно нормальное охлаждение, для чего в том же Космодроме купил большой радиатор и защитную решетку. Вентилятор нашел дома.
Радиатор имеет шесть ребер, при этом сами ребра имеют мелкую насечку для улучшения теплоотвода.
Вес радиатора длиной 300мм почти килограмм, тот случай когда у нас покупать такие вещи выгоднее чем в Китае, мне радиатор обошелся в 8.5 доллара.
1. Длина чуть меньше заявленных 300мм
2. Высота почти 35мм
3, 4. Толщина тела посередине 7мм, ближе к краю 4.5мм.
Поверхность радиатора ровная, плоская, без выбоин.
Ширина около 83мм, я специально сделал это фото отдельным чтобы было видно расстояние между ребрами.
Дальше как говорится — Пилите Шура, пилите. Долго, нудно, обычной ножовкой по металлу. К сожалению в магазине из всех вариантов подошел именно такой, был еще 100мм, но мне он был короткий, а 150мм не было.
Меняем ножовку на шуруповерт, сверла и метчики и продолжаем генерировать алюминиевую стружку.
В сумме у меня получилось около 60 отверстий, большая часть с резьбой:
20 штук под транзисторы балансира
6 — крепеж платы балансира
4 — транзисторы нагрузки
4 — крепеж платы нагрузки
8 — вентилятор и решетка
8 — соединение радиаторов между собой
4 — термовыключатель
8 — провода к термовыключателю (4 получились лишними)
Еще осталось 4 под крепеж самого радиатора, но они будут делаться по месту установки.
Конструкция понятна и проста, я ее успешно обкатал в предыдущей нагрузке, но там радиатор был похуже и в полтора раза короче.
Попутно примерил плату электронной нагрузки и вентилятор. Зазор между радиаторами 5мм, при этом вентилятор 80мм крепится в отверстия в подошве радиатора.
Для нагрузки были куплены транзисторы IRF640 — ссылка, термовыключатели на 55 градусов, нормально разомкнутые.
Обычно я ратую за изоляцию радиатора от корпуса, а не транзисторов от радиатора, но в данном случае так нет получалось, резать радиатор на 20 частей и потом изолировать уж точно не получится.
В итоге взял полоску слюды, расслоил ее до тонкого состояния, нанес пасту и наживил транзисторы для одной платы.
На всякий случай проверяем, нет ли контакта транзисторов с радиатором.
Установил плату на выводы транзисторов, самый неудобный момент и я так и не придумал как его сделать более изящно, увы…
После этого я выставил между платой и радиатором 5мм, припаял по одному выводу каждого транзистора и аккуратно снял плату вместе с ними. Соответственно потом припаял остальные выводы.
Когда привинчивал, отвинчивал, в промежутке сверил под крепеж, то понял что делал неправильно. Более удобно сначала просто привинтить транзисторы без слюды и пасты, потом припаять их, просверлить отверстия под крепеж платы и только потом ставить слюду и мазать пасту, потому на второй плате поступил именно так.
Первое включение, ничего не задымилось, не коротнуло и при почти 42 вольта на выходе БП я получил ток 140мА.
Поднимаем напряжение, БП ушел в режим СС, напряжение на 10 каналах 42.057 Вольта или 4.2057 на канал.
Дальше попытался откалибровать, но за точку отсчета брал нижний контакт платы (землю), а дальше подстраивал каналы так чтобы было 4.2, 8.4, 12.6, 16.8 и т.д. После калибровки получилось 42.015 Вольта, общее напряжение на самом деле было не сильно связано с реальным положением вещей, на одних каналах поднимал, на других опускал. налицо «средняя температура по больнице».
Попутно вылезла проблема, один канал не получалось откалибровать, минимум получалось выставить 4.2086 Вольта.
Попытался заменить оба резистора делителя, безуспешно, в итоге параллельно верхнему резистору припаял еще один, номиналом 1 МОм, я говорил о них ранее.
Со вторым каналом все прошло отлично, слева напряжение до калибровки, справа после, все калибровки в итоге выполнялись поканально, а не относительно минусового провода, как я делал в первый раз.
Пока калибровал, радиатор успел прилично прогреться, вентилятор был выключен.
Но и здесь не обошлось без «нюансов». Еще когда калибровал, то обратил внимание, что у одного канала завышено напряжение, но без проблем вернул его в норму. Позже выяснилось, что один из подстроечных резисторов попался на 500Ом. а не на 100 как остальные.
Так как планируется отводить на радиатор тепло не только от балансиров, а и от нагрузки, то решил немного доработать и ее.
Про нагрузку я рассказывал ранее в другом обзоре.
Внесенные изменения:
1. Шунты 0.22 Ома заменены на 0.5 Ома (1+1 параллельно).
2. Конденсаторы коррекции номиналом 1нФ заменены на 22нФ. С конденсаторами малой емкости возникает паразитная генерация в определенных условиях и с некоторыми блоками питания, проявляется как повышенные пульсации. Можно поставить конденсаторы порядка 22-100нФ.
3. Последовательно по цепи питания вентилятора включил резистор 120Ом (240+240 параллельно) чтобы он постоянно вращался на малых оборотах. Дело в том, что даже когда радиатор холодный, внутри корпуса есть чему греться и это тепло надо вытягивать из корпуса.
Думал параллельно резисторам поставить конденсатор для облегчения запуска вентилятора, но пока передумал, так как это увеличивает нагрузку на термовыключатели, надо добавить еще резисторы порядка 1-2 Ома.
Слева до доработки, справа — после.
Вот собственно и получившийся модуль. Такая схема отвода тепла выбрана потому, что одновременно работает только что-то одно, нагрузка или балансир. При этом отводимая мощность в обоих случаях примерно одинакова, 150-170Вт.
Термореле включены параллельно, два установлено только из-за балансиров, так как в отличие от нагрузки они могут греться независимо друг от друга.
Транзисторы нагрузки стоят с наклоном из-за моего просчета с местом сверления отверстия под провода к термореле.
Вид сверху.
Кстати, многооборотный резистор надо будет также заменить, потому как высокая точность установки не требуется и по большому счету хватило бы и ступенчатой регулировки кратно току 0.5А.
Чуть чуть тестов.
Сначала подключаем нагрузку. Изменение номиналов шунтов получилось очень удачно, с наиболее распространенными батареями 10S мощность рассеивания как раз около 150Вт. Т.е. даже чисто случайно не выйдет спалить нагрузку.
А вот с температурой не все гладко. Через время некоторые транзисторы нагреваются выше сотни градусов, что с учетом линейного режима работы совсем плохо.
Интересно что на термофото платы нагрузки шунты справа имеют температуру меньше чем остальные, хотя напряжение на них одинаковое.
Но погрев еще какое-то время и посмотрев более внимательно, выяснилось что реальная температура ближе к 115-125 градусов.
Я пока виню мелкий корпус ТО-220, который из-за прокладки из слюды не успевает отводить все тепло. Кроме того у моей нагрузки стоит два вентилятора, один из которых имеет высокую производительность. Здесь же применен обычный, корпусной компьютерный вентилятор.
Пока напрашивается два решения проблемы-
1. Заменить транзисторы на что-то в корпусе ТО-247, например IRFP460
2. Поставить более производительный вентилятор.
Есть еще варианты решения, но я их не рассматриваю в виду сложности/малой эффективности.
Теперь подключим одну половинку балансира. Для теста я подал ток 2 ампера, максимальный который планируется использовать, реально ток будет скорее в диапазоне 0.5-1.5А. На модуле рассеивается почти 85 Вт.
Ну здесь все гораздо лучше, на момент включения термореле температура на транзисторах 72 градуса, потом поднимается до 77 и дальше почти не растет, а так как в данном случае транзисторы биполярные, то для них это вполне нормальная рабочая температура, даже с запасом.
Вообще устройство собственно уже собрано и эксплуатируется, но подумал что возможно кому-то будет полезна данная информация, транзисторы в электронной нагрузке заменил на более подходящие в корпусе TO-247, все пришло в норму.
На данный момент устройство выглядит так, но это уже «совсем другая история» и возможно я как-то её расскажу.
Сложный момент — нагрев, в остальном работает все просто отлично, особенно понравилась работа балансира, ну или многоканального зарядного, кому как.
Возможно некоторые вещи получились не так красиво как хотелось бы, также сильно влияет длина проводов к аккумуляторам, в общем проблем хватает, да и само решение было что называется — в лоб. Собственно простительно это всё только потому, что собиралось оно в одном экземпляре.
Как обычно буду рад вопросам и пожеланиям.
Самые обсуждаемые обзоры
| +61 |
2690
106
|
| +48 |
3004
62
|
| +22 |
1807
31
|
| +48 |
1799
34
|
А так да, хотелось по возможности раскрыть тему, но сам увлекся.
Чем городить огород на большом радиаторе, лучше бы
организовали параллельный заряд всех 19 S путем
установки на каждое звено одного реле, переключаещее
все вместе при заряде впараллель(с развязкой через диоды шоттки)
и ограничивающий резистор.Пятивольтового(4,5в с учетом падения на диодах). Двадцатиамперного импульсника хватило бы с головой.
Балансировка и заряд гарантированы без лишних теплозатрат.
На электросамокате такая система живет уже три года.
Кстати, разряд организовать в такой системе тоже проще.
Есть недостаток.Если батарей много то накладно тулить такое в каждую.
Если не сложно, набросайте схему, может я неправильно понимаю процесс.
Отпадает, батареи собраны в сборку без возможности отключения, кроме того реле на 20 переключающих групп очень неудобны, также могут быть проблемы при переключении если что-то пойдет не так, а искать реле на 40-80 вольт думаю будет очень дорого…
Также у Вас есть приличная зависимость от падения напряжения на диодах, под током заряда будет одна, после заряда, совсем другая.
В общем сложно, дорого, а в данном случае и невозможно.
Я бы увеличил номинал резистора R4.
И зачем в схеме 1% резисторы, если есть многооборотный подстроечник??
Эти 1% резисторы можно вообще спокойно исключить из схемы и обойтись одним подстроечником на 47...100кОм (крайние выводы его параллельно акуму, а средний на TL431).
Можно немного увеличить номинал R4, но в данном случае маловероятно что что-то выйдет из строя.
Да по большому счету низачем, хотя термостабильность у них выше чем у обычных. Но по расчетм мне были удобны определенные номиналы, они были с точностью в 1%, купил, цена по сути не сильно отличалась, а так пригодятся потом куда нибудь.
Весьма вероятный сценарий работы этого балансира в таком случае — мгновенный тепловой пробой переходов силового транзистора от разрядного тока акума. Транзистор даже не успеет ничего передать на радиатор.
Если при этом останется живой эмиттерный переход транзистора (отгорит только коллектор) — через него пойдет ток много больше, чем в обычном рабочем режиме, и тут уже может испустить дух TL431.
Если эмиттерный переход вследствии теплового пробоя замкнет накоротко (а коллекторный отгорит), то TL431 также сгорит с вероятностью около 99%.
То есть, как вы поняли, в эту схему как минимум очень просится ограничительный низкоомный резистор в коллекторную цепь силового транзистора.
1. он там есть в виде паразитных сопротивлений
2. шанс подключения перезаряженной батареи мал
3. даже если подключить балансир параллельно прямо на батарею, то её внутреннее сопротивление не даст вырасти току до критической величины чтобы схема успела перегреться, речь идет о секундах.
4. Вы не учитываете остальные элементы схемы, ведь в обзоре только силовой модуль. А там еще есть предохранители, кстати, на случай переполюсовки батареи.
Не, то что Вы написали, это хорошо и полезно, но справедливости ради, не думаете же Вы что я ткнул что-то «от балды» не подумав сначала как это будет работать?
Его на схеме не видно, но он там есть?
2. Я думаю, что таки да, над кое-чем вы не подумали. Выше в постах описал.
Естественно, просто это не совсем резистор в чистом виде, провода, разъемы, предохранитель, внутреннее сопротивление батареи, этого более чем достаточно.
Что такое 0.1 вольта? При токе допустим в 2А такое напряжение упадет на резисторе в 50мОм, так? Что такое 50мОм? Это вот все те паразитные цепи. Скажу больше, даже если Вы на место 4.2 вольта аккумулятора подключите 8.4, то ничего не произойдет, просто сработает предохранитель.
Вы неправильно думаете. Не считайте других глупее себя :)
Сама идея балансировки на заряде, если разобраться — спорная (правильнее делать на разряде — на перекачке энергии из одной банки в другую).
Если аккумуляторы из одной серии, с примерно одинаковой емкостью — она не нужна. Поясню на таком примере:
Допустим у нас есть батарея из
двух последовательно подключенных акумов. Один ёмкостью 2А*ч, другой 2.1А*ч.
Акумы изначально разряжены до 3 вольт.
При заряде этой батареи до 8.4 вольта первый акум зарядится, скажем, до 4.25 вольт, второй до 4.15 вольт. Логично? Да, так как у второго акума больше ёмкость. При этом, каждый акум возьмёт (и отдаст при разряде) одинаковую ёмкость.
При разряде батареи обратно до 6 вольт на обоих акумах окажется обратно по 3 вольта.
Теперь поставим на эту систему балансир. Оба акума в батареи окажутся заряженными до одинакового напряжения 4.2 вольта. Но мы помним, что у первого меньше ёмкость.
При разряде до 6 вольт окажется, что напряжение на первом всего 2.9 вольт, а на втором 3.1. А ещё вероятнее то, что на первом 2.7, а на втором 3.3 вольт, т.к. после 3 вольт напряжение на акуме резко пойдет в ноль.
А теперь, если дочитали до этого места, вопрос.
В каком из случаев, при разряде вышеописанной батареи мы возьмём c нее при разряде большую ёмкость? Когда она с балансиром или без?
Ответ очевиден — когда она без балансира (что работает на заряде).
Всегда находится кто-то умнее тебя —
С'est la vie
Согласен, но в данном случае так было проще, удобнее и дешевле.
Это устройство специфического назначения, потому «нужна» или «не нужна» больше определял не я.
Когда она с активным балансиром, насчет пассивных систем особой разницы не будет. Кстати у данного устройства функция балансира больше вспомогательная, более важно было заряжать, разряжать и контролировать напряжение на батарее поэлементно в схеме до 19S.
Я понимаю Ваше желание помочь, спасибо, но извините, все это я прекрасно знаю и так. И если в данном случае было применено какое-то решение или алгоритм, то так было согласовано с заказчиком.
Ну а если говорить упрощенно, то каждая задача требует своего отдельного решения. Мне тоже не все нравится и скорее всего сейчас делал бы по другому, но всего не предусмотришь. Было бы серийное устройство, был бы другой разговор, а в случае единичного экземпляра это скорее некий вариант концепта.
А если прикинуть количество средств и времени, которое вы потратили на этого динозавра, то суть проекта становится совсем непонятной.
Проще и дешевле было бы купить сразу готовое, меньшее и лучшее по характеристикам.
a.aliexpress.com/_ANU4iJ
З.ы. Статья начинается:
… а потом в комментариях бах:
¯\_(ツ)_/¯
Да и собственно критика здесь не причем, устройство работает уже с пол года, если не больше.
Была у меня такая мысль (об этом даже написано в статье), но когда это все затевалось, были сомнения по поводу того, насколько нормально это будет работать.
Но Вы не учли, что балансир такого типа точно будет стоит дороже чем тот, что сделал я, кроме того балансировать он будет дольше, а тот что может балансировать быстро, стоит еще дороже.
Также активный балансир хоть и хорош, но функционально устройство пострадало бы.
В статье лишь составляющая часть более сложного устройства, отвечающая за балансировку и разряд аккумуляторов, так что никакого «бах» здесь нет.
В составе устройства есть зарядное, разрядное, балансир, многоканальный вольтметр, узел защиты от переполюсовки и перегрузки, блютуз модули, узел измерения тока, блоки питания.
У меня складывается ощущение, что Вы решили либо докопаться, либо показать свой профессионализм, но пока у Вас это слабо получается :)
«Как работают отдельно диод, транзистор, конденсатор и дроссель — я знаю, а что из них можно сделать — ума не приложу»
По поводу технических характеристик балансира с Али, то отбалансирует он точно быстрее вашего. Ток зарядки акумов вашим ограничен зарядным током зарядного.
Балансир с Али может дополнительно к току зарядного подкачать слабый акум током 1.5А. И у него не будет тепловых потерь.
Так что тут вы опять выдаёте желаемое за действительное.
Посмотрели бы хоть технические характеристики, что-ли.
Складывается впечатление, что ваши наработки критиковать нельзя. На любое разумное замечание/аргумент вы или не даёте ответ (так как ответить по сути то и нечего) или начинаете утверждать, что нет, это не бяка, так и было задумано. Немного самокритики вам не помешало-бы. :)
З.ы. насчёт профессионализма — честно, смотрю на это и вспоминаю себя лет 20 назад… :)
Вот не уверен.
В моем варианте можно до 2А, а при желании и больше, балансир с Али скорее 1.2А.
С чего это? :)
Я знаю не только его характеристики, а и тестировал и обзор писал подобного балансира, собирал конденсаторный маломощный, потому знаком не в теории, а на практике. В том числе прекрасно понимаю принцип его действия.
Да почему же, я не против, просто как-то так получается, что Ваша «критика» больше похожа на «докапывание». Сделайте свою версию балансира, опубликуйте обзор, пообсуждаем.
Изначально Вы написали что балансир может выйти из строя, так? Я ответил Вам что нет, не может так как этот момент продуман, но Вы решили пойти дальше, предложив альтернативный вариант с емкостным балансиром. Я ответил Вам что рассматривал такой вариант, мало того, он есть в обзоре и пояснил, почему он не применялся.
Вариант с пассивным балансиром который показан в обзоре работоспособен? Да. Сложен? Нет. Обеспечивает то, что от него требуется? Да. Кстати, он был выбран тогда именно из-за большей надежности.
Как я Вам уже ответил, сейчас делал бы по другому, возможно с активным балансом, но не тем, что Вы показали. И причина совсем не в токе балансировки или цене так как возможно собирал бы его сам под свои требования.
Суть в том, что разработка шла ооооочень постепенно, отчасти потому что все это делалось не ради заработка. Соответственно год назад были одни цены, сейчас, совсем другие. Если Вы внимательно посмотрите статью, то увидите, что там можно найти даже дату, когда это все писалось и делалось. Предположите, что тогда были другие идеи, другие цены, ассортимент и т.д.
Давайте будем откровенными, Вам бы тоже это не помешало :)
Заряжая батарею через зарядное и балансир с Али током 2А вы будете иметь средний зарядный ток 2А на акум + 1.2А которые могут пойти на чрезмерно разряженый акум с соседнего.
Так понятнее?
Принцип действия балансира с Али описан в первом предложении (если удосужились прочитать то, что я выложил в скриншоте).
Перенос энергии через индуктивность. То есть, как вы можете понять, он имеет мало общего с тем маломощным конденсаторным, что вы собирали ранее.
Он имеет общий принцип, по моему этого достаточно. А индуктивный, показанный выше, я тестировал.
Преимущество индуктивного и конденсаторного балансира в том, что он может работать всегда, так как устанавливается на саму батарею.
Не путайте горячее с мягким.
Вот видите, после того, как я вас поправил вы уже и индуктивный балансир научились называть своим именем, а не конденсаторным. :)
Я его и не путал, есть индуктивный балансир, есть конденсаторный, принцип действия у них по сути один и тот же.
При этом современные конденсаторные балансиры могут балансировать током до 5А, а индуктивные до 1.2-1.5.
Индуктивные строятся на базе чипа ETA3000, по даташиту можно его ток задавать до 2А, но видимо из-за повышенного нагрева ограничиваются указанной выше величиной.
Цена за 4 канала у индуктивного около 4-5 долларов, у конденсаторного обычно более 15.
Также Вы забываете, что да, здесь балансир работает совместно с зарядным устройством, причем подключаемые батареи могут быть на разное напряжение. Так вот, тот что в обзоре переживет даже если просто подключить батарею начиная хоть с первой клеммы по пятую, хоть с третьей по восьмую, без перемычки на плюс зарядного, а индуктивный или конденсаторный этого скорее всего не переживет.
Собственно я в очередной раз убедился, что Вам просто захотелось покритиковать, но по своему это нормально иначе было бы скучно :)
Т.е. к примеру между ячейками 1 и 2 будет до 30мВ, а между 1 и 7 легко получите и 0.1В, балансир из обзора работает с системами до 19S и ему все равно что выравнивать.
А вот от ссылочки на подобный агрегат я бы не отказался :)
Благодарствую, если не поленитесь написать.
2, но он есть.
3, Тепловой пробой перехода длится на много меньше секунд при лавинообразном увеличении тока.
4. Предохранители сработают в последнюю очередь, когда уже нечего будет защищать.
Если вы в качестве ограничительного резистора используете паразитные провода можно было просто взять готовые пассивные балансиры на микросхеме HY2213-BB3A www.hycontek.com/wp-content/uploads/DS-HY2213_EN.pdf как у вас на картинках выше и увеличить ток балансировки добавив по одному транзистору и паре резисторов. Также можно сделать индикацию подключив светодиод с гасящим сопротивлением параллельно нагрузочным сопротивлениям в готовом балансире или вместо них, взяв сигнал на дополнительный транзистор со светодиода.
Не совсем. Если бы балансир хуже держал напряжение, то «болтанка» была бы еще больше.
Ну как бы не совсем так, скорее он просто перейдет в линейный режим работы, но логика в Ваших словах есть, здесь я не спорю.
2. В случае подключения перезаряженной батареи паразитные сопротивления играют мне на руку, они ограничивают ток. Если речь идет о подключении ячейки с напряжением к примеру 4.35 вольта вместо 4.2, то эту разницу в 0.35 вольта спокойно съест сопротивление всех цепей и ток просто не выйдет за предельное значение, дальше напряжение просадит балансир и все придет в норму. Если напряжение будет еще больше, то ток станет выше критического и сработает полисвитч соответствующего канала.
Выше я ответил, что там не будет такого тока. Хотя если подать напряжение совсем большое, то в таком случае да, возможно, но там тогда не поможет и резистор в коллекторе, потому как низкоомный не сильно поможет, а высокоомный будет ограничивать максимальный ток.
Была изначально такая идея, потому и купил эти платы, но не было уверенности что заработает корректно, а эксперименты это дополнительное время. Если бы речь шла о коммерческой разработке, то скорее всего делал бы по другому.
Повторюсь, речь шла о штучном изделии, причем просто товарищу, а не клиенту, да и не взялся бы я делать такое клиенту так как работа даже по сборке стоила бы прилично.
Задача была подключать батарею проводами и никак иначе. Переносить балансир ближе к батарее было бы лучше, но тогда возникает проблема отвода тепла с балансира и вот тогда бы я точно думал о проблеме ограничения тока.
Я не против критики, но в некоторых ситуациях критикующие не учитывают условия и особенности применения и разработки. Кроме того, проще всегда обсуждать что-то уже готовое, чем придумать по сути с нуля.
Вид узла защиты.
А вот процесс балансировки 10S сборки при токе 1.5А. В процессе начала заряда на самом разряженном было 4.025, на самом заряженном 4.183 вольта.
Согласен. Но здесь обсуждается не все устройство, а конкретный модуль. Вот его работу и хотелось улучшить вне зависимости от конкретных условий его применения. Думаю совместными усилиями мы сможем довести его до почти совершенства для работы в любой ситуации и как отдельного устройства. Со старым Новым годом вас и дальнейших успехов в работе.
. Но за счет быстродействия переходных процессов это происходит с большей частотой, чем в готовом изделии. Это не аналоговое, а триггерное устройство иначе не было бы стабилизации напряжения при изменении тока через TL431. Тогда остается просто добавить в схему автора стабилизацию тока для надежности. Хотя и готовое устройство усиленное внешним транзистором тоже со стабилизацией тока имеет право на жизнь. Чем выше растет напряжение на ячейке, тем длинней становиться это «иканье» и в конце оно тоже «устаканиться» и будет постоянно открыто, забирая на себя излишний ток заряда. И реализовать его немного проще. Не надо подбирать управляющее напряжение на TL431. Каждый решает сам, что ему делать. Если нет возможности разводить и травить плату проще собрать вторую схему. Хотя заряд при этом будет не постоянным, а пульсирующим током до момента постоянного срабатывания готового балансира. Возможно это негативно скажется на ячейке.
Именно потому в ИИП с частотой в 100кГц и более в цепи ОС нормально работает медленный PC817
Здесь именно так и реализовано, но в виде отдельного узла. Мне такое решение кстати не совсем нравится, но надо было быстро/просто/относительно надежно, пришлось сделать так.
Допустим сработал второй предохранитель. Тогда ячейка 1 и 2 останутся в воздухе без защиты. При этом они продолжат заряжаться в общей цепи. Возможна такая ситуация? Ведь предохранитель вернется в нормальное состояние через две минуты.Хотя при такой схеме могут сработать даже два предохранителя сразу и уже три ячейки останутся без защиты.
А при подключении в неправильной полярности сработает предохранитель.
После остывания, если через него течет ток, то он будет ограничивать его пока ток не прекратится и он не остынет.
Защита сработает либо при переполюсовке, либо при неправильном подключении (вместо 4.2 вольта подали 8.4). И то и другое является нештатной ситуацией.
Если батарея подключена правильно, то предохранитель не сработает, ну не будет на одной ячейке настолько высокое напряжение чтобы ток превысил пороговое значение.
Точно также можно сказать по поводу многих анализаторов батарей, там все режимы задаются вручную и можно случайно подать на одну ячейку например 15 вольт 5 ампер.
Правильно, просто одно не противоречит другому.
Они ограничивают ток в аварийном режиме, например при переполюсовке или подключении двух ячеек вместо одной, когда на балансир идет 8.4 вольта вместо 4.2
4А у транзистора это максимальный длительный ток, кратковременно они тянут и больше. Я хотел поставить что-то помощнее, но ничего не попалось подходящего.
Этот балансир задумывался для работы с разными батареями, в почти произвольном включении.
Вы пишете что вырастет ток. Так вот это возможно только при неправильном подключении, а точнее в процессе подключения, если все подключено правильно, то там по сути и предохранители не нужны и можно подключить (даже нужно) толстыми проводами.
Я этого нигде не писал, изначально у человека начались банальные придирки, как впрочем и во многих его комментариях.
Возможно я не вижу ситуацию, где мой вариант может быть опасным или ненадежным, но как-то так получается, что пока я не вижу ни одного существенного аргумента.
Вот Вы написали — балансир выключится из схемы. Да почему он выключится, если он это может сделать только при ошибке в подключении, а если выключился, значит подключение было неправильным и это уже не проблема балансира, меня заботила защита балансира, а не батареи.
Устройство рассчитано на человека, который понимает что делает. Предположу что Вы просто не до конца поняли как это все работает и используется.
пьянствабезделья)Зависит от специфики работ, у меня нагрузка наверное используется чаще других устройств.
А что за специфика работы? По-моему, нагрузка нужна лишь разработчику источников питания.
А иногда приходится три сразу использовать
P.S. Да, насколько эти полотна прочные, ничего сказать не могу. За 6 лет так ни одного и не сломал.
И это при том, что отводящий радиатор используется где-то на половину.
Исправляйте ошибки проектирования. В 'два раза' температура не снизится, но хоть будет меньше 90 градусов.
Но все равно неудобно их применять из-за необходимости раздельного питания.
Я просто заменил транзисторы с ТО-220 на ТО-247, писал в обзоре. Проблема в скорости теплопередачи от транзистора к радиатору так как с транзисторами балансира такой проблемы нет при той же мощности.
https://aliexpress.com/item/item/32992885470.html
https://aliexpress.com/item/item/4001255392292.html
Но схема из обзора возможна только со стороны зарядного так как имеет большой ток собственного потребления.
Но в принципе если есть желание, то можно и как в обзоре сделать. Правда здесь есть нюанс, зарядный ток никогда не упадет, соответственно зарядное не отключится, просто ток пойдет не в аккумуляторы, а на нагрев балансира.
А как подключить эту плату к уже имеющейся плате защиты, тут кроме аккумуляторов нет схемы подключения питания и нагрузки.
https://aliexpress.ru/item/item/item/32992885470.html
можно и к контактам на плате защиты, которые идут на аккумы. схема подключения там же на странице чуть ниже.
Ваша конструкция напомнила изделие немецкого радиолюбителя, который сделал киловаттный ВЧ усилитель на irf-ках
Не сгорит, там стоит полисвитч на 3.3А, скажу больше, я такой режим проверял. При том, что такой режим вообще является аварийной ситуацией.
Желателен, я посчитал что в моем случае достаточно будет паразитных сопротивлений.
Да, по хорошему надо ставить толстые провода и резисторы в цепях коллекторов. Но в данном случае получилось что нормально и так. Если бы это было серийное устройство, возможно провода стали бы заметно толще и возможно появились резисторы в коллектрных цепях.
Кратковременно выбег есть если разброс большой, потом быстро выравнивается. Вот здесь соглашусь.
Но к сожалению больше добавляют полисвитчи, а не провода, так ставить их пришлось на 72 вольта, а не на 30, как можно было бы.
Есть вариант переставить их в коллекторные цепи транзисторов, но тогда надо думать как лучше реализовать защиту от переполюсовки.
А почему не готовый конденсаторный, там токи до 5А возможны.
Верю, а собственное потребление какое?
А вот это не совсем так, если присутствует заметный разбаланс, то активный балансир может увеличить суммарную емкость батареи за счет использования энергии самых емких ячеек.
Кстати, вот именно с LiFePO4 есть некоторая особенность балансировки при разряда и заряде. Дело в том, что хоть разрядно-зарядная кривая у них очень пологая, но в конце есть участок где напряжение резко меняется, заметно более резко чем у обычных. Так вот на этом участке и происходит эффективная балансировка. Особенно если ток заряда/разряда не сильно больше чем ток балансировки.
На счет заряда лифера, я знаю про нелинейность. У меня сборка 4s2 из 90Ач ячеек, много экспериментировал. Подбирал оптимальное напряжение заряда и вкл/выкл балансиров.
На счет нужности активного балансира при разряде спорить не буду я только со своими лиферными упражнялся и у них при разряде немного разное напряжение может быть, в том числе от сопротивления перемычек может зависеть и куда подключены цепи измерения. Но когда начинаешь заряжать, на участке постоянного тока ячейки через некоторое время выравниваются по напряжению, ну и к концу заряда обратно немного разбегаются, но уже по другому могут :-)
Если ячейка небольшой емкости и сильный разбег, то может и будет прок от балансировки этими емкостными.
Есть прикольная микросхема LTC3300 на ней можно двунаправленный балансир сделать, у меня по сути половинка и реализована, которая за разряд отвечает, только частоту я фиксированную сделал, чтобы можно было в режим неразрывного тока немного заходить, ну и на МК так проще :-) Если поставить вместо диодов мосфет и добавить драйверы, то будет LTC3300.
Просьба когда начнете собирать серийно напишите в личку.
Использование МК делает данный балансир очень гибким.
Удачи в разработке и реализации проекта.
Напряжения вкл/выкл балансировки задается перемычками (джамперами).
*У меня у 16S4P сборка за 2 сезона нижние 3 ячейки разрядились на 0,030В. Мне кажется намного проще просто раз в год-два разбирать корпус батареи на ТО и в случае разбега пользоваться Э.нагрузкой. В моем случае я подключил свою между 4 и 16 секцией и разрядил их током 0,5А минут 20-30. В итоге все отбалансировалось. Подключал через разъем баллансировки иголочками, т.к. сама сборка скотчем закрыта от мех. повреждения при доставании из кейса.
PS: Плата защиты вроде как есть, но по факту она не баллансит и играет роль наверное только защиты, т.к. разряжать позволяет до 2,4В на элемент и ниже. А не баллансит она потому, что для снижения риска я заряжаю чуть меньшим напряжением, поэтому на конечном этапе такой небольшой разбег не чувствуется, т.к. ток совсем перестает течь из-за выравнивания напряжения между ЗУ и АКБ.
TL431 — 50коп а IRF640N — 9грн еще дешевле у них IRF740 — 6грн еще интересней IRFZ44N за 5грн. Ценники в этом магазине самые низкие по Украине. Я у них уже дважды тарился и все без проблем. Особенно ценны порадовали на макетки…
Ну и после того как накололся в каком-то магазине на поддельную TOP245, стараюсь покупать у них.
В Косомдром дорогой, хотя у многие серьезные микросхемы типа АЦП можно купить только у них. Вот хотел купить себе на исcледование схемы изолированный DC/DC на плату от Mean Well — NSD05-12S5, в космодроме он 282грн. Легкое гугление дает хотябы этот вариант с цеником в 212грн. Вчера забрал в Одессе с доставкой и наложкой за 275грн.
Уже начал его реверсить, довольно интересное устройство. Там трансик ER11 работает на 350kHz. Правда на холостом ходе потребляет 0,5Вт. По нагреву судя по всему потери в магните… кароче вначале схему срисую потом попытаюсь проводить эксперименты с частотами. Меня вообще эта тема не отпускает, с моточными изделиями и изолированными обратноходами интересуют создать методику оптимального проектирования как схемы так и моточных изделий…