wersja mobilna | kontakt z nami

Balanser do pakietów akumulatorów Li-Po

Numer: Marzec/2016

Układ balansera, niezbędny do prawidłowego ładowania szeregowych pakietów akumulatorów, przez co jest wydłużany czas ich eksploatacji i zapewniana maksymalna wydajność.

Pobierz PDFMateriały dodatkowe

Rysunek 1. Schemat ideowy balansera

Ładowanie pojedynczych cel akumulatorów Li-Po nie stanowi problemu. Dostępne są gotowe rozwiązania ładowarek z pełnymi pakietami zabezpieczeń. Nieco gorzej jest, gdy używa się akumulatorów składających się z kilku szeregowo połączonych ogniw.

Ze względu na tolerancję pojemności nie zawsze w połączeniu szeregowym napięcie na celach składowych rozkłada się równomiernie. Jest do szczególnie groźne dla ogniw akumulatorów Li-Po, dla których przekroczenie napięcia 4,3 V kończy się trwałym uszkodzeniem i może spowodować wybuch.

Układ balansera jest niezbędny dla prawidłowego ładowania szeregowych pakietów akumulatorów Lipo. Jego głównym zadaniem jest zabezpieczenie akumulatora przed wzrostem napięcia na celi powyżej bezpiecznej granicy, to jest 4,2 V. Przy przekroczeniu 4,2 V układ bocznikuje naładowany akumulator, umożliwiając ładowanie pozostałych cel. Wydłuża to czas ładowania układu oraz sprawność ładowania (część energii jest rozpraszana na ciepło), ale zapewnia niezawodność i trwałość pakietu.

Schemat ideowy układu pokazano na rysunku 1. Układ pełni funkcję precyzyjnej diody Zenera. Napięcie z celi pakietu doprowadzone układu U1 typu MCP65R41, czyli do mikromocowego komparatora z wbudowanym napięciem odniesienia (1,20 V). Dzielnik R1...R4 ustala próg przełączenia układu.

Rysunek 2. Schemat montażowy balansera

Zwory Z1 i Z2 umożliwiają precyzyjne ustalenie punktu załączenia układu. Komparator jest objęty histerezą ok. 5 mV. Podczas przełączania występują chwilowe oscylacje, jednak nie jest to problem w tym układzie. Bramka U2 wprowadza zwłokę czasową załączenia oraz separuje komparator od tranzystora Q1.

Po przekroczeniu progu załączenia wysterowany jest tranzystor Q1, załączający rezystory balansujące. W zależności od potrzeb, prąd balansowania można regulować skokowo zworami SW. Przy wyjętych zworach prąd wynosi 40 mA, kolejno załączane rezystory dodają kolejne 40/80/160 mA. Dioda BAL sygnalizuje aktywny stan pracy. W trybie spoczynkowym układ pobiera 15 mA i w zasadzie może być podłączony do ogniwa na stałe. Maksymalny prąd balansowania to ~320 mA.

Układ zmontowany jest na niewielkiej dwustronnej płytce drukowanej. Rozmieszczenie elementów przedstawia rysunek 2. Montaż jest łatwy i nie wymaga opisu.

Podczas uruchomienia układ wymaga jedynie sprawdzenia napięcia aktywacji, które powinno wynosić 4,18...4,20 V. Dokładnej regulacji można wykonać korzystając z zasilacza laboratoryjnego, poprzez zwieranie zwór Z1 i Z2. Podczas pracy rezystory R8..15 nagrzewają się, więc należy zapewnić odpowiednią cyrkulację powietrza i odsunąć moduł od ładowanych ogniw. Liczba zastosowanych modułów musi odpowiadać liczbie cel połączonych szeregowo. Każdy akumulator musi mieć własny moduł balansera.

Adam Tatuś, EP

Pozostałe artykuły

Przetwornica podwyższająca napięcie

Numer: Marzec/2016

Miniaturowa przetwornica podwyższająca do 5 V/1,5 A, ułatwiająca zasilanie "prądożernych" układów np. Raspberry PI, BeagleBone z zestawu ogniw 3×LR6 lub akumulatora Li-Po.

Ładowarka akumulatora Li-Po zasilana energią słoneczną

Numer: Marzec/2016

Przedstawiona ładowarka akumulatora Li-Po (1S) pozyskuje energię z ogniwa słonecznego wykorzystując algorytm śledzenia punktu mocy maksymalnej (MPPT) dla zwiększenia sprawności ładowania.

Sterownik syreny piezo

Numer: Luty/2016

Dostępne w handlu buzzery ze zintegrowanym generatorem mają niewielką głośność, ponieważ są przeznaczone do sygnalizacji, natomiast syreny są wystarczająco głośne, ale mają duże wymiary. W sytuacjach, kiedy potrzebna jest duża głośność, a przestrzeń jest ograniczona, najlepiej użyć zwykłego przetwornika piezoelektrycznego z odpowiednim sterownikiem.

Miniaturowy hub USB z interfejsem UART

Numer: Luty/2016

Miniaturowy hub USB z wbudowanym konwerterem portu szeregowego. Moduł zapewniający dwóch interfejsów przydatnych podczas uruchamiania urządzeń komunikujących się z otoczeniem.

Interaktywny stolik

Numer: Luty/2016

Współcześnie interakcja z urządzeniami elektronicznymi jest nieodzownym elementem naszego życia. Prezentowany projekt panelu sterownego ruchami dłoni może dać nam dużo zabawy, będzie też doskonałym prezentem dla dziecka lub młodszego rodzeństwa.

Mobilna
Elektronika
Praktyczna

Elektronika Praktyczna

Marzec 2017

PrenumerataePrenumerataKup w kiosku wysyłkowym

Elektronika Praktyczna Plus

lipiec - grudzień 2012

Kup w kiosku wysyłkowym