Zaloguj
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
