Balanser do pakietów akumulatorów Li-Po

Balanser do pakietów akumulatorów Li-Po
Pobierz PDF Download icon
Układ balansera, niezbędny do prawidłowego ładowania szeregowych pakietów akumulatorów, przez co jest wydłużany czas ich eksploatacji i zapewniana maksymalna wydajność.

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

Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
marzec 2016
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Materiały dodatkowe
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik styczeń 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio styczeń 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje styczeń 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna styczeń 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich styczeń 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów