OK1HDU (Hamradio, electronics, travelling, photography, ok7u...)
599.cz - Homepage 599.cz - Homepage Memorial OK1WC Optimalizováno pro web... Než něco pošlete dál, přečtěte si ... hoax.cz
     Dnes: 28. 09. 2021    spaceweather.com Bouřky v Česku v novém okně Bouřky v Evropě v novém okně Ionogram Průhonice v novém okně Contest calendar WA7BNM v novém okně RSS summary of the last 7 articles    
O   Hlavní menu

 [-] Hlavní stránka

 [-] Zajímavé odkazy

 [-] Download

 [-] Zasílání novinek


O   Seznam rubrik


time.is in new window


f e e d b a c k

O   Počasí v Holicích
JO70XC


O   VOACAP KV Online

O   VOACAP pro CB
Šíření na CB

PHPRS fórum

<a1>technika, bastleni</a1>

Zpět Omezovač nabíjecího napětí článků Li-Pol baterie.

Vydáno dne 09. 01. 2013 (14509 přečtení)

4 cell balancer Jak je známo, vyžadují Li-Pol baterie při používání určitou zvýšenou opatrnost. Jednou z věcí, která je nejčastěji zmiňována (i když si osobně myslím, že zdaleka ne tou nejproblémovější) je nutnost zajistit nabíjení jednotlivých článků, spojených sériově do baterie, na stejné konečné napětí. K tomuto účelu bývají jednotlivé články vyvedeny na takzvaný servisní konektor, na který se připojuje nějaký omezovač nabíjecího napětí, pro který se vžil název balancer.


Nejprve pár nesouvislých poznámek

Zdá se, že z běžně dostupných baterií nemají Li-Pol baterie konkurenci pokud se jedná o poměr kapacity a váhy. Mají také velmi nízký vnitřní odpor, takže ačkoliv na to taková baterie svou váhou a velikostí nevypadá, dokáže dát do zkratu dost nebezpečný proud. Na to je potřeba pamatovat při manipulaci s kontakty (pájení konektorů a podobně). Není na škodu včlenit do kabelu nějakou pojistku.

Také musím upozornit, že Li-Pol baterie používám k napájení QRP trancseiveru K1. Tedy odběr při příjmu do 70mA (na baterii 3000mAh vydrží poslouchat nepřetržitě 2 dny) a odběr přibližně 1A při vysílacím výkonu 5W (1,3A při výkonu 7W). Zdaleka tedy nejsou využity parametry, které taková baterie má. To je potřeba mít na paměti při čtení tohoto a předchozího článku. Proud nastavený pro nabíjení používám 200mA. Nemám důvod při nabíjení někam spěchat, protože pokud mi baterie dojde někde v terénu, stejně ji není jak nabít, a doma po návratu je na nabití času dost.

Čtyři roky jsem používal čtyřčlánkovou baterii 2700mAh bez jakéhokoliv balanceru. Nabíjel jsem ji na napětí těsně pod 16V zbastleným nabíječem uvedeným v předchozím článku. Pouze jsem občas voltmetrem zkontroloval napětí jednotlivých článků. Ani po čtyřech letech nebyl rozdíl v napětí u nabitých článků větší než 0,1V. Pravděpodobně díky těm malým nabíjecím i vybíjecím proudům. Zajímavé je, že u vybitých článků byly rozdíly napětí větší. Pokud jsem baterii vybil na ještě povolených 12,8V, tedy teoreticky 3,2V na článek, některý článek již byl třeba i pod 3V, zatímco jiný se ještě držel vysoko. Po nabití (bez balanceru) se ale zase docela srovnaly na maximální rozdíl uvedených 0,1V.

Baterii jsem ale nakonec zničil úplným vybitím, když jsem ji zapomněl několik dní připojenou k rádiu. Proto se chystám postavit a zde zveřejnit také nějaký indikátor a odpojovač při poklesu napětí. Snad se k tomu v dohledné době dostanu.

Princip činnosti

Většina balancerů z Číny pracuje na principu měření napětí článků nějakým mikropočítačem s A/D převodníkem a připojování vybíjecích odporů na články, které mají napětí vyšší než požadované. Mě se ale mnohem víc líbí zapojení, které již před pár lety zveřejnil M.Zajíc na svém webu. Ten využívá v podstatě principu Zenerovy diody. Základem je integrovaný obvod TL431 (označovaný občas jako "nastavitelná Zenerova dioda"), který při napětí vyšším, než je nastavené otevírá tranzistor připojený kolektorem a emitorem na nabíjený článek.

     
4 cell balancer
PCB, the copper side
PCB populated with components
Schéma Plošný spoj
(není v měřítku)
Osazení pl.spoje
součástkami
     

Zapojení popsané na výše zmíněné stránce jsem použil beze změny. V praktickém provedení jsem pouze udělal vlastní plošný spoj pro čtyřčlánkovou baterii. Také jsem koupil některé součástky (BC556 a TL431) s jinak tvarovanými vývody a jiný typ odporového trimru. Dále jsem na hotovém přístroji připojil ke všem čtyřem odporům 15kΩ v napěťovém děliči paralelně odpory 220kΩ (výsledný odpor je cca 14kΩ). Nabíjím totiž články pouze na napětí 4,00V a při původních hodnotách šlo napětí regulovat zhruba v rozsahu 4,05 až 4,3V. Tyto odpory jsou připájeny na plošný spoj ze spodní strany.

Docela problém byl, sehnat protikus k servisnímu konektoru, používanému na bateriích. Nakonec jsem přímo na plošný spoj připájel obyčejný pětikolíkový PSH konektor a pro připojení baterie jsem si vyrobil krátkou redukci. Na ni použitý konektor jsem vypájel z nějaké univerzální redukce zakoupené v modelářských potřebách.

Chladiče výkonových tranzistorů je potřeba dimenzovat podle nabíjecího proudu. Pro větší předpokládaný proud (více než cca 500mA) je dobré silné spoje ke kolektorům a emitorům tranzistorů v celé délce pocínovat, abychom zajistili co nejmenší úbytek napětí, případně navrhnout jiný plošný spoj s oddělenými výkonovými a "signálovými" spoji, jak to udělal autor původního návrhu. Obrázek plošného spoje je možné stáhnout jako .pdf soubor v sekci Download. K praktickému provedení snad není potřeba žádný další komentář.

     
4 cell balancer
detail
adjusting
Osazeno, nastaveno Detail Nastavování
     

Nastavení

Nastavení je rovněž popsáno na původním webu ze kterého je zapojení převzato. Pro nastavení potřebujeme dostatečně přesný voltmetr a nějaký zdroj (5 až 12V), u něhož lze nastavit omezení proudu na jednotky až desítky miliampér. Výhodné je pokud by měl možnost plynulého nastavení napětí zhruba od 3 do 17V. Pokud nemáme zdroj s omezením proudu, lze použít zapojení s odporem podle obrázku níže uprostřed. Volmetr by měl být schopen změřit přesně napětí 4,30V alespoň na setiny voltu.

     
rectifier with current limit
rectifier without current limit
the overall check
Se zdrojem
s proudovým omezením
Se zdrojem bez
proudového omezení
Celková kontrola
(alternativně s odporem)
     

Vzhledem k tomu, že se obvod omezovače napětí chová v podstatě jako velice kvalitní Zenerova dioda, je nastavení poměrně jednoduché. Ať již použijeme zapojení podle kteréhokoli obrázku výše, vždycky jednoduše nastavíme odporovým trimrem požadované napětí mezi emitorem a kolektorem příslušného výkonového tranzistoru (BD244). LED dioda by měla svítit. Tímto způsobem nastavíme na stejné napětí postupně všechny čtyři sekce. Tím je nastavení prakticky hotové.

Pokud máme možnost plunulé regulace napětí napájecího zdroje, můžeme ještě prakticky vyzkoušet funkčnost. Nejprve zkusíme snížit napětí zdroje pod hodnotu nastavenou trimrem. Příslušná LED by měla zhasnout (přechod je velice strmý) a proud odebíraný ze zdroje by měl klesnout blízko k nule (proud je pak daný pouze sériovou hodnotou odporů v děliči napětí). Po přesném nastavení všech čtyř sekcí připojíme zdroj (alternativně přes odpor) na krajní vývody konektoru (plus na emitor T1 a minus na kolektor T41) a pomalu zvyšujeme napětí nad součet všech napětí (čtyřnásobek napětí jedné sekce). Všechny LED by se měly rozsvítit přesně ve stejný okamžik. Při použití odporu v sérii se zdrojem a dostatečně jemné regulaci se budou rozsvěcet plynule ale všechny zároveň.

Použití

Tento omezovač nabíjecího napětí (balancer) je ideální pro použití s nabíjecím zdrojem (nabíječkou), který má nastaveno napětí naprázdno (konečné napětí nabité baterie) stejné, nebo nepatrně vyšší (o 0,05V) než je součet napětí jednotlivých sekcí omezovače (balanceru). Dále je nutné aby zdroj (nabíječka) měl proudové omezení.

Nabíječka, baterie, balancer

Omezovač nabíjecího napětí (balancer) připojíme na servisní konektor nenabité baterie. Žádná LED by neměla svítit. Poté připojíme nabíjecí zdroj na hlavní konektor baterie. Baterie se začne nabíjet proudem, daným proudovým omezením nabíječky. Jakmile některý článek dosáhne konečného napětí (nastaveno trimrem v balanceru), rozsvítí se příslušná LED a nabíjecí proud začne tento článek "obcházet" přes příslušný tranzistor v balanceru. Pokud máme napětí na nabíječce nepatrně vyšší, postupně se rozsvítí všechny LED. V konečné fázi tedy proud z nabíječky "obchází" všechny články. Svit všech LED nám indikuje, že všechny články jsou nabity a můžeme nabíječku odpojit. Pokud po odpojení nabíječky některá LED okamžitě zhasne, ukazuje to, že příslušný článek ještě není úplně nabit na nastavené napětí.

Jarda, ok1hdu


   | Celý článek |      Informační e-mail tisk clánku
 

Zpět (klikni)

O   Novinky
19.08.2020:
Update na webu DXFC
Dneska jsem updatoval info na webu DXFC.

05.07.2019:
Update fotoalba
Do fotoalba jsem přidal pár fotografií ze:
Slovinska (červen 2019)
Fotoalbum prozatím zrušeno.

05.12.2018:
Update fotoalba
Do fotoalba jsem přidal pár fotografií ze:
Slovinska (jaro 2018)
a ze:
Suchého Vrchu (zima 2005/2006).
Fotogalerie je prozatím zrušena.

24.11.2017:
Update na webu DXFC
Dneska jsem updatoval info na webu DXFC

24.11.2017:
Update fotoalba
Do fotoalba jsem přidal fotky z letošní dovolené v Tureckém Oludeniz.
Fotoalbum je prozatím zrušeno.

O   kalendář
<<  Září  >>
PoÚtStČtSoNe
  1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30    

O   Radary ČHMU

PHP Scripting Language MariaDB Apache Web Server

Tento web site byl vytvořen prostřednictvím phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.
Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami
nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.