Ahoj,
tak já už mám konečně navržený ten balancer pro 4s li- ion sadu.
Jak jsem psal, u těchhle typů nabíječek/ochran nejde použít standardní balancery s charakteristikou jako přesná zenerka, protože nabíjení se ukončuje, když napětí dosáhne 4,25V aspoň na jednom ze článků (přestože jiný články mají třeba jen 3,6V).
Takže by se klasický balancer
-buď ani neaktivoval (pokud by bylo jeho nastavený napětí vyšší než napětí, při kterým se ukončí nabíjení),
-nebo by znemožnil ukončení nabíjení (pokud by bylo jeho nastavený napětí nižší než napětí ukončení nabíjení a současně by dokázal pracovat při větším proudu než je nabíjecí proud),
-nebo by neměl dost času články ubalancovat, protože by si jen lehce odplivnul v poslední fázi nabíjení (menší napětí, menší proud).
Ten poslední případ by čistě teoreticky mohl zafungovat po mnoha desítkách cyklů, ale potíž je, že by musely mít všechny články stejný samovybíjení, kapacitu a taky nábojovou účinnost při nabíjení/vybíjení.
___________________________________________________
Tenhle technické problém jsem pořešil následovně (viz. přiložený schéma):
1. Najde se napětí článku s nejnižším napětím.
2. Přičte se k tomu maličký napětí (70mV).
3. Na napětí článku s nejnižším napětím se průběžně vybíjí všechny ostatní články, každý zvlášť.
K bodu 2: Kdyby se nepřičítalo těch 70mV jako rezerva, mohlo by se kvůli nepřesnosti obvodu stát, že by se některý z článků vybil na menší napětí než je napětí článku s nejnižším napětím, tím by se sám stal článkem s nejnižším napětím, no a v konečným efektu by pak mohl balancer vybíjet články do alelůja (zničení celé sady podvybitím).
Zapojení
OZ nejsou LM324, ale LP324, což je jejich obdoba, ale s řádově nižším odběrem.
- OZ3A až OZ3D jsou diferenciální zesilovače a jeden sledovač, zapojený tak, aby na výstupu obvodu (uzel D1 až D5, R19) bylo napětí akumulátorku s nejnižším napětím. Rezistory 560k musí být ±0,1%, 100n keramiky by měly zuby nehty stačit X7R (myslím s ohledem na izolační odpor).
- D1 a dělič R17, R18, R19 přičítají k napětí článku s nejnižším napětím přibližně 70mV (výše zmíněno). D1 pracuje na hraně- navrženo na typický chyrakteristiky z datasheetu. Potřebujeme, aby byl obvod nízkopříkonový a stál málo penězů (vysoká cena IO- referencí).
- OZ1A- jen sledovač.
- OZ1B, OZ1C, OZ1D+ bordel kolem: posouvají potenciál vztažený vůči zápornýmu napájecímu napětí na potenciál, vztažený k + svorkám jednotlivých článků sady. Dělič R69, R71, R73 zajišťuje, že pokud je na prvním a druhým článku stejný a zároveň nejnižší napětí, nebude T1 pracovat při záporným úbytku mezi D a S (což nejde, páč napájení je kladný). R69, 71 a 73 stačí s 1% tolerancí, páč, poslušně hlásím, dělicí poměr je blízký jedné. R68, R70 a R72 kompenzují to co nám "napáchal" dělič, aby na R13, R14 a R16 byl úbytek právě tolik, co je na článku s nejnižším napětím + 70mV ± nepřesnosti obvodu.
- OZ2A až OZ2D+ bordel kolem: vybíjí jednotlivý články tak, aby se napětí článků porovnalo.
_____________________________________________
Tož jsem to zapojení otestoval na zkušební desce, teda s L
M324, ale jen tu část s OZ1 a s OZ3. Na vybíjecí část nezbylo v šuplíku dostatek LM324. No, nemyslím si, že v případě těch vybíječů bude problém se stabilitou zapojení (narážím na OZ2A a OZ2D), páč zesílení tranz. stupňě bude v praxi menší než jedna, i kdyby měl starší článek větší vnitřní impedancu třeba aji 1 Ohm.
PCB jsem navrhnul v KiCadu 50x50mm a zítra asi objednám prvních 10 kousků. Jestli bude všecko OK, tak to asi nabídnu na eshopu jako stavebku.
