Зарядное для lipo. Схема очень простого балансира, для правильной зарядки литиевых аккумуляторов

Для зарядки LiPo аккумуляторов большой емкости, недорогие зарядные балансиры не вполне подходят по причине ограниченного зарядного тока, в результате чего заряд аккумуляторов большой емкости (2…5А) растягивается на весьма длительное время. Предлагаемое зарядное устройство предназначено для зарядки 2S…3S LiPo аккумуляторов большой емкости с их балансировкой и индивидуальным отключением банок, на которых напряжение достигло 4,2 вольт.

Данная схема предназначена для зарядки 2S и 3S аккумуляторов, но при необходимости заряжать 4S или 5S аккумуляторы, достаточно увеличить число ячеек. Все ячейки одинаковы.

Принцип работы ЗУ рассмотрим на примере одной ячейки. Основой является прецизионный cтабилитрон TL431 с регулируемым порогом включения. Порог включения задается резистивным делителем напряжения на выводе управляющего электрода стабилитрона. До момента включения стабилитрона весь ток заряда течет через аккумулятор. Стабилитрон через резистор 1 Ком подключен параллельно аккумулятору, и напряжение на плюсовой шине, а также на резистивном делителе (и на управляющем электроде стабилитрона) по мере заряда аккумулятора постепенно возрастает. При достижении напряжения на аккумуляторе 4,2 Вольт открывается стабилитрон и от падения напряжения на резисторе 1 Ком открывается силовой транзистор КТ816. Зарядный ток теперь проходит через него. Загорается сигнализирующий светодиод. Цепочка из 4х последовательно соединеных мощных диодов и переход КЭ транзистора являются мощным стабилитроном с напряжением стабилизации около 4,2 Вольт, который препятствует разряду аккумулятора через открытый переход транзистора. Резистор *1,5 Ком подобрать таким образом, что бы при достижении на соответствующей банке аккумулятора напряжения +4,2 Вольт стабилитрон открывался и загорался сигнальный светодиод.

Доработанная схема.

Каждый транзистор имеет небольшой радиатор 20 х 40 мм из аллюминия 1 мм.

Выходное напряжение, поступающее с выпрямителя на балансир должно превышать напряжение заряжаемой батареи. В выпрямителе использован диодный мост на ток 3 А и конденсатор 2200 мкф х 36 Вольт.

Для одной банки - напряжение с выпрямителя должно быть около 6 Вольт.
Для двух банок - напряжение с выпрямителя должно быть около 11 Вольт.
Для трех банок - напряжение с выпрямителя должно быть около 15 Вольт.
Для четырех банок - напряжение с выпрямителя должно быть около 20 Вольт.

При необходимости можно коммутировать обмотки трансформатора.
Напряжение отсечки заряженной банки 4,2 вольт.

Ток заряда для аккумуляторов выставляется мощным проволочным переменным резистором 10…20 Ом в пределах 1…2 А, а для аккумуляторов маленькой емкости в пределах 0,5 А.
Пользуюсь этим зарядником два года. Заряжаю аккумуляторы 1,8……….3,0 А.

Монтажка

Негатив печатной платы на три зарядные ячейки (3S LiPo) . Вид со стороны дорожек.

Вариант конструктивного исполнения ЗУ. Вид спереди. Диоды горят - заряд окончен.

Вид сзади. Видна ось переменного проволочного резистора установки тока.

Общий вид на внутренности.

Вид на печатную плату.

Видны - переменный резистор, диодный мост, конденсатор фильтра.

Специально для скептиков и приверженцев микроконтроллеров хочу сказать следующее.
Я ни в коем случае не отрицаю преимущества микроконтроллеров перед технологиями 80х годов!
Но схемотехника и технологии 80х доступны даже начинающим радиолюбителям, чего не скажешь о микропроцессорах. В данной статье я просто хочу показать, что на простых советских радиоэлементах, можно без особых усилий и материальных затрат за пару дней собрать то или иное нужное для дела устройство!

Александр Дегтярев, Владикавказ

Дополнительная статья

Чтобы не допустить повышение напряжения при зарядке, выше определённого порога, и служит балансир. Его задача достаточно проста – следить за напряжением на отдельной секции, и, как только напряжение на ней при зарядке достигнет определенной величины, дать команду на включение силового ключа, который подключит параллельно заряжаемой секции балластный резистор. При этом, если остаточный ток зарядки (а он, ближе к концу зарядки, уже достаточно мал, из-за малой разницы потенциалов между напряжением на заряжаемом аккумуляторе и напряжением на выходе зарядного устройства) будет меньше (или равен) тока протекающего через балластный резистор, то повышение напряжения на заряжаемой секции – прекратиться. При этом зарядка остальных секций, напряжение на которых ещё не достигло максимально допустимых значений – продолжиться. Закончится процесс заряда тем, что сработают балансиры всех секций аккумулятора. Напряжение на всех секциях будет одинаковым, и равным тому порогу, на которые настроены балансиры. Ток зарядки будет равен нулю, так как напряжение на аккумуляторе и напряжение на выходе зарядного устройства будут равны (нет разности потенциалов – нет тока зарядки). Будет протекать лишь ток через балластные резисторы. Его величина определяется величиной последовательно соединённых балластных резисторов и напряжением на выходе зарядного устройства.

Саму функцию контроля напряжения, легко смог бы выполнить любой компаратор, снабжённый опорным напряжением… Но компаратора у нас нет (точнее – он есть, но использовать его нам не удобно и не выгодно). У нас есть TL431. Но компаратор из неё, честно сказать – никакой. Сравнивать напряжение с опорным она умеет очень хорошо, но вот выдать чёткую, однозначную команду на силовой ключ, она не может. Вместо этого, при подходе к порогу, она плавно начинает загонять силовой ключ в активный (полуоткрытый) режим, ключ начинает сильно греться, и, в итоге, мы имеем не балансир, а полную ерунду.

Вот именно эту проблему, которая не позволяла полноценно использовать TL431, удалось решить на днях. Ларчик просто открывался (но открывать его пришлось более двух лет) – надо было превратить TL431, в триггер Шмитта. Что и было сделано. Получился идеальный балансир - точный, термостабильный, достаточно простой, с чёткой командой на силовой ключ.

Ниже - две принципиальные схемы балансиров, рассчитанные для контроля порогов LiFePO4 и Li-ion аккумуляторов.

Превратить TL431 в триггер Шмитта, удалось добавив в схему p-n-p транзистор Т1 и резистор R5. Работает это так - делителем R3,R4 определяется порог контролируемого напряжения. В момент, когда напряжение на управляющем электроде достигает 2,5 Вольта, TL431 – открывается, открывается при этом и транзистор Т1. При этом потенциал коллектора повышается, и часть этого напряжения через резистор R5 поступает в цепь управляющего электрода TL431. При этом TL431 лавинообразно входит в насыщение. Схема приобретает ярко выраженный гистерезис – включение происходит при 3,6 Вольт, а выключение - при 3,55 Вольт. При этом в затворе силового ключа формируется управляющий импульс с очень крутыми фронтами, и попадание силового ключа в активный режим – исключено. В реальной схеме, при токе через балансировочный резистор равном 0,365 Ампер, падение напряжения на переходе сток-исток силового ключа составляет всего 5-6 мВ. При этом сам ключ, всегда остаётся холодным. Что, собственно, и требовалось. Эту схему можно легко настроить для контроля любого напряжения (делителем R3,R4). Величина максимального тока балансировки определяется резистором R7 и напряжением на секции аккумулятора.

Коротко про точность. В реально собранном балансире на пять секций для аккумулятора LiFePO4, напряжения при балансировке уложились в диапазон 3,6-3.7 Вольт (максимально допустимое напряжение для LiFePO4 составляет 3,75 Вольт). Резисторы при сборке использовались обычные (не прецизионные). На мой взгляд – очень хороший результат. Считаю, что добиваться большей точности при балансировке, никакого особого практического смысла – нет. Но для многих – это скорее вопрос религии, нежели физики. И они вправе, и имеют возможность добиваться большей точности.

Рисунок ниже – плата отдельного балансира, и, для примера, плата балансира на шесть секций. Очевидно, что клонируя плату отдельного балансира, можно легко сделать плату балансира на любое количество секций и любых пропорций. Вот таким зарядно-балансировочным устройством я теперь пользуюсь. Я использую блок питания, описанный в статье про инвертор с адаптивным ограничением тока. Но можно использовать и любой другой стабилизированный блок питания, доработав его шунтом.

Балансир выполнен в виде отдельной платы. Он подключается к балансировочному разъему аккумулятора во время зарядки.

Пара слов про комплектующие. TL431 и p-n-p биполярный транзистор (подойдёт практически любой) в корпусах SOT23, можно найти на материнских платах компьютеров. Там же, можно найти и силовые ключи с "цифровыми" уровнями. Я использовал CHM61A3PAPT (или можно - FDD8447L) в корпусах TO-252A - подходят идеально, хотя характеристики очень избыточны (на токи до 1А, можно найти и что-нибудь по-проще).

В современных устройствах контроля за литиевыми батареями, описанные выше функции возложены на микроконтроллер.Но это гораздо более сложные для повторения устройства, и их применение оправдано далеко не всегда. Думаю - совсем не плохо, когда есть выбор.

Так выглядит балансир "живьём". За качество изготовления, вновь прошу прощения - из-за экономии времени, вновь рисовал плату обычным перманентным фломастером.

страйкбольное оружие

В последнее время стало много вопросов по LiPo аккумуляторам. Решил написать статью про зарядку, использование и подбор LiPo аккумуляторов.

Для примера рассмотрим аккумулятор ZIPPY Flightmax 1000mAh 2S1P 20C

Все что идет до цифры 1000 – это название фирмы изготовителя или торговая марка.

1000mAh – это емкость аккумулятора.

2S1P – 2S это количество батарей в сборке. Каждая батарея имеет напряжение около 3.7 вольта, так что напряжение такого аккумулятора равно 7.4 вольта. 1P – это количество сборок. То есть если взять 2 одинаковых аккумулятора, соединить их изолентой и спаять силовые провода параллельно (плюс с плюсом, а минус с минусом) то мы получим удвоение емкости, обозначается такая батарея 1000 2S2P и фактически равняется в эксплуатации 2000 2S1P. Обычно используют только одинарные сборки, поэтому 1P не говорят и не пишут.

20C – максимальный ток разряда, измеряется в емкостях батарей.

Что бы посчитать сколько LiPo сможет отдать ампер при загрузке двигателем необходимо умножить Емкость на количество С и разделить на 1000 (так как емкость указана в миллиампер/часах). Максимальный ток данной батареи будет равен 20 Амперам. Для 2200 20С – 44 ампера, 1200 30С = 36 Ампер и так далее.

Зарядка LiPo батарей

LiPo батареи заряжают током 1С (если только другое не указанно на самой батарее, в последнее время появились с возможностью зарядки током 2 и 5C). Штатный зарядный ток рассматриваемой батареи 1 Ампер. Для батареи 2200 – будет 2.2 ампера и тд.

Компьютеризированный зарядник производит балансировку батареи (выравнивание вольтажа на каждой банке батареи) во время зарядки. Хотя можно заряжать 2S батареи и без подключения балансировочного кабеля (белый разъем на фото) я настоятельно рекомендую подключать балансировочный разъем всегда ! 3S и большие сборки заряжать только с подключенным баланировочным проводом! Если вы не подключите и одна из банок наберет больше чем 4.4 вольта, то вас ждет незабываемый фейерверк!

Можно обезопасить себя и заряжать в спецпакетах – они не сгораемые и специально предназначены для снижения вреда в случае возгорания LiPo батарей.

Продолжаем рассказ про зарядку LiPo аккумуляторов.

Обычно быстро заливается в аккумулятор около 90% емкости, а потом начинается дозаряд с балансировкой банок. Более заряженные и подошедшие к пределу шунтируются и заряд идет на оставшиеся банки. Именно поэтому на ней можно заряжать пару 3S батарей как одну 6S.

Батарея заряжается до 4.2 вольта на банку (обычно на несколько милливольт меньше).

Режим “хранение”

На “умном” заряднике можно перевести LiPo в режим хранения,при этом батарея дозарядится/доразрядится до 3,85В на банку. Полностью заряженные батареи при хранении более 2-х месяцев (может и меньше) дохнут. Проверенно на личном опыте. Говорят что и полностью разряженные тоже, но за больший срок.

Я храню аккумуляторы в пластиковом чемоданчике. Это удобно. Знакомый хранит и носит в поле в вышеупомянутых пакетах. LiPo это обычная батарейка и если не замыкать контакты и не пробивать ее насквозь, то она не принесет никаких неприятностей при хранении и транспортировке.

Эксплуатация LiPo

Разряжать аккумулятор LiPo ниже чем на 3 вольта на банку не рекомендуется – может сдохнуть. Можно использовать звуковые индикаторы, но есть шанс, что запищит в самый неподходящий момент и вас засыпят шарами с ног до головы, как последнего лошару! Звуковая пищалка подсоединяется в балансирный разъем и как запищит – пора менять или доставать вторичку.

При потреблении мотором тока больше того, что может отдать аккумулятор, LiPo норовит вздуться и подохнуть. Так что за этим надо следить строго! Используйте ваттметры для контроля.

При эксплуатации есть еще один нюанс – наша батарея 1000mAh 20С. По идее отдает 20А. Моторы обычно позволяет превышать рекомендуемые токи, на 20%, впрочем я превышал и на 80% 🙂

Реально максимальную токоотдачу батареи держат не слишком хорошо. К примеру у меня 2200 20С отдает ток в 44А всего в течении 2-3-х минут, потом идет просадка напряжения, хотя по расчетам обязана отдавать не менее 5ти минут.

Так что при выборе LiPo батареи смотрим на максмальный ток заявленный для выбранного двигателя и накидываем запасец. Так для мотора, который кушает 8-12А наша 1000mAh 20С вполне подойдет, а вот для 16-18А я бы выбрал или с большей токотдачей, например 25-30С или взял большей емкости, например 1600 20С.

Lipo-модели – это высококачественные продукты из области радиоуправляемой электроники. Аккумуляторы для них, также должны соответствовать качеству и долговечности радиоуправляемой продукции.

Зарядное устройство Lipo считается одним из наиболее распространенных устройств в своей сфере деятельности. Их различают по мощности, скорости зарядки, корпусам и размерам. В продажах они представлены в большой разновидности. Встречаются аккумуляторы на 1.6, 2.2, 2.65, 3.8, 4, 5, и даже на 6000 миллиампер. Делают их, в основном, в жестком защитным корпусе, который делает устройство более долговечным, защищая его от различных механических повреждений.

Принцип работы

LIPO-батарея заряжается 1С-током (если не указанно заряжать по-другому на самой батарее. Дело в том, на сегодняшний день, научно-технический прогресс не стоит на месте, и уже начали появляться зарядные устройства с возможностью подзарядки 2С и 5C- уровнями). Базовый зарядный ток данной батареи становит от 1-го Ампера. К примеру, батарея на 2200 миллиампер требует 2.2 ампера силы подзарядки. Таков порядок зарядки будет становить и для других видов зарядных устройств подобного типа.

Компьютеризированное зарядное устройство выполняет балансировку батареи (выравнивание вольтовой нагрузки на каждой банке батареи) во время подзарядки. Хотя и заряжать можно с помощью 2S-батарей, без помощи кабеля балансировки, представленным в белом разъеме на фотографии, настоятельно рекомендуется подключать балансировочный разъем. 3S и более современные зарядные возможности, нужно использовать только с подключенным проводом балансировки. Если не придерживаться данной инструкции, возможно перенапряжение устройство и пожар в доме, в последствии.

Где выгодно приобрести данный вид зарядных устройств?

Наш интернет-магазин занимается прямимы продажами высококачественной радиотехники. Мы закупаем радиоуправляемые модели и запчасти к ним, исключительно у проверенных поставщиков. У нас можно выбрать зарядные устройства для Lipo-моделей высочайшего качества за вполне доступные средства.

В этой статье, на основе рекомендаций множества пилотов и гонщиков на мини коптерах, мы покажем несколько отличных зарядников для LiPo аккумуляторов. Выбранные зарядные устройства отличаются надежностью, легкостью использования и широкими возможностями.

Портативность — это еще один критерий, важный для пилотов мини коптеров, т.к. в поле тоже бывает нужно заряжать аккумуляторы.

Другие популярные комплектующие для гоночных коптеров можно найти по тэгу « «.

Зарядные устройства серии iSDT

iSDT Q6 Plus 300W

• Купить на Banggood | Amazon | GetFPV | RDQ
• Обзор (англ.)

iSDT SC-608 150W

• Купить на Banggood | Amazon
• Обзор (англ.)

iSDT D2 200W 2-Channel

Без сомнения, зарядники iSDT очень популярны в нашей группе. Есть 3 варианта с разной максимальной мощностью, они подойдут большинству пилотов. Интерфейс пользователя на цветном экране прост в использовании. Для указанной мощности они довольно компактные.

Все три зарядника портативные, ими легко пользоваться в поле. Однако, это относительно новые зарядники, так что убедитесь, что установлена последняя прошивка, со всеми исправлениями и улучшениями. Вот .

Небольшой недостаток этих зарядных устройств — это отсутствие блока питания. Его нужно покупать отдельно. Например, такой .

На ebay я купил недорогой и легкий блок питания для ноутбуков (100 Вт), его удобно брать с собой в поездки. Благодаря широкому диапазону входного напряжения, подойдет очень много разных блоков питания. Выходной разъем можно немного модифицировать и добавить XT60.

D2 — это по сути два зарядника в одном корпусе, он может заряжать 2 разных аккумулятора одновременно, или к нему можно подключить 2 разные платы параллельной зарядки. Кроме того, в него встроен блок питания, так что он напрямую подключается к розетке.

Обновление (август 2017). Модели SC608 и SC620 больше не производятся. Их ещё можно найти в продаже, но обновлений прошивок больше не будет. ИМХО, смысл брать их всё ещё есть.

SkyRC iMAX B6 Mini

• Купить на Banggood | AliExpress

Простой, бюджетный зарядник. B6 Mini — обновленная версия старого и хорошо известного B6, который был одним из самых популярных зарядных устройств. Есть очень много подделок, так что убедитесь, что берете именно оригинал.

SkyRC Q200

• Купить на Banggood | Amazon | AliExpress

Главная фишка SkyRC Q200 — это 4 независимых канала, т.е. он равен 4 отдельным зарядникам. Это значит, что вы можете одновременно заряжать 4 разных аккумулятора! Это просто великолепно, особенно понравится тем, кто не хочет или не может заряжать несколько аккумуляторов соединенных параллельно. Ну или если аккумуляторы с разным числом банок.

Имеет встроенный блок питания, а также вход постоянного тока, т.е. его можно использовать и в поле. Недостаток — вес около 1,3 кг.

Вы можете даже подключить этот зарядник к компьютеру или смартфону чтобы управлять им и контролировать процесс заряда.

Turnigy Reaktor 300W

В Reaktor 300W есть встроенный блок питания, а также вход постоянного тока. Это определенно один из самых надежных зарядных устройств.

Не любите платы параллельной зарядки? Тогда обратите внимание на SkyRC E4Q! Это недорогой 4-х канальный зарядник. Отлично подойдет и для зарядки аккумуляторов в очках/шлемах.

Имеет вход с разъемом XT60, и благодаря малым размерам и весу, отлично подойдет для работы в поле.

Надеюсь эти подсказки оказались полезными. Мы будем следить за новыми устройствами и постараемся держать этот список в актуальном состоянии. Пишите, если есть вопросы.

История измерений

• Июль 2017 — первая версия статьи
• Июль 2018 — убран SC620 (снят с производства), добавлены SkyRC E4Q и iSDT D2