Литиево-ионные источники тока требуют строгого соблюдения параметров зарядки. С помощью платы балансировки литиевых аккумуляторов можно обеспечить защиту от преждевременного износа.
Балансировочная плата для литиевых аккумуляторов
Эта электросхема нужна, чтобы не допустить неравномерной зарядки литиево-железофосфатных батарей типа 18650, соединенных последовательно. Такие устройства чаще всего применяются в аккумуляторах для ноутбуков. Схемы балансиров строятся на базе транзисторов прямой проводимости и прецизионных управляемых стабилитронах семейства TL. Роль шунтирующего сопротивления играет резистор или диоды, соединенные последовательно. Чувствительный элемент балансира непрерывно замеряет напряжение химического источника тока.
Как только оно повысится, устройство зашунтирует элемент ненулевым сопротивлением, перераспределяя энергию на более разряженные элементы. Это способствует равномерной зарядке литиевой аккумуляторной батареи и защите от перегрева и необратимых изменений химического состава.
Плата защиты литиевого аккумулятора
Это устройство обеспечивает защиту аккумуляторов 18650 от глубокого разряда, отрицательно сказывающегося на характеристиках этого источника тока. Схема защиты АКБ Li-ion представляет собой ключ на полевом транзисторе, управляемый тем же стабилитроном, что и в балансире. Между затвором и массой аккумулятора включается конденсатор, способствующий запуску устройства.
Недостаток этой схемы — слабая защита от короткого замыкания. Если емкость конденсатора велика, то транзистор закроется не сразу и может в результате выйти из строя. Для устранения этого недочета нужно присоединить один из выводов конденсатора к положительному полюсу источника тока. Чтобы можно было возобновить питание после срабатывания платы защиты, в разрыв провода, идущего к стационарной батарее, присоединяется выключатель. Он не нужен, если конструкция прибора предусматривает извлечение аккумулятора.
Схемы плат защиты литиевого аккумулятора
Балансировочная схема для защиты аккумуляторов 18650 строится по принципу стабилизатора высокой мощности с нагрузкой низкого сопротивления. При использовании балансира в бытовых условиях, например, в составе зарядного устройства, можно установить светодиодный контрольный индикатор, который подключается параллельно нагрузке.
При использовании транзистора PNP его коллектор присоединяется к минусовому полюсу батареи, а эмиттер — к плюсу. В разрыв этого вывода включается нагрузка, представляющая собой резистор, рассчитанный на мощность не менее 5 Вт. Его сопротивление для железофосфатного аккумулятора составляет 4 Ом.
В качестве нагрузки могут применяться несколько диодов IN4007, соединенных последовательно. Их количество подбирается опытным путем при налаживании схемы. Помимо транзистора BD138 также подойдут КТ816, BD244C, 2N6491 или A1535A. Напряжение на базу транзистора подается через высокоточный управляемый стабилитрон TL431 или подобный ему по стандартной схеме:
- Анод подключается к базе транзистора.
- Катод подключается к отрицательному выводу схемы.
- Вывод управления подключается к средней точке делителя, состоящего из двух резисторов.
- База транзистора присоединяется к плюсовому полюсу через резистор сопротивлением 1 кОм.
Собранная схема подключается к выводам аккумулятора 18650. Сбалансированные элементы объединяются в батарею, которая подключается к стабилизированному источнику питания с подходящими выходными параметрами. Все транзисторы устанавливаются на теплоотводящие радиаторы, которые изолируются друг от друга, поскольку выводы коллектора находятся под отрицательным потенциалом. Если в схему были установлены светодиоды, то их свечение — это показатель полной зарядки АКБ из литиевых элементов 18650.
Спонсоры статьи: