Зарядное устройство li po аккумуляторов. Схема очень простого балансира, для правильной зарядки литиевых аккумуляторов

Полнофункциональное зарядное устройство для любых типов батарей от свинцово-кислотных до lifepo4. Несмотря на свой скромный размер может обеспечивать ток заряда до 16А. Все управление зарядным устройством осуществляется при помощи одного 4х позиционного джойстика.В комплекте с зарядным устройством идет температурный датчик для батареи, который позволит производить контроль температуры при зарядки большим током. Зарядное устройство комплектуется оригинальным блоком питания. Благодаря умной конструкции, соединение с блоком питания жесткое и без лишних проводов (разъемы типа "банан"). Дополнительно есть возможность и классического соединения кабелем. И зарядное устройство и блок питания имеют встроенные кулеры, работающие в зависимости от нагрузки, так, что уровень шума зависит исключительно от температуры внутри. Включение происходит при нагреве более 50С. При обычном токе 5-8А кулеры могут не включаться, если в помещении достаточно прохладно.Блок питания оснащен USB выходом 5V 2.1A для зарядки портативных устройств, а зарядное устройство имеет micro USB вход для возможности подключения и контроля с ПК.На блоке питания также вынесены диодные индикаторы текущей работы, показывающее примерный уровень выхода. Стандартно провод для батареи оснащен разъемом "банан"-XT60, кроме того, в комплекте имеется и второй провод "банан"-оголенный провод для пайки необходимого Вам разъема.Балансирные разъемы выполены в виде внешнего модуля. Каждый вариант представлен в 4х видах коннеткоров - стандартный XH, а также менее распространненые у нас HP/PQ,TP/FP и EHОсновные особенностиВысокий ток зарядаКомпактные размерыМинимум проводовИнтеллектуальное управление одной кнопкой,Множество вариантов поддерживаемых батарейДва тихих кулера с зависимым от нагрузки управлениемТемпературный датчикПодключение к ПКUSB выход для портативных устройствЖивая индикация нагрузки на БП.Техническая характеристики:Блок питания:Входное напряжение: 100-240В/50-60гц переменный токВыходное напряжение: 13,8ВВыходной ток: 17А + - 0.5АЗащита от перегрузки >17.5A 500msВыход USB 5V 2.1AЭффективность 91%Защита от перегрева выше 65 градусов СОхлаждение: активный вентиляторРабочая температура: 0-40 градусов СРабочая влажность 0-90%Габариты 125.7х92.7х50.2ммМасса нетто 602грЗарядное устройство:Входное напряжение: постоянное 11-15VГабариты: 92х111.4х50ммМасса нетто: 200мА на ячейкуТипы батарей: LiPo/Liion/liFe: 1-6S, NiMh/NiCd: 1-15 банок, Pb: 2-20VТок заряда: 0.1-1А (+-0.3А) 1А-16А (+-10%)Макс. потребление при зарядке: 180втТок разряда: 0.1-8А (+-10%)Память на 10 профилей заряда/разрядаБлок питания. КомплектацияБлок питания - 1штСетевой кабель для блока питания - 1штИнструкция - 1штКоннектор "банан" - 4штКабель межблочный - 1штИнструкция - 1 штЗарядное устройство. КомплектацияЗарядное устройство 1 шт.Балансирная панель 1 шт.Кабель для балансирной панели 1 шт.Кабель силовой для заряда батареи разъем "банан"-XT60 - 1 шт.Кабель силовой для заряда батареи разъем "банан" - провод для пайки - 1 штКабель для зарядки батарей 2s в жестком корпусе - 1 шт.

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

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.

На данный момент написания этой статьи литий — полимерные аккумуляторы (LiPo) лидеры по отдаче тока и поэтому моделисты всех стран с радостью перешли именно на них. Что такое LiPo аккумулятор, это специальный полимер который насыщен литий содержащим раствором.

Преимущество LiPo:

1. Так например LiPo при одинаковом весе способны отдавать больше энергии чем NiCd в 4-5 раз, а NiMH в 3-4 раза.
2. Количество рабочих циклов 500-600. За два года аккумулятор теряет всего ~ 20% ёмкости.
3. Бывает два типа — быстро разрядные (Hi) и обычные. Если например в обозначении есть 3С 1000мА, это говорит о том, что такая батарея способна без вреда для себя отдавать ток до 3А, а если 40С 1000мА, то ток в 40А не проблема для такого аккумулятора. Можете себе представить сколько ампер сможет отдавать аккумулятор 40С 3S 5000мА, ему под силу крутить стартер настоящего автомобиля, только подключать его надо в параллель штатному свинцовому аккумулятору и делать очень короткие толчки, чтобы тонкие проводки не пыхнули огнем!
4. Обычные же Липошки (простонародное название LiPo) применяют в электронике не требующей больших разрядных токов, мобильных устройствах, инструментах и в обозначении таких не применяется боква (С). Буква (S) в обозначении указывает сколько банок в аккумуляторе.

Что боятся LiPo:

1. Высокая температура аккумулятора намного страшнее чем низкое напряжение. Не следует при разряде допускать нагрев аккумулятора более чем 60°С (произойдет самовозгорание или взрыв!)
2. При использовании на воздухе в холодный сезон обязательно выдержать аккумуляторы в тепле перед использованием.
3. Вздутие аккумулятора, как результат химических процессов внутри него, как следствие деградация, физическое старение, уменьшение ёмкости.
4. При нарушении достаточно мягкой оболочки батареи, или изменении её формы возможны возгорание и даже взрыв! Даже если кажется, что после крушения самолета ничего не произошло с батареей, но ЧП может произойти при последующей зарядке!

Разрядка LiPo:

1. Минимальное напряжение разряженной банки аккумулятора не должно опускаться ниже 2.5B, но лучше не рисковать и не опускать ниже 3.3В иначе начинается отложение солей и количество циклов уменьшается, а также возможно внутреннее короткое замыкание и соответственно вызовет сильный разогрев, возгоранию и даже взрыв. Поэтому в обязательном порядке надо использовать звуковые индикаторы , которые издают громкий писк при подходе аккумулятора к минимальным значениям напряжения в любой из банок.
2. Для совершенно новых аккумуляторов, первые три разрядки надо сделать током 3-5C. Это позволит расконсервировать элементы (выработать ингибитор), выровнять напряжение по банкам и набрать полную емкость.

Зарядка LiPo:

Осторожно! Лично я всегда заряжаю аккумуляторы вне дома, чего и всем рекомендую, это связано с большим количеством самовозгораний!

Хранение LiPo:

1. Температура хранения от 5 до 28°С, по другим источникам от 0 до 10°С. Моделисты считают, что хранение аккумуляторов в холодильнике, есть лучший вариант и так они прослужат значительно дольше.
2. Напряжение на банках 3.7-3.85В, это ~40% от полного заряда, именно с таким напряжением поставляются производителями LiPo аккумуляторы. В интеллектуальных ЗУ есть режим перевода LiPo в режим хранения. При хранении с другим уровнем заряда, они теряют свою ёмкость гораздо быстрее, которая затем не восстанавливается.
3. LiPo аккумуляторы стареют, даже когда не используются, поэтому не надо покупать аккумуляторы про запас. При покупке обязательно проверить дату производства, ведь двух летний аккумулятор уже потерял как минимум 20% ёмкости.