Схема и описание балансира для литиевых аккумуляторов

Схема балансира

   При зарядке нескольких Li-Ion аккумуляторов соединённых последовательно друг с другом, возникает необходимость в устройстве, которое следит за напряжением на каждой ячейке - это устройство называется электронный балансир. Процесс зарядки и эксплуатации без такого устройства аккумуляторной батареи может привести к её повреждению, иногда к возгоранию или даже к взрыву аккумулятора.
   Балансир работает так - при достижении определённого напряжения на ячейке аккумуляторной батареи, он не допускает его повышения и держит его стабильным, переводя излишки энергии в тепло. Таким образом достигается равномерный заряд всех ячеек батареи. Замечу, что данный способ зарядки не подходит для зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов. Обычно литиевые аккумуляторы заряжают двухэтапно. На первом этапе ток заряда составляет половину ёмкости аккумулятора, то есть если аккумулятор имеет ёмкость 1000 мА/ч, то ток заряда будет 0,5 А/ч. На втором этапе заряд идёт постоянным напряжением до полного заряда аккумулятора и при достижении тока подзарядки 10-30 мА, аккумулятор можно считать заряженным. В литиевой батарее один или несколько аккумуляторов может иметь чуть большее или меньшее сопротивление, чем у других, таким образом он раньше или позже зарядится, чем свои соседи и таким образом из за такого дисбаланса будет неравномерный износ некоторых ячеек и с каждым циклом заряда-разряда этот износ будет становиться всё больше и опаснее. Балансир нужен для избежания таких случаев.
   На резисторах R1 и R2 у нас на схеме делитель напряжения. Их сопротивление таково, что при достижении напряжения заряда на аккумуляторе 4,2В на управляющем входе TL431 появляется 2,5 вольт, затем регулируемый стабилитрон начнет проводить ток, открыв тем самым транзистор. Транзистор зашунтирует цепь питания, и напряжение не будет подниматься более 4,2 вольт. Всё просто
   Через транзистор будет протекать большой ток, поэтому надо ставить мощный транзистор, у которого мощность рассеивания не ниже P = U*I, где U - напряжение заряда, I – ток заряда. Например, при токе заряда 0,5А транзистор должен иметь рассеиваемую мощность не менее 4,2В*0,5А = 2,1Вт. Не забываем установить его на теплоотвод, будет греться.

Ниже приведен список сопротивлений резисторов R1 и R2 на разное напряжение заряда:

R1 + R2 => U

22к + 33к => 4,166 В

15к + 22к => 4,204 В

47к + 68к => 4,227 В

27к + 39к => 4,230 В

39K + 56к => 4,241 В

33к + 47к => 4,255 В

Резистор R3 – нагрузочное сопротивление базы транзистора. Его сопротивление может быть 470Ом…1кОм.

   Так же данный балансир можно использовать там, где используются несколько свинцово-кислотные аккумуляторы. Например батарея на 24, 36, 48 или 60 и т д вольт, ставим балансир на каждый аккумулятор, рассчитываем резисторы R1 и R2 на напряжение 14,4 вольт (такое напряжение на полностью заряженном свинцово-кислотном аккумуляторе) и ставим транзистор помощнее, типа КТ825 (который так же на теплоотводе должен быть) и получаем равномерный заряд-разряд всей батареи.