Плата захисту для 3S акумуляторних збірок

Для одного зі своїх проєктів купив невелику плату захисту. Параметри скромні: 3S зі струмом до 10 А, але насправді мені потрібна була ще менш потужна, тому сьогодні буде не лише огляд плати, а й невелика переробка.


Взагалі плати я купував товаришеві, бо продаються вони лотом по 5 штук. Просто одну викупив собі — так вийшло трохи вигідніше, ніж купувати поштучно. Вона знадобилася мені для виготовлення батареї з трьох акумуляторів 18650.



На сторінці продавця є щось на кшталт технічних характеристик, перекладених Google, але загалом усе цілком зрозуміло.
Хоча, звісно, розкид зазначених характеристик такий, що, мабуть, вони підійдуть до половини плат з AliExpress :)


Усе зібрано досить компактно й акуратно. За силову частину відповідають два польові транзистори, за керування ними — купка дискретних компонентів. Балансувальника тут немає.


Знизу плата порожня, є лише маркування для підключення акумуляторів і виходу плати.


Особливого сенсу вимірювати габарити немає, адже плату задумано для встановлення на торець збірки з трьох акумуляторів 18хх0. Тож їх можна зрозуміти навіть із цього фото.


На сторінці товару є схема підключення, хоча мені здалося, що все описано настільки просто, що можна обійтися й без неї.


Я ж вирішив зробити трохи інакше, тому взяв тримач для трьох акумуляторів. Його мені простіше закріпити, та й він у мене вже був. Крім того, якщо подивитися на останнє фото, стає зрозуміло, що й із ним проводи прокладено дуже акуратно.


Єдине — знаючи «хвороби» таких тримачів, усі силові проводи я припаяв безпосередньо до клем, а не до спеціально призначених контактів.


Для запуску на плату не потрібно було подавати живлення. До речі, загалом вона поводилася по-різному: після спрацьовування захисту вимикалася, а через деякий час знову вмикалася. Але мені здалося, що це відбувалося не завжди стабільно, і кілька разів доводилося її «підштовхувати», під’єднуючи зарядний пристрій. Щоправда, я не відстежував, за яких обставин це траплялося.


Щоб визначити пороги спрацьовування захисту від перерозряджання та перезаряджання, під’єднав збірку з акумуляторами до електронного навантаження.


З’ясувалося, що один акумулятор у збірці був заряджений сильніше за інші, тому під час першого заряджання спрацював захист від перезаряджання.


Потім я розрядив збірку до спрацьовування захисту, «підштовхнув» плату, щоб вона знову ввімкнулася, і продовжив розряджання, контролюючи напругу на комірці з найнижчою напругою.
Крім того, заодно трохи збалансував збірку, розрядивши всі комірки до однакової напруги. Подальший запуск зарядного пристрою мав досить дивний вигляд: напруга й струм встановилися не відразу. Таке я спостерігав кілька разів під час примусового запуску плати, коли не хотілося чекати на автоматичний запуск.


У результаті я отримав такі результати:
Відсічення за перезаряджанням — при 4.3В
При перерозряджанні й струмі навантаження 1А — 2.53В

Загалом, на мій погляд, усе нормально, експлуатувати безпечно.


Тест зі струмом навантаження до 10А показав, що цього недостатньо для спрацьовування захисту від перевантаження.


Перш ніж під’єднати збірку до потужнішого навантаження, виміряв падіння напруги на платі. Загалом воно становило близько 240мВ при струмі 10А, тобто загальний опір — 24мОм, що дуже навіть непогано.


Плата загалом тривалий час витримує струм 10А, але температура транзисторів майже на межі: через 10 хвилин розряджання вона становила близько 115 градусів.


Після цього збірку повністю зарядили. Тут зарядний струм вимкнуло вже саме навантаження, оскільки я трохи збалансував акумулятори.


Але оскільки плата не має балансира, напруга на одному з акумуляторів усе ж була трохи вищою. І хоча вона не досягла порога вимкнення, ємність такої збірки буде трохи нижчою, тому рекомендую балансувати акумулятори повним заряджанням.
Загальна напруга, а також напруга на акумуляторах у порядку розташування, починаючи з нижнього на схемі.


Тест з іншим навантаженням показав, що плата вимикається при струмі близько 13.5А, що приблизно відповідає зазначеному на сторінці товару.


Але, як я писав на самому початку, цю плату довелося трохи доопрацювати. Річ у тім, що там, де використовуватимуть цю збірку, великий струм не лише не потрібен, а й шкідливий. Точніше, збірка з таким максимальним струмом теоретично могла б у разі перевантаження знищити слабкі акумулятори, які планували використовувати, та й сам пристрій споживає струм близько 0.5А.

Зрештою я вирішив просто замінити шунт. Спочатку стояв шунт на 10мОм, при цьому струм спрацьовування становив 13.5А. Я вирішив поставити 40мОм, щоб зменшити струм учетверо.


Розрахунковий струм спрацьовування — 13.5/4=3.37А. Перевірка з навантаженням показала трохи більше — 3.7А, що мене також влаштувало. Можна було поставити шунт на 50-60мОм, але такого під рукою не було, а майструвати з двох не хотілося.


Натрапив на схожу плату, теж недорогу, з такими самими параметрами, але вже з контролером — посилання


Ось, власне, і все. Єдине зауваження: плата не має балансира. В іншому дуже навіть рекомендую: коштує недорого, працює чудово, а крім того, має таку форму й розташування контактів, що з нею зручно збирати акумуляторні збірки.

На цьому в мене все, сподіваюся, було корисно.