Невелика плата захисту для складання 2S літієвих акумуляторів

Одразу мушу зауважити: застосування їм не буде, адже купував їх просто на додачу до замовлення, щоб спрацював купон на знижку, та й просто про всяк випадок — раптом знадобляться. Хоча наприкінці покажу один із варіантів, де їх можна застосувати.

Замовив їх досить давно, у продавця їх уже немає в продажу. Коштували близько 85 центів за штуку. Знайшов найближчий схожий лот — на нього й веде посилання.

Платки в охайних пакетиках, є номер артикулу, до того ж є підозра, що «ноги ростуть» із магазину Банггуд.



На вигляд дуже охайні, усі контакти підписані.



Розміри плати досить компактні, навіть попри те, що частина плати просто порожня.
Довжина 35 мм, ширина 6.2 мм.



Зверху розташовані контролер, його «обв’язка», а також транзисторна збірка.
Знизу маркування — ZYT240 2S 3565.



За цим маркуванням нічого не знайшов, знайшов лише за номером артикулу. Спочатку знайшов більше параметрів, але так і не зміг знову знайти місце, де їх знайшов.
напруга: 7.2 В/8.6 В
робочий струм: 3 А (4–8 А пік)
колір: зелений
вага: 2 г
розмір 35 х 6 мм

Зважувати плату не буду, колір і так видно, розміри вказав вище, тож перевірятимемо все інше :)

Але спочатку — про саму плату.
Як я писав вище, на платі встановлено контролер і польовий транзистор.
1. Контролер, імовірно, є аналогом S-8252, посилання на даташит.
2. Збірка з двох N-канальних польових транзисторів. Заявлений максимальний тривалий струм за температури 70 градусів — 5 ампер, посилання на даташит.



Схема підключення контролера майже така сама, як і в його одноканальному варіанті, тільки додався ще один вивід — для контролю другого акумулятора. До речі, в одноканальних варіантах іноді є версії з терморезистором для контролю перегрівання, тут такого варіанта немає, оскільки використано всі виводи мікросхеми.



Короткий опис призначення елементів, установлених на платі.
1. Збірка польових транзисторів. Власне, вони підключають і відключають навантаження або зарядний пристрій від батареї.
2. Захисний резистор. Захищає контролер від виходу з ладу в режимі заряджання. Струмового шунта на платі немає, замість нього використовується вимірювання падіння напруги на збірці транзисторів.
3. Контролер вимірює напругу на акумуляторах і керує польовими транзисторами.
4,5. Захисні кола вимірювального кола верхнього та нижнього акумуляторів збірки. Конденсатор захищає від стрибків напруги.

Біля резистора R3 видно місце під конденсатор С3. Якщо встановити сюди конденсатор невеликої ємності (підібрати експериментально), мікросхема менше «бачитиме» стрибки струму навантаження. Іноді це корисно з навантаженнями, які мають невеликий статичний струм і великий динамічний.



Невелике, але цікаве спостереження: довжина плати дорівнює ширині збірки з двох акумуляторів розміру 18ххх.

Плату я підключав ось так (про всяк випадок).
Спочатку готуємо короткі дроти перерізом 0.5–0.75 мм, припаюємо до контактних майданчиків плати — так надійніше, ніж спочатку паяти до акумуляторів, а потім до плати: менша ймовірність випадково закоротити виводи батареї.
Припаюємо крайні виводи збірки.
Припаюємо середній вивід. Тут переріз дроту не має значення, великий струм ним не проходить.



Альтернативний варіант установлення плати: у такому разі можна все охайно підключити, а потім ізолювати термоусадкою. Вийде дуже зручна батарея.



Іноді під час підключення акумуляторів до плати вона вмикається в заблокованому режимі, тобто на виході немає напруги. Це нормально: потрібно просто підключити збірку до зарядного пристрою, і напруга з’явиться.
У моєму випадку плата запустилася сама.



Далі переходимо до тестів.
Підключаю батарею до тестера акумуляторів, у цьому випадку він виконує роль тестера плати :)



Далі я запустив програму ступінчастого збільшення струму від 0.2 Ампера до 5. За значення струму 3.6 Ампера захист вимкнув навантаження.



Після цього я перейшов до тестування нижнього порога вимкнення. Але спочатку перевірив, скільки втрачається на платі за різного струму.
1. 0.75 Ампера
2. 1.5 Ампера
3. 2.25 Ампера
4. 3 Ампера.
5. 3 Ампера, за пів хвилини напруга трохи зросла.
6. 3 Ампера, приблизно через 3-4 хвилини зростання напруги припинилося.

Зростання напруги через нагрівання — нормальне явище. Принаймні мідь, з якої зроблені доріжки друкованої плати, має додатний ТКС, тобто опір збільшується зі зростанням температури.



Ще трохи згодом я виміряв температуру плати за струму 3 Ампера. Найгарячіший елемент — транзисторна збірка, майже 70 градусів. 70 градусів — це не так уже й багато, але якщо помістити плату в акумуляторну збірку, охолодження погіршиться, а температура зросте, тому я не радив би довго використовувати плату в такому варіанті за великих струмів.


Сумарна напруга батареї під час вимкнення становила близько 5.35 Вольта.



Але оскільки плата стежить за напругою окремих акумуляторів, я спочатку знайшов акумулятор із нижчою напругою, а потім виміряв напругу на ньому.
Плата вимкнула навантаження, коли напруга впала нижче 2.41 Вольта. У цей час напруга на другому акумуляторі була помітно вищою.
Власне, це і є важливий момент захисту: плата стежить за кожним акумулятором окремо.



Після цього я повторив операцію, але вже під час заряджання.
Вимкнення відбулося за напруги збірки приблизно 7.49 Вольта.



Але насправді вимкнення сталося через "перекіс" батареї, спричинений тим, що встановлено акумулятори з помітно різною ємністю (так уже склалося).
Власне, тому я й не раджу використовувати акумулятори різної ємності при послідовному з'єднанні, хоч би як вам цього хотілося. Зазвичай так роблять, коли хочуть використати старі акумулятори від ноутбуків.
Насправді вимкнення сталося через перевищення напруги на одному з акумуляторів.
Напруга аварійного вимкнення становила 4.28 Вольта — забагато, краще було б 4.25, але, можливо, далася взнаки досить висока швидкість зростання напруги.



Після аварійного вимкнення я ще раз запустив заряджання. Плата коректно від'єднала батарею, а на вході в цей час було близько 12 Вольт.



Якщо трохи "відбалансувати" батарею, заряджання відбувається цілком коректно: на батареї 8.4 Вольта, і вона продовжує заряджатися.



В інтернеті поширена помилка, ніби вищезгадана плата (і подібні до неї) відповідає за заряджання акумулятора.
Майже всі такі та подібні плати відповідають лише за три речі:
1. Контроль перерозряджання батареї
2. Контроль перезаряджання батареї
3. Захист від перевищення струму навантаження.
Іноді плата може контролювати температуру батареї.

Ось і все! Плата не вміє заряджати акумулятори. Це стосується і великих плат для встановлення в електроінструменти та радіокеровані іграшки. Плати з вбудованим зарядним пристроєм існують, але трапляються так рідко, що можна сказати: їх немає.
Також не можна використовувати функцію аварійного вимкнення через перерозряджання як функцію заряджання — це аварійний захист!

Як і обіцяв на самому початку, покажу, де можна застосувати таку плату.
Наприклад, кілька років тому я переробляв акумулятори радіостанцій: замінював нікелеві акумулятори на літієві. Тоді я використовував акумулятори із захистом, а з цією платою захист не потрібен.



До речі, тоді ж я зробив і активний балансир і зарядний пристрій на одній платі.



На цьому, здається, все. Можу сказати, що плата хороша, повністю працездатна і за невеликі гроші може врятувати вашу батарею :)