Авторизация
Регистрация

Напомнить пароль

Простейший конденсаторный балансир для 4S батареи: как устроен, схема и описание

Добрый день!
Ниже — описание, видимо, простейшего из возможных активного емкостного балансира. Минимум деталей, минимальная цена, возможность работы с Li-ion и LiFe батареями. Что у него внутри и как это работает — под катом.

Печатная плата приятного фиолетового цвета
 

и на обороте шелкографией заботливо указаны размеры: 48х18х7.5 мм. Там же написано про диапазон напряжений ячеек от 2.5 до 4.2 В. Пятиконтактный разъем с шагом 2.0 мм — для подключения к батарее.
Электрическую схему этого устройства легко восстановить. Вот она:

Задающий генератор на микропотребляющей версии таймера 555 по стандартной схеме для коэффициента заполнения 0.5 питается от одной ячейки батареи через диод D1. Этот диод нужен для защиты от обратного напряжения, когда нижняя ячейка не подключена. Зачем здесь резистор R2, знает только безвестный китайский инженер. Вход THRES — такой же высокоомный вход компаратора, как и вход TRIG, и резистор тут не нужен.
Таймер управляет драйвером полумоста U2, включенным по абсолютно стандартной схеме. Маркировка этого драйвера тщательно удалена. Предположу, что это EG2131 или какой-то его собрат по пять центов за штуку. 
Топология коммутатора — тоже простейшая из возможных. Транзисторы верхнего и нижнего плеча, поочередно открываясь, соединяют конденсаторы C2, C4, C8 поочередно с двумя ближайшими к этим конденсаторам ячейками. Соответственно заряд переносится только между соседними ячейками, однако при малом их количестве это не такой уж страшный недостаток. Зато использовано минимально возможное число транзисторов и конденсаторов.
Есть и сомнительный, мягко говоря, момент. Использованы транзисторы 9926A безвестного производителя (кто же скажет, чья маркировка 9926A AF1B107). Оригинальная разработка 9926А — это транзисторы с низким пороговым напряжением и нормированным сопротивлением открытого канала меньше 30 мОм уже при 2.5 В на затворе. Это и правильно, транзисторы в этой схеме должны уметь открываться напряжением одной ячейки. Однако ценой за это у оригинальных FDS9926A стало допустимое напряжение на затворе, всего 10 В. Известные мне клоны имеют Ugs max от 8 В (например, китайские UMW CEM9926A) до 12 В (например, «фирменные» Vishay Si9926CDY). А в этой схеме размах напряжения на затворе близок к напряжению четырех ячеек, раза в полтора больше максимально допустимого.
Автору приходилось видеть китайские мосфеты с Ugs max=8 В, которые пробивались уже при 10..12 В. Однако экземпляр этого балансира работал с полностью заряженными ячейками (LiFe, не совсем  честный тест) и выжил. Может, все и не так страшно.
К тому же на плате есть зеленый светодиодик, который тускло светится при работе устройства.
Питание таймера подведено через два пада с перемычкой. Если перемычку перерезать, к падам можно припаять выключатель.
Ток балансировки. Вряд ли есть смысл специально его мерить. Частота таймера — примерно 6.4 кГц. Вот с этой частотой конденсатор C=220 мкФ переносит заряд C*dU, где dU — разность напряжения между ячейками. Если, конечно, успеет перезарядиться через сопротивление мосфетов, проводов и ячеек за отведенные ему примерно 75 мкс. Примерно 150 мА на каждые 0.1 В разбаланса. То есть это изделие — для небольших батарей. 
Собственное потребление, значимое для маленькой батареи — на перезаряд затворов примерно 100..120 нКл, если транзисторы похожи на оригинальные, с той же частотой, это под 700 мкА, плюс сто-двести микроампер на внутренние нужды драйвера.

На фото продавца балансир показан с соединительным кабелем. Автор не помнит, то ли ему не положили кабель, то ли он его потерял. Вероятнее все же первый вариант.

В завершение — две осциллограммы, просто для эстетического удовольствия.
 

 

Планирую купить +5 Добавить в избранное
+38 +44
свернутьразвернуть
Комментарии (38)
RSS
+
avatar
+2
  • djdff
  • 05 сентября 2025, 16:27
зачет. давно ждал кто решится их в обзор засунуть.
по поводу простейших, эти попроще :)

https://aliexpress.ru/item/1005006040281226.html
но тоже самое только на керамике.
+
avatar
+2
  • katran
  • 05 сентября 2025, 16:42
покупал… работает но медлено на фоне нормального
(один сгорел, элемент один перепутал полярность)
экономия в 200р того не стоит
+
avatar
+2
  • djdff
  • 05 сентября 2025, 16:51
делал давно уже обзор самодельных аккумуляторов типа макита, где обмолвился что они мне не понравились, снял поставил обычные резистивные, но практика показала что в работе когда за аккумами не следят а только ставят на зарядку, забывая про то что аккумам надо еще и дать возможность отбаланситься, разбаланс растет и резистивные просто не вывозят, а вот несколько подобных емкостных показали себя молодцом, но на 7.5 амперном аккуме они сажают его на одну сотку вольта в день. и защиты от переразряда на них похоже не завезли :)
а потому это неплохое решение на аккумах которые постоянно в работе и точно не успеют разрядится.
сейчас себе заказал 4 таких платки под 5S только с керамикой
но есть мысль попробовать на порядок понизить частоту, либо вывести питание только с контакта подзарядки (чтоб балансил все время зарядки)
+
avatar
-4
Как то на обзор не тянет. Так, заметка.
+
avatar
+4
  • djdff
  • 05 сентября 2025, 17:20
как то я не встречал по ним даже такой информации.
мне вот интересно вам количество знаков не понравилось? или недостаток какой либо информации? если второе, какой именно, я с своей колокольни смотрю, и вроде все понятно. но я с подобными давно знаком.
пс минус не мой, но поддерживаю :)
у человека первый обзор
+
avatar
-5
+
avatar
0
  • djdff
  • 05 сентября 2025, 17:40
не у меня, я так и не решился на обзор, хоть такие просьбы и звучали в одном из моих обзоров.
а выводы, это тема для людей понимающих в электронике, у них в базе с анализом все в порядке должно быть. плюс как уже сказал это у человека первый обзор, и не всем дано быть Киричем.
вся база в обзоре дана как имхо в полном объеме. а личные выводы, я например сперва подобные платки повыкидывал, а теперь опять заказываю. все меняется все течет.
+
avatar
0
  • katran
  • 05 сентября 2025, 17:56
ниже
+
avatar
0
  • djdff
  • 05 сентября 2025, 18:21
? вас не понял
+
avatar
+5
Вы знаете, ИИ (по кр мере с вашими промптами) не заменяет минимального знания электроники. К сожалению, он написал с виду логичное, но по существу ерунду.
Ток балансировки не ограничивает _количества_ ячеек. Топология коммутатора, когда заряд передается только между соседними ячейками, _может_ ограничивать. А может — и нет, это будет зависеть от конкретного кол-ва ячеек, от потребного профиля заряда-разряда, от химии (вот у лифера зарядная кривая намного более плоская, а еще есть титанатные и натриевые ячейки). Есть и другие топологии, когда конденсаторы выравниваются не об соседнюю ячейку, а об следующий уровень в дереве конденсаторов. Если надо, применяйте их.
«Балансировка проводится стабильно и безопасно о только при небольшом токе и разбалансах» — это вообще о чем? Токе чего, заряда? Балансиру на него наплевать. Что до разбаланса, то даже огромный разбаланс в 1 В между соседними ячейками практически безопасен. При всех реальных внутренних сопротивлениях этих конденсаторов и штатных проводках 0.15 квадрата вы не выйдете за пределы SOA, а при этой частоте коммутации не превысите допустимую мощность для SO-8. Ну, если у вас эмбиент не сто градусов, но тогда аккумуляторы раньше взорвутся.
Слова про «регулярное использование» в контексте сравнения длинного с зеленым тоже как-то не очень. Угу, типовые резистивные балансиры чаще всего работают только в узком диапазоне напряжений вблизи конечного напряжения заряда, а потом выключаются и потребляют несколько микроампер. Эта конкретная плата потребляет миллиампер, пока провода подключены, и, да, она высадит ваш аккумулятор со временем. Если под регулярным использованием понимать регулярный заряд, то она справится. Лучше или хуже — все еще будет зависеть от реализации каждого из балансиров, резистивного и емкостного, параметров их алгоритмов и профилей использования батареи.
+
avatar
+1
  • kvarkk
  • 05 сентября 2025, 21:18
Может, сделаете еще обзор индуктивного балансира?
+
avatar
+3
  • kvarkk
  • 05 сентября 2025, 21:17
Если вы по ним не встречали информации (вообще по емкостным балансирам, а не конкретно по этому), то вот обзор от Кирича, так сказать, канонический — mysku.club/blog/aliexpress/83916.html
+
avatar
0
  • djdff
  • 06 сентября 2025, 01:16
Нет, разговор про эти, ну и те что у меня в ссылке, с керамикой
+
avatar
0
Интересно, каким будет лучше идти балансировка, сабжевым или вот таким?
+
avatar
0
  • djdff
  • 05 сентября 2025, 17:16
а есть обзор? даташит, итд итп?

не видел такой, закажу парочку :)
+
avatar
+1
  • katran
  • 05 сентября 2025, 17:33
нет не будет
она работает только в конце когда напряжение превышено 4.2в
но вся проблема в токе… чтобы она что успела погасить ток заряда не должен быть большее 50мА
(на резистор в 100ом скидывает излишек — около 40мА)
Хотя такая схема правильная
но только если ток на резистора\лампе с каждого элемента будет больше чем зарядный
чтобы дать другим элементам продолжит заряд до отключения по напряжению
p/s
на али есть такое оно имеет уже ток 300+мА
DDCB04QA1-4 cell
p/s/s
а та что в теме она не по напряжению элемента выравнивает
а по разности между ячейками на всем протяжение работы
+
avatar
0
  • djdff
  • 05 сентября 2025, 17:42
вы уверенны что именно эта работает только в конце заряда? если да, на чем основана уверенность? вы выложили принципиально другую схему в картинке.
разницы не замечаете?
+
avatar
+2
  • katran
  • 05 сентября 2025, 17:44
на чипе и нагрузочных резисторах в качестве нагрузки в параллель элементу
+
avatar
0
  • djdff
  • 05 сентября 2025, 17:46
возможно вы делаете поспешные выводы, в жизни иногда не все так просто.
то что вы выложили работает так как вы и описали, а вот то что выложили выше, совсем не факт, не спешите с утверждениями пока не будет оснований.
+
avatar
+1
  • vlo
  • 05 сентября 2025, 18:01
учитывая что тип микросхем в заголовке упомянут — как еще они могут работать?
+
avatar
+1
  • djdff
  • 05 сентября 2025, 18:08
поправлю.
я не про эту схему, а в той которая заинтересовала ничего в заголовке нет.
+
avatar
+1
  • katran
  • 05 сентября 2025, 18:04
это врядли по фоткам товара там BM3451

4.125-4.2в напряжение сброса на резисторы (но опять таки смешные 40мА)
И это по мимо того что ток этой платы 20А китаских .(два мосфета у разёма)
.с бесколетроными моторами будут проблемы
.
p/s
я про коммент где спросили про БМС с балансиром
+
avatar
+1
  • djdff
  • 05 сентября 2025, 18:09
да посмотрел дату, по описанию и правда уныло.
+
avatar
+1
Понятно, то и есть не стоит заморачиваться на счет приобретения недорогих новых, а пользоваться и дальше вот таким.
На балансиры с электролитами по 17уй за 4S-6S модуль жаба не дает добро.
+
avatar
0
  • katran
  • 05 сентября 2025, 23:08
ну по вашей сылки уж точно лучше чем резисторная на 40мА выше
Разница соседних напряжений превышает 0,1 В (ток составляет около 0,5,7 А);
Разница соседних напряжений превышает 0,2 В (досягая максимальный сбалансированный ток 1,2 А);
Чем меньше разница напряжений, тем меньше выравнивающий ток.
.
но дороговато 600р за 5S
+
avatar
0
  • djdff
  • 06 сентября 2025, 07:46
ссылку моего первого сообщения посмотрите.
+
avatar
+1
  • xNIXx
  • 05 сентября 2025, 19:34
Тут еще разница в тепле. Одно дело рассеять лишнее в тепло, другое — перекачать туда где не хватает…
+
avatar
+1
  • infino
  • 05 сентября 2025, 17:11
А у меня на днях умер балансир на который так и не успел сделать обзор.
Поработал, сделал свою работу до конца и помер, на дисплее только подсветка.
+
avatar
0
  • kvarkk
  • 05 сентября 2025, 21:19
Сдох микроконтроллер?
+
avatar
0
  • infino
  • 06 сентября 2025, 01:24
Сдох микроконтроллер?
Не успел еще его поковырять. Какой-то микроконтроллер там точно есть.
+
avatar
0
А сколько стоил? Может проще универсальную зарядку с функцией балансира взять? Например ту же SKYRC B6Neo.
+
avatar
0
  • katran
  • 05 сентября 2025, 23:46
SKYRC B6Neo.
Ток балансировки: LiPo/LiFe/LiIon/LiHV: Макс. 500mA
А тут 5А притом не слива в тепло в перекачка по батареям
с точностью 5 мВ
Такчто для каждого свои цели. SKYRC B6Neo для 18650 заточен и липольки
А Heltec и его аналоги на АКБ 100-300А акб
+
avatar
+1
понял. спасибо.
+
avatar
0
  • infino
  • 06 сентября 2025, 01:26
А сколько стоил? Может проще универсальную зарядку с функцией балансира взять? Например ту же SKYRC B6Neo.
Все имеется в лучшем виде, может дойдут руки до обзора. Я не про SKYRC B6Neo, были куплены другие зарядки и балансиры.
+
avatar
0
  • blblxy
  • 05 сентября 2025, 18:13
Как раз сейчас балансируют таким — отлично работает. А вот другая версия с большими конденсаторами на 6 А — не работает на 3S сборке аккумулятора мини болгарки. Пробовал две платы: за сутки напряжение не изменилось. Может быть они не подходят для маленьких сборок?!
+
avatar
0
  • ender11
  • 06 сентября 2025, 02:30
а нужны ли в этом устройстве конденсаторы c1,c3,c6,c9?
+
avatar
0
В общем случае, наверно, нет. Внутреннее сопротивление такого конденсатора, как у них там, наверно, миллиом двадцать. У невысокотоковой ячейки 18650 — примерно столько же плюс минус лапоть, у высокотоковой — точно меньше. При коротких проводах трансферный конденсатор будет заряжаться пополам от байпасного и непосредственно от ячейки (не пополам, это я не подумал: емкость ячейки много больше емкости байпаса, если расмматривать ее как идеальную RC цепь, большая часть энергии будет взята из нее). С байпасными конденсаторами переменная составляющая тока через ячейки все-таки ниже, спектр другой, я а не разбираюсь в электрохимии батарей и не знаю, насколько это важно. Шуметь на частоте коммутации батарея будет меньше. Ну, и когда какая-нибудь ячейка сгниет, внутреннее сопротивление вырастет, конденсатор все-таки поможет. Лень самому считать на бумажке процессы перезаряда в схеме из трех разных конденсаторов и трех (пяти — еще ключи и провода) разных сопротивлений, но это всегда можно спросить у чатагпт.
+
avatar
0
  • simsun
  • 06 сентября 2025, 05:43
улучшают динамику
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.