Напевно, кожен радіоаматор стикався з проблемою, підключаючи літієві акумулятори послідовно, помічав що один сідати швидко а інший ще цілком тримає заряд, але з за іншого судна, що сіло вся батарея не видає потрібної напруги. Це відбувається від того що при зарядці всього блоку батарей, вони заряджаються не рівномірно, і частина батарей набирають повну ємність а частина немає. Це призводить не тільки до швидкого розряду, а й до виходу з ладу окремих елементів, з постійну не до зарядки.
Виправити проблему досить просто, на кожен акумуляторний елемент потрібен так званий балансир, пристрій який після повної зарядки батареї блокує її подальший перезаряд, і керуючим транзистором обводить зарядний струм мимо елемента.
Схема балансира досить проста, зібрана на прецизійному керованому стабілітроні TL431A, і транзисторі прямий провідності BD140.
Після довгих експериментів схема трохи змінилася, в місце резисторів було встановлено 3 послідовно включених діода 1N4007, працювати балансир став як на мене стабільніше, діоди при зарядці відчутно гріються, це слід враховувати при розведенні плати.
Принцип роботи дуже простий, поки напруга на елементі менше 4,2 вольта, йде зарядка, керований стабілітрон і транзистор закриті і не впливають на процес зарядки. Як тільки напруга досягне 4,2 вольта, стабілітрон починає відкривати транзистор, який через резистори сумарним опором 4 Ома шунтирует акумулятор, тим самим не даючи напрузі піднятися вище верхнього порогу 4,2 вольта, і дає можливість зарядитися іншим акумуляторів. Транзистор з резисторами спокійно пропускає струм близько 500 мА, при цьому він нагрівається градусів до 40-45. Як тільки на балансирі загорівся світлодіод акумулятор який до нього підключений повністю заряджений. Тобто, якщо у вас з'єднане 3 акумулятора, то закінченням заряду потрібно вважати загоряння світлодіодів на всіх трьох балансирах.
Налаштування дуже проста, подаємо на плату (без акумулятора) напруга 5 вольт через резистор приблизно 220 Ом, і міряємо на платі напруга, воно повинно бути 4,2 вольта, якщо воно відрізняється то підбираємо резистор 220 кОм в невеликих межах.
Напруга для зарядки потрібно подавати приблизно на 0,1-0,2 вольта більше ніж напруга на кожному елементі в зарядженому стані, приклад: у нас 3 послідовно з'єднаних акумулятора по 4,2 вольта в зарядженому стані, сумарна напруга 12,6 вольта. 12,6 + 0,1 + 0,1 + 0,1 = 12,9 вольта. Також слід обмежить струм заряду на рівні 0,5 А.
Як варіант стабілізатора напруги і струму можна використовувати мікросхему LM317, включення стандартне з даташіта, схема виглядає наступним чином.
Трансформатор потрібно вибирати з розрахунку - напруга зарядженої батареї + 3 вольта по перерві, для коректної роботи LM317. Приклад у вас батарея 12,6 вольта + 3 вольт = трансформатор потрібен 15-16 вольт змінної напруги.
Так як LM317 лінійний регулятор, і падіння напруги на ньому перетвориться в тепло, обов'язково встановлюємо її на радіатор.
Тепер трохи про те як розрахувати дільник R3-R4 для стабілізації напруги. а дуже просто за формулою R3 + R4 = (Vo / 1.25-1) * R2. величина Vo - це напруга закінчення заряду (максимальна вихідна після стабілізатора).
Приклад: нам потрібно отримати на виході 12,9 вольта для 3-х. батарей з балансирами. R3 + R4 = (12.9 / 1.25-1) * 240 = 2476,8 Ом. що приблизно дорівнює 2,4 кОм + у нас стоїть підлаштування резистор, для точного підстроювання (470 Ом), що дозволить нам, без проблем встановити розрахункове вихідна напруга.
Тепер розрахунок вихідного струму, за нього відповідає резистор Ri, формула проста Ri = 0.6 / Iз. де Iз - максимальний струм заряду. Приклад нам потрібен струм 500 мА, Ri = 0.6 / 0,5 А = 1,2 Ом. Слід враховувати, що через даний резистор тече зарядний струм, тому потужність його варто брати 2 Вт. Ось і все, плати я не викладаю, вони будуть коли я зберу зарядний пристрій з балансиром для свого металошукача.