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浅谈模型电池与充电器,最后精调B6锂电平衡充,达到比较精确的程度!

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发表于 2012-2-21 22:28:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 fsclub 于 2012-2-22 12:27 编辑

B6充电器很有意思,褒贬相差很大,用得好的觉得很好,用得不好的觉得非常垃圾。评价相差之大,究其主要原因有两点:
1、终止电压不精确。
2、平衡的时间很长(比较特殊的分流平衡方式)。
先说说一些共通问题:
终止电压不准是很多朋友抱怨的问题,比如充满的时候单节有4.23的,有4.16的等,出现这种问题与多种因素有关。除了充电器本身精度问题外,还有个很主要的因素是电池本身的状态,其实了解锂电的朋友都很清楚,锂电是有寿命的,特别是模型用大电流放电(25C放电,30A电流)的电池寿命更是比想的短得多--能充100个来回就很不错了,再加上大电池放电无保护板,过放更是家常便饭。我的每块电池基本上都被有放到3V以下的经历(贪心啊,想飞机在天上多飞一圈)。
电池随着使用次数的增多,内阻增大,即使充电器终止电压再精确,停充后一段时间后,电池的电压会跌落到4.10(对于B6来说,停充的时候还有80mA的电流)甚至更低。其实有时我们错怪了充电器。
要确认充电器自身是否精确很简单,拿质量好的,比较新的(格氏,花牌新电池最佳)电池测试充电,充满后马上拿4位以上万用表测试(20元的830B就算了,那玩意本身就不准),这时的电压基本就是充电器的停充电压,如果在4.19-4.21,说明充电器很准了。你可以挂万用表在电池上边充边看,你就知道截止电压是多少了。
再说说B6充电器的问题:
B6最早应该是一个韩国品牌,可以充多种电池:锂电,铅酸,铁锂,镍氢等,基本上所有的电池类型都可以智能充电,还可以恒流放电。
但后来因为使用的是MEGA32处理器被破解了,于是山寨B6充电器大量出现,国内已经有100元含全套配件连线的B6精美套装(我的B6好像是103元买的)。
线路图及固件在这里5楼(我在一个外国论坛找到的):
http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=5298727&bbs_page_no=1&search_mode=3&search_text=fsclub&bbs_id=9999
其平衡原理有点特殊,这也是国内航模爱好者对其诟病的根源:分流式平衡充。下面主要讲下锂电控制:
它的电流控制是一个环,决定充电恒流电流的大小及是否停充:通过0.05欧的电阻取样LM3904放大进AD检测,通过控制32KHZ的脉冲宽度进行充电电流大小的控制,小于80mA将停充。
电压控制有两个环,决定是否进入限压降电流模式:一个是香蕉头(T插)的总电压环,一个是单节电芯的电压检测与控制环通过LM324放大后有直接进AD的,有的通道通过CD4051模拟开关切换进AD的,主要是因为MEGA32的AD只有8通道不够用,国为B6在设计上还有测外部温度,从电路图上看还有两个电压测点不知道有什么用,还测总电压,还有输入电压,这就5组了,电池测量还要6组,另外还有一个电流测量通道,大约需要12组才够)
好吧,B6大概原理知道了,这里有几个需要注意的问题:电压检测精度决定进入恒压降电流的时机,这个非常关键,另外,由于是一边充一边检测,也就是有充电电流的情况下进行电压检测,各个插头及线材的接触电阻在大电流下的影响非常明显。
例如,我前天在维修朋友的一台B6时,因为烧了BUCK及BOOST的两个场管,我从一个烧了的电调上拆MOSFET,拆了一个IRF7811 NMOSFET,其中BUCK电路用的是一个PMOS,手里正好换不到(电调一般都烧PMOS,NMOS一般是好的),我决定用一条线代替。我随手拿了一条较细的实验线,大约有8股很细的铜丝,在小电流有约1A,充电器正常,但一旦开在较大电流如4A(充电电流2A,但因为充6S,电压达25V,BOOST对电压进行提升,于是电流变大)则提示充电错误并终止。
于是猜测输入电压过低,于是测了一下,在1A充电电流(实际电线流过的电流约2A)的情况下,那条只有10CM长的线上产生的压降居然有0.128V!可以想像,后面的T插及香蕉头的接触电阻对电压控制精度将产生严重影响。大电流下,充电器检测到的电压够了,到了转换条件,但由于接触电阻的作用,电池上的电压却没有到,这时充电器降低电流进入恒压降流模式,这时接触压降随着电流的降低而减小(U=IR),充电器发现没有到进入限压降流的条件,再重新转入大电流恒流的状态,这样周而复始,你说这电池能充得快吗???
所以,使用B6,如果你的时使用的电流较大,一定保证T插香蕉头的线够粗,连接良好,没有氧化(可悲的是目前山寨货的这条配线都不怎么样)。我把我的B6的这条线焊在了板子上,不要香蕉头了。
再次记住,大电流下各条线的要求都非常苛刻!

好了,再说说我用的这个充电器,上面已经说了,103元一套,带一大把线材。东西是好用,但有一个明显的问题:1、3、4、6通道的电池终止电压是4.16,而2、5通道终止电压达到4.24V,误差达到1.2%,而一般对锂电高一点的要求都是要0.5%之内,再说句题外话,我用LT凌特的充电芯片那才叫一个准,保证4.2V,简直像电压基准一样准。
误差太大,用起来非常不爽,总担心电池被充坏。于是想着改造一下。
其实B6有隐藏菜单可以进入工厂校准模式,接6个准确的4.2V电芯上去可以进行一次校准。遗憾的是这个功能只能使用一次。我由于好奇把这唯一的一次软件校准机会浪费了--用了这个充电器自己充满的电池进行校准,你可想而知了,老样子,不准。
其实上面的帖子里提到了,只要重刷上面链接的固件,应该可以重新再进行软件校准,但还得焊6条线出来,校准也麻烦,要6节精准的4.2V电池,比较难搞。
我还是想硬件改进的办法了。
1、首先我像上面说的一样,把T插香蕉头取消了,直接把线焊板子上了。

T.jpg

2、通过上面帖子的电路图,找到2、5通道的取样电压电阻,将电阻适当增大,以增加取到的电压,使充电器的取样电压与实际一致。
通过对比电路,2通道的68K电阻找到后被我拆了下来,量了一下是67.7K。(不要怀疑我的万用表哦,我用FLUCK的5位半校准过的,再用JJ3055送我的10K标准电阻对比过的,一字不差的哦。)这个电阻小了点,由于68K电阻是标准值,我随便从一个无绳电话的板子上就拆了一个0805的68K电阻测了一下--68.1K,正好比原来的电阻大了一点。替换掉原来的67.7K。

换68K电阻

换68K电阻


再找到5通道的取样电阻是499K,不是标准值没有办法直接替换。于是试着串一个小电阻到上面。(刚开始串的是1.2k,发现充电器显示小了,这会导致充不满,于是换成了330欧的0805电阻在上面。)

串330电阻

串330电阻

经过上述调整,各通道检测到的电压一致性没问题了,但充电器检测的电压还是偏高,但一致性很好了,都偏高0.04V左右,也就是0.9%左右(实际4.16V显示4.2V就停充了)。这就好办了,看来了MEGA32的电压基准偏低了。找到MEGA32的VREF部分,一看是用TL431做的基准(居然没用内部基准,不省钱!),用万用表检测基准电压只有2.482V,离标称的2.5V是小了点,相差也是0.9%左右。。
接下来要做的事是抬高基准电压。方法有几种:
1、用TL431的标准电路,用电阻分压。但对于抬高0.02V估计很难调整。用电位器调整后的稳定性也是问题。
2、更换TL431.这个方案也不好,要花1元钱。还要对手里的TL431进行筛选。麻烦。
3、串个电阻在TL431上。只要1分钱。因为TL431前用了一个470欧电阻进行限流,电压供给是稳压后的5.0V,这个电压本来波动很小,所以,在TL431的回路上的电流也是基本稳定的,所以,串电阻抬升电压的方案可行。经过计算回路上的电流是I=U/R=2.5/470=5.3mA,我需要抬高约20mV,那么这个电阻约为R=U/I=20/5.3=3.77欧。我手里没有3.6欧的标准系列电阻,但有4.7欧的,反算一下用4.7欧的电阻将抬升电压U=IR=4.7X5.3=25mV.这样基准电压将变成2.482+0.025=2.507V。
OK。上电,原来显示4.2已经停充的电池都正确显示4.16并开始充电了。并且很快正确的在4.2V上停充。

抬高基准

抬高基准


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我的机队

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发表于 2015-11-26 13:06:55 | 显示全部楼层
这个必须要顶
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发表于 2015-11-22 22:51:41 | 显示全部楼层
很专业 虽然我是半吊子   学习了  谢谢
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发表于 2012-2-21 22:46:04 | 显示全部楼层
太专业了
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发表于 2012-2-21 23:14:35 | 显示全部楼层
厉害!!!
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发表于 2012-2-21 23:27:17 | 显示全部楼层
电子牛人啊
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发表于 2012-2-21 23:50:11 | 显示全部楼层
4.2V,情结,,,过一阵子,又得校了,,
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发表于 2012-2-21 23:51:28 | 显示全部楼层
专业定下吧!虽然只是品味DIY和飞天的过程!到还是很长见识啊!LZ顶你啦!
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发表于 2012-2-22 00:29:19 | 显示全部楼层
太专业了,顶
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发表于 2012-2-22 01:56:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 lihuan629 于 2012-2-22 02:06 编辑

整帖下来能看懂的人就能体会B6的性价比,当然B6归咎于山寨过多品质无法保证。
用了A6也没有放弃B6,确保品质情况下个人认为B6(仅以原厂正品为准)比A6更具性价比。从电路分析同等工艺情况下B6充电精确度平衡度都不比A6有很大差距,从类别分析B6比A6适用性更广,唯一逊色于A6是充电功率与工艺,但现在的价格差异不难作出抉择。B6分流平衡不是它弱点(为了更广的适用性,绝对是最佳方案),平衡时间长只是因为电池组本身内部个体差异导致,对B6觉得平衡时间长而不满的使用者是完全不了解而已。使用上的截止电压精准LZ已说解不再重复,补充一点是:发现平衡插口(插座及插头)因长期插拔容易导致接触不良,从而精度偏差较大。

我的B6与一些3S简易平衡充基本都用LZ大致相同方法改良过,不过一直没有时间整理发帖分享,相对LZ感到甚是羞愧
不过LZ的一句话值得商酌,“MEGA32的VREF部分,一看是用TL431做的基准(居然没用内部基准,不省钱!)”,大部分低位价芯片(低级别、副厂、合资的分厂、山寨生产的某些内含电压基准电路IC)的内部电压基准性能原不如TL431,电压一致性和稳定性,特别是温度补偿性能。所以一些产品包括一些低端数字万用表都另采用TL431作外置基准电压。
另个人建议LZ还是采取TL431典型应用修正基准电压为佳。
上面所述纯属个人见解,如有不对之处欢迎拍砖!
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发表于 2012-2-22 03:10:03 | 显示全部楼层
高深 专业 不懂也来顶了
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发表于 2012-2-22 03:56:00 | 显示全部楼层
走马观花了一下,留位细看
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发表于 2012-2-22 06:43:28 | 显示全部楼层
楼主飞机用什么涂装的?
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 楼主| 发表于 2012-2-22 07:33:36 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 fsclub 于 2012-2-22 09:08 编辑
lihuan629 发表于 2012-2-22 01:56
整帖下来能看懂的人就能体会B6的性价比,当然B6归咎于山寨过多品质无法保证。
用了A6也没有放弃B6,确保品 ...


握个手!
平衡插头接触不良会引起检测电压不断跳动,应为在进行平衡的时候是通过平衡插头那几条线来进行的,也有较大电流流过,也会因为接触电阻问题导致检测不到正确的电压,使平衡时间加长。

关于tl431与内部基准的那几句话是玩笑话,我的意思是山寨货还可以进一步降低成本。。。TL431是最有性价比的一般基准,其1%的精度对10位的AD也正好匹配。但对这个充电器来讲,还是弱了一点。不过有兴趣的话可以通过筛选得到更准的。我宁愿进行筛选并换掉不精确的TL431,也不愿意用标准应用电路中的电阻进行分压进行调整。太麻烦了。

b6用好了性价比很高,但一定要保证线材,接插件良好。
山寨货里面原来用了1%的''精密''电阻,但显然并不精密,还不如板子上拆下来的一些电阻。这才是根本性缺陷。
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发表于 2012-2-22 08:11:27 | 显示全部楼层
太专业,帮顶
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发表于 2012-2-22 08:35:55 | 显示全部楼层
这个必须要顶啊
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 楼主| 发表于 2012-2-22 09:03:30 | 显示全部楼层
歼击机5 发表于 2012-2-22 06:43
楼主飞机用什么涂装的?

哦,是KT机,广告公司做的写真啊。
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