Power Bank повышенной мощности, или ИБП на 18650:

Данное устройство изначально разрабатывалось как замена штатному аккумулятору системы бесперебойного питания циркуляционного насоса газового котла. Насос имеет мощность 40Вт, и аккумулятор должен обеспечивать его работу, в отсутствии питания, хотябы на протяжении нескольких часов. Так же сам проект должен быть более-менее не дорогим. Выбор пал на аккумуляторные элементы Li-Ion типа 18650. В устройстве использованы только б/у батареи, перед запаковкой были протестированы на емкость (тестер емкости в этой теме). В результате получился достаточно симпатичный девайс, емкостью до 10А*ч при напряжении 14В, небольших габаритов и веса. Хотя и достаточно не простой компоновки, немного муторно было его собирать.





Устройство состоит с нескольких независимых модулей: блок питания на 20…24В, контроллер заряда, ЖК HD1602, и балансир аккумуляторных батарей. В целом дело обстоит так: блок питания вырабатывает не стабилизированное напряжение 20В (подойдет любое от 19 до 25 вольт), которое подается на плату контроллера заряда-разряда АКБ. Контроллер построен на МК Atmega-8, он отвечает за отключение и включение нагрузки, контроль превышения силы тока, формирование стабильного зарядного тока, и напряжения, мониторинг напряжения, тока, подсчет емкости, и мощности АКБ, отключение напряжения заряда, от АКБ, по достижении максимального. Следующий модуль – популярный ЖК экран 1602. Далее напряжение контроллера поступает на батарею, состоящую с четырех последовательных Li-Ion элементов 18650. Для выравнивания напряжений на банках, и исключения перезаряда, к батарее подключен балансир. Схема балансира взята от сюда. Так же банки элементов подключены параллельно, ну и соответственно балансирующие резисторы для «слива заряда» так же набираются исходя с количества банок. На каждые 4 А*ч по одному резистору 10 Ом 5Вт.





При разряде контроллер измеряет текущую силу тока, и на ее основе, и таймера времени, вычисляется расходованная мощность в мА*ч, и Вт*ч. Обнуление счетчиков происходит при заряде АКБ.












Контроллер использует ШИМ для стабилизации напряжения зарядки АКБ, это позволило упростить схему БП, хотя и повлекло усложнение схему контроллера. Такое решение было принято, поскольку мне было проще построить БП по схеме прямохода. Схема БП классическая, построена на IR2153 по схеме рядом, трансформатор рассчитывался программой ExcellentIT(автор Starichok51):



Впрочем, БП особой роли не играет контроллер, все равно, выровняет напряжение до нужного в акб(17.2В), но очень хотелось вместить все, как говорится в одном флаконе.





В качестве корпуса использован старый блок питания ПК, он металлический, благдаря этому все платы посажены болтовыми соединениями, сами болты припаяны. На каком-то этапе пришла в голову идея разместить платы друг над другом, пришлось немного поизощряться, но оно того стоило. Аккумулятор привязан жесткими проводами, сами провода крепятся пайкой к корпусу. Для защиты от короткого замыкания АКБ, место его размещения выложено пенопластом с пищевых продуктов (использован пенопласт от сыра), получилось достаточно прочно, надежно и доступно. К сожалению, прибор не удалось сделать реально дешевим, самое дорогое – литиевые АКБ, даже не взирая на б/у. На данном этапе проходит тестирование в реальной нагрузке. На фото подключены только 8 батарей с 16ти. В корпус максимально удалось впихнуть 20шт. При этом для зарядки и съема мощности задействованы штатные разъемы БП. Так же предусмотрен, но еще не реализован контроль подсветкой ЖК с ЦП, потребление в простое 36мА. Плата не окончательна, и еще дорабатывается, код так же дорабатывается. Расчетная мощность составила около 100Вт*ч, данные не окончательны. Так же принципиальные схемы, если кому нужны, выложу позднее, ибо на данном этапе они не нарисованы.

У каждого по разному , контроллер с индикатором для меня будут подороже элементов .
А вообще хороший повербанк . Я бы добавил обязательно контроль температуры элементов . И собрал батарейку из 40 банок 18650 .

хотя двухтактная схема передает энергию при открытом состоянии ключей, не принято называть ее прямоходовой. принято называть ее именно двухтактной.
прямоходом называют только однотактную схему.

Контроллер и индикатором можно сказать самое дешевое что есть в устройстве, пойду далее по конструкции.

Один с важных и не зависимых модулей - балансир Li-Ion батарей. При работе батареи нужно защищать от превышения 4.25В, именно эту функцию на себя берет балансир:





Более детальную информацию о процессе зарядки батарей можно почитать тут. Коротко о балансире, при достижении напряжения на батарее открывается полевик, и сливает заряд через R7, желательно не менее 5Вт, и керамика. Более детально о работе балансира можно почитать на сайте автора. Единственное чего изменил в балансире, это добавил светодиод, с резистором, паралелньо R7 для визуального контроля его работы, и заменил пару регулировочных резисторов(R3, R4) на подстроечный много оборотистый. Так же в балансире предусмотрено место для установки большего количества "сливных" резисторов, по два на каждую ячейку. Был еще один не совсем красивый момент, изначально дорожки разводил для BC560, при пайке оказалось что они почти закончились (копеечные транзисторы и закончились ), пришлось монтировать КТ361, а у них другая цоколевка, вот и стоят немного на бок, но вить работает.



Теперь немного по контроллеру заряда. ИЗначально при проектировании контроллера отказался рассматривать промышленные варианты, т.к. они более сложны в эксплуатации, дефицитны, дороги и не надежны. Контроллер проектировался под существующую задачу на базе тестера заряда батарей. В принципе ионные батареи и балансиром на полевиках уже можно успешно заряжать от любого источника с напряжением 4.28*4шт=17.1в. При этом они нормально зарядятся и будут работать, но это не удобно, т.к. нужно будет в ручную их отключать и следить за током заряда. Именно эти задачи на себя и берет контроллер заряда. Ну и сверх них легла задача стабилизировать напряжения для зарядки, поэтому был добавлен ШИМ, хотя не обошлось и без косяков, в коде программы реализована задержка для нормальной работы ЖК и тестера силы тока. И практический весь код написан в процедуре "этой задержки", что привело к тому что ШИМ не быстродействующий, подстройка работы ШИМ'а осуществляется контроллером примерно 4 раза в секунду. Хотя на практике "эти проблемы" хорошо выравниваются ограничительным резистором зарядки и временем, плюс ко вмесу значения ползают вагончиком в интервале, поэтому напряжение всегда в норме, и даже если нет то за 10с оно выровняется. В алгоритме работы учтена сила тока заряда, и при достижении заданной в коде (1.2А) контроллер понизит напряжение для ее стабилизации. Так же контроллер "при общении" выводит статус работы, всего их пять: CG - charge, зарядка; OK - батарея в норме и есть выходное напряжение; ER - превышение макс. тока, при этом батарея откл. от нагрузки полевым транзистором, и повторное включение произойдет через 20с.; HI - high bat., батарея заряжена, постоянно на ЖК если есть 17В, так же запрещает зарядку; LO - low bat, низкий уровень батареи, если напряжение упало до 11В (2.75в на элемент, плюс перекос емкостей), при этом нагрузка отключается контролером. Помимо статуса на ЖК отображается напряжение батареи, процент заряда (процент еще не доведен до ума), и при зарядке - зарядное напряжение БП на выходе ШИМ'а. Сила тока при зарядке расчетная, как разница напряжений. При разряде ток нагрузки определяется по падению напряжения на резисторе 0.1 Ом, и с интервалами 30с рассчитывается ток в мА*ч, а так же Рвт*ч. Очень удобно, т.к. позволяет вониторить ресутс батарей и при резком падении емкости отслеживать визуально неисправность. Хотя в отличии от промышленных батарей, в данной конструкции не предусмотрена возможность кониторинга каждой ячейки по напряжению, то есть существует риск перекоса напряжений при разряде. Правда при подборе элементов и более-менее одинаковой емкостью этого не наступает в опасных пределах, а при зарядке батареи каждый раз выравниваются.



Неудобство в схеме контролера причинили полевики. N-канальные полевые транзисторы обладают низким сопротивлением, но в схеме нижнего плеча, коммутируют "минус к плюсу с нагрузкой". Ну и поскольку микроконтроллер формирует импульсы со стороны платы, которую он должен отключить, при работе ШИМ'а, то наступает тот момент, что при отключении полевого транзистора МК окажется отрезанным от него по "минусу". Для этого пришлось строить цепочку формирования связи микроконтроллера с полевым транзистором по "плюсовому напряжению", есть и минусы в таком огороде, зато и плюс - не пришлось ставить драйвер плеча полумоста. Еще один важный момент, "чопперный" диод, без него на полевой транзистор повалится самоиндукция с катушки фильтра, что приведет к его нестабильной работе, и сильному нагреву. Второй полевик в схеме работает в более спокойных условиях и является ключом для выходного напряжения. Для контроля напряжения МК, в схеме присутствует, пара делителей (резисторы 1М и 0.25М, но лучше поставить подстроечный много оборотный 1МОМ). Делители необходимы поскольку Atmega8 имеет АЦП на 5В, вот и делят напряжение на 5 раз, позволяя снять показания макс. в 25В (с точностью (5в*5)/1024=25мВ), а конденсатор(10н) сглаживают скачки при замерах. Отдельный момент с замером силы тока, для этого набран резистор в 0.1 Ом(10 резисторов по 1 Ом), падение напряжения на нем и данные для расчета силы тока (с точностью 5мВ/0.1=500мкА). Правда это повлекло конструктивные неудобства, для нормальных замеров, в схеме присутствует три!(жуть) общих земляных провода. Первый "минус" прямой с АКБ, к нему подключен микроконтроллер, на схеме не показана вся цепочка питания, МК и ЖК питаются от отдельного стабилизатора LM7805. Второй "минус", после резистора 0.1 Ом, он связан с управляющей связкой полевого транзистора ШИМ'а, и идет на выход мхему к нагрузке. И третий "минус", это отрицательная клемма БП 20в. На сирунке схеми микроконтроллера не показанна цепочка питания МК, его стабилизатор, управление подсветкой ЖК(в процессе реализации), и 10-ти контактный разъем программатора USBACP2.0(не критично, но удобно). Разъем подключения ЖК, в целях экономии, взят со старой материнской платы. При отсутствии инструментов легко вынимается, с помощью газовой или электрической плиты. Шлейф ЖК так же со старого разъема РАТА. Вроде боле менее все по схеме и работе контроллера заряда.

Еще момент, в схеме на картинке, припаяны транзисторы связки пуш-пул и перемотаны скотчем, их так же нет на схеме в SL6. Дело в том, что при построении данного устройства, сперва была сделана макетка, и не со всеми цепями, затем протравлена, на ее основе, данная плата, и лишь затем, написана программа на МК, под уже готовую, распаянную схему. Что привело, при доработке схемы к вот таким обвязкам на проводках

В продаже новые LED-драйверы XLC компании MEAN WELL с диммингом нового поколения

Компания MEAN WELL пополнила ассортимент своей широкой линейки светодиодных драйверов новым семейством XLC для внутреннего освещения. Главное отличие – поддержка широкого спектра проводных и беспроводных технологий диммирования. Новинки представлены в MEANWELL.market моделями с мощностями 25 Вт, 40 Вт и 60 Вт. В линейке есть модели, работающие как в режиме стабилизации тока (СС), так и в режиме стабилизации напряжения (CV) значением 12, 24 и 48 В.

Подробнее>>

Это спорное утверждение . От них нужно брать самое лучшее в смысле схемотехники , но не дорогое по компонентам .
Зарядка по минусу и шимом от МК для меня не вариант .

jonpim МК по сути "не вкурсе" по минусу он или нет. Если поставить драйвер верхнего плеча ШИМ'а, то будет по плюсу. Импульсы на МК, как и положено, прямые, лог "1" открывает, и лог "0" закрывает транзистор. Но драйвер полумоста стоит почти как сам МК, да и какая разница где на трубе заслонку ставить? Впрочем от ШИМ'а вовсе можно избавится, если ввести стабилизированный источник питания 17.1в, вместо не стабилизированного. В конструкции ШИМ только для этого и нужен, стабилизировать питание БП.

Научил МК управлять подсветкой, анод ЖК подключен к PortB1(выв.15). При отключенной подсветке прибор потребляет 25мА, многовато

А не лучше было попробовать на более простом варианте, и понять, что использовать мк как шим контроллер ставит крест на проекте?

Не понимаю, чем МК в качестве ШИМ'а плох? Он полностью справляется с возложенными на него задачами, ну потребление получилось 25-30мА, но на панеле прибора есть кнопка "выкл.."

Скажите пожалуйста, будет ли обойма из 9-12 литиевых 18650 нормальной заменой штатной 12v 7ah на Powercom BNT-800AP?
За ёмкостью не гонюсь, можно даже меньше исходной. Планирую последовательно-параллельно спаять 4х3 или 4х4 18650.
Вопросы:
1. Не будет ли избыточным напряжение 13,8-14,1V четырёх последовательных элементов?
2. Будет ли нормально заряжать этот новый блок штатная схема ИБП?

Спасибо.

Для начала литию нужен свой контроллер заряда, если без него как минимум, это всё бахнет.

Есть несколько нюансов, первое это то что у литиевых АКБ будет напряжение либо 10.8В(3шт), либо 14.4В(4шт), а это может не устроить схему преобразователя ИБП. Например некоторые автомобильные конвертеры в 220В, уходят в защиту при 15В, а четыре заряженные лития дают уже 16В. И штатная схема зарядки кислотников сделает для трех переразряд, а для четырех будет мало, вам верно написали, нужна своя зарядка, и если делать ИБП то лучше и разрядка.

Важно! Прибор в первых постах нуждается в переделке, были проблемы. В данный момент собирается более совершенная и функциональная версия, заточенная под 3-4 последовательных ячейки батареек, со своим, самодельным, контроллером защиты и заряда/разряда. Основные изменения каснулись схемы разряда, прошивки, датчика тока, схемы защиты АКБ, и самое главное, практика показала полную ненадежность ШИМ на МК, его в следующей версии нет.

Изменил схему BMS контроллера:


На все про все имеется три полевых ключа, все они подключены к микроконтроллеру. Задача первого ключа самая важная, именно им осуществляется подключение батареи к цепи, и в случае чего, отключив этот транзистор, вся батарея будет отключена. При чем сам транзистор отвязан "от мира" через оптрон, благодаря чему, утечка тока отключенной батареи минимальна, и перекос напряжения по схеме не включит полевик. Второй ключ управляет "нагрузкой", его задача отключить потребителя когда аккумулятор сядет, либо в случае КЗ. Третий ключ управляет процессом зарядки, при чем затвор транзистора подтянут к напряжению питания, для случая, если батарея отключена, чтобы обеспечить " аварийный, пусковой" заряд. При этом МК в состоянии отключить этот транзистор, и удерживать отключенным. Данная схема успешно прошла испытания на "глубокий разряд", "зарядку", и "рабочий ход" с батареей 16В 8Ач.

балансир ток потребляет, хоть небольшой но всеравно. предлагаю отключать его при отсутствии 220 вольт. забыли надолго или еще что. или вдруг 2-3% емкости не хватит фильм докачать на ноутбуке.

желтый батарея
зеленый балансир
серый мосфет от материнок
на ключи подавать напряжение только когда блок в сеть включен.
мосфеты можно прямо на печатке балансира развести

Ток утечки через балансир составляет примерно 0.4мА, при емкости батареи 4Ач этого должно хватить на год...

Продолжая работу над устройством сделал следующую схему:



Принципиальной схемы не делал, сразу рисовал монтажку SL6, схема полностью повторяет рисунок на два поста выше. Построено все на меге8, 4 канала АЦП занимаются мониторингом напряжения на ячейках аккумулятора, пятый канал обрабатывает показания "ардуино" амперметра.



Ко всему этому подключен ЖКИ 1602, на котором отображаются напряжения на ячейках, сила тока заряда/разряда, и использованная емкость в а*ч. Подсветка ЖКИ подключена к PB0, при этом, в простое МК ее выключает. Главная реализованная плюшка, данная схема может отключить главный питающий полевик, и вся батарея будет изолированна, типа аварийное отключение по оптронной развязке. На схеме не показан сам оптрон, его доделывал уже при испытаниях, изначально монтажка делалась "без его", и припаивался он уже навесом. Схема испытана, сильных багов в не не нашел, но теперь хочу собрать батарею большего напряжения, для использования как тяговой в электровело. В связи с тем что проект не особо популярен, не буду детально останавливаться на этой поделке, прошивку и схему прикрепил.

а есть исходник на С++ ?

BEST-83154 только ассемблер, только хардкор Сейчас делаю "умный" балансир с бмс'кой для батареи 40...80в7ач Товарищи как сквозь воду смотрели, 20 батареек было мало, и "бесперебойник" перерос в тягоакк для вело...

Что нибуть получилось с новым проектом?

barbus да, есть стоящие результаты, на подходе новая тема для них: "народный BMS". В данный момент идут испытания и обкатка, так же еще не собран универсальный контроллер. Вкратце, получился очень удачный(и не дорогой) модуль защиты, и мониторинга, для любых литиевых батарей. Платы защиты построены на Attiny13, ток утечки на балансиры не превышает 200мкА. Предусмотрен поячеечный монитор напряжения с точностью 5мВ, со всеми вытекающими...

А 10-ом резисторы невозможно заменить на SMD-шние?
Из картинок видно что вы применили аккумуляторы на разные емкости, это не уменшает общую емкость? http://laptopservice.kiev.ua/repairs/113-battery-laptop.html
Я тоже хочу сделать блок аккумлятров, но напряжение на 48 вольт с раздельними выходамы на 3.3В, 5В, 9В,регулируемый выход 1.3В-48В, на подобые блока питания но на аккумляторах с контроллером заряда и разряда, и регулировка, стаблизация выходного напряжения и тока ,с защитой. Бывают ситации когда сеть не доступна а БП нужен.
Ваш контроллер возможно дороботать на такие нужды?