[YJGQDD]分享3路隔离电源平衡充--带kicad设计文件
本帖最后由 hailing 于 2020-6-25 12:12 编辑使用隔离电源做平衡充优点是简单，不用考虑每个电池的过充均流问题。不管三七二十一，每1路都只要负责把自己要充电的那个电池充满电就行，因此就算100mAh和10000mAh的两个锂电池串联在一起，隔离电源平衡充也照样可以把每节电池都充满电。 之前在论坛上上传了一个通过把5V升压后对3节锂电池充电，然后再通过隔离DCDC生产2个5V隔离电源，连同输入的5V一共3个5V电源接锂电池充电芯片来对3串锂电池做充电控制：全部没充满电时采用DCDC升压串联充电，只要有1节充满电后，充电芯片把
充满电的信号通过光耦关闭升压芯片的EN使能，转而通过隔离的5V充电。意愿是美好的，实际调试效果并不好，接单个电池的时候容易烧器件。帖子在这里https://www.amobbs.com/thread-5698490-1-1.html。
后来还研究了下QC3.0的协议，主要是现在手头的越来越多的充电头都支持QC协议或QC+DP双协议，比常规12V电源更容易获得。因此这次设计的主要通过TYPE-C接口连快充充电头诱骗出12V电压，当然也可以直接接到12V电源。
中间画了一版验证了下直接用QC协议出12V，然后隔离电源转3路5V电压，然后通过3路4056系列的线性稳压芯片对锂电池充电的方案，电路简单可靠，多块板子的输出可并可串。当时是直接通过6pin接口把每路充电口引出来，这样每路电池都是隔离的。
可以全部并联或串联。后来看来下成品的平衡充接口一般是直接串联在一起的，因此这次接口设计成4pin的接口。4Pin和6pin的接口在隔离上无法共存，大家也可以自行改为6pin全隔离的接口。
这次的板子大小是5cmX4cm。单板0.6A的充电电流，输入电压12V，0.8A。可以通过铜柱把多块板子拧在一起，同时共享12V的输入电压。这样就可以方便的把输出多路并联或串联组成各种充电电压和电流了。单块平衡充板提供3串0.6A充电电流。
2块平衡充板输出并联就是3串1.2A充电电流，输出串联就是6串0.6A充电电流，以此类推。输出组合形式灵活算是隔离电源平衡充牺牲效率后带来的一个优点吧。多块板子组合时注意电源输出电流需要足够，实测使用65W的快充头最大连4块平衡板还是可以充电的。
隔离电源平衡充电源缺点是转换效率低：隔离DCDC效率80%多，线性充电效率70%多。因此总体的转换效率只有50%-60%，单板发热量大。常规非隔离平衡充使用buck电路对串联的锂电池充电，再用分流的方式对单体锂电池的充电
电流做最后的平衡微调，效率高，可以做大电流充电。
板子上通过NTC做了一个过热保护，使用100K NTC+20K上拉电阻配合74LVC2G14的高低电平值，过热保护温度在65℃以上启动隔离电源低占空比模式，这时充电电流从0.6A大概降低为0.2A来减小发热。设计在65℃是为了手碰到不至于烫伤。
可以加强下散热来让板子一直以最大充电电流充电。
整个充电流程：
1》板子上电后先启动QC协议对12V输出的操作要求，通过D+,D-线的电平变化诱骗充电器输出12V电压。这个过程约2S时间，要是直接接12V也要2S后进入下一步。
2》启动隔离DCDC的MOS管开关，隔离电源对后端的4056充电芯片供电，根据充电情况红灯表示在充电，绿灯常亮表示充电完成或没接电池。正常接了电池时开始都是红灯常亮的。
3》充电过程用检测NTC温度，当温度达到最大时使用低占空比开关，充电电流降低，减小发热量。当温度降低到一定值又会转换成高占空比开关。
关于变压器说明：使用11T:10T:10T:10T的匝数比，可以使用磁环或其它磁芯骨架方案绕制。不需要开气隙，对初级电感量也没要求，只要求单隔离电源12V输入空载电流不要太高，
控制在30mA以内并且不会持续上升就说明没问题。
关于QC的触发和产生带死区的PWM信号也可以看我之前的帖子里面使用纯硬件的方式产生，也可以使用单片机控制。
可以看到kicad的3D库还是比较全的。效果比实物还好看些/
输出自由组合：
kicad的整个工程文件。
最后带个淘宝链接：https://item.taobao.com/item.htm?id=621107216701
大家有兴趣的话可以报名组团去外加工贴一批，毕竟嘉力创贴一部分自己回来还要再补焊插座等器件也是很累的事情。
非常不错，谢谢分享，一直喜欢这种充电方式，简单高效 楼主频率多少啊？MB24F这种桥堆不能用在高频下吧？ fengxin32 发表于 2020-6-25 18:02
楼主频率多少啊？MB24F这种桥堆不能用在高频下吧？
250KHz，这个桥堆是4个肖特基二极管，2A,40V耐压 平衡冲，谢谢分享 平衡充，这个方案用低压的还好，
以前我买过航模充电器里卖的B3,容易坏，当我准备找淘宝售后时候，淘宝竟然下架了，有段时间竟然全网都搜不到，我怀疑那个充电器本身就有问题了。 谢谢分享 学习，收藏 本帖最后由 bzbs 于 2020-12-1 10:22 编辑
请教这个磁罐,假货宝有没有采购链接?
我需要一个双通道12V类似的应用,想自己买磁环回来重新绕线
bzbs 发表于 2020-12-1 10:11
请教这个磁罐,假货宝有没有采购链接?
我需要一个双通道12V类似的应用,想自己买磁环回来重新绕线
这个是磁环+外部的外壳组成的。最后用环氧灌封后加强线圈的强度。磁环+外壳是厂家（内蒙古中星电子）提供的
你是要贴片的变压器还是插件的变压器？ mark，这个设计非常顶 学习下，平衡充！ 不是一般的平衡充，是隔离独立充{:loveliness:} 学习，收藏
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