Параллельное подключение блоков питания
Параллельное соединение двух или более источников питания может быть хорошим решением, когда требуется запитать цепь током, превышающим предельную мощность одного блока питания. Но такое подключение не гарантирует что подключенные устройства будут работать должным образом, обеспечивая достаточно высокую мощность. На эффективность такого решения влияет множество факторов которые следует знать, прежде чем приступать к практической реализации.
Некоторые источники питания, обычно более современные импульсные, имеют специализированные решения для управления параллельной работой, такие как дополнительные линии управления или измерения. В случае менее сложных устройств также возможно получить правильную параллельную работу, но не забывайте про основные правила при проектировании этого типа соединения.
Комбинированные блоки питания должны иметь одинаковое напряжение питания, и желательно, чтобы они были одного типа. Производители обычно включают в документацию схемы советы и информацию о возможностях и рекомендуемом способе параллельного подключения. Для начала стоит подробно ознакомиться с документацией и выполнить эти рекомендации.
Идеальный источник напряжения
На клеммах идеального источника напряжения всегда преобладает одна и та же разность потенциалов (напряжение), независимо от силы тока протекающего от источника. В реальном мире не существует идеального источника напряжения – на практике все имеют конечную мощность, ограниченную в виде максимального значения тока нагрузки. Идеальный источник напряжения – это в первую очередь теоретическая модель, используемая для моделирования работы схемы.
Все реальные источники питания имеют ограничение тока нагрузки. После превышения этого значения напряжение на выходе БП начнёт падать до нуля. Поведение устройства после достижения максимально допустимой нагрузки зависит от конструкции БП. Схема может постепенно понижать напряжение питания по мере увеличения тока (для поддержания постоянного значения мощности) или быстро отключать питание, делая выходное напряжение равным нулю. Устройство также может автоматически вернуться к нормальной работе после перегрузки или дождаться сброса, вызванного например нажатием кнопки пользователем. При параллельном подключении источников питания важно знать поведение схемы в случае перегрузки по току.
Внутреннее сопротивление БП
Реальные источники питания имеют положительное внутреннее сопротивление. По этой причине с увеличением тока нагрузки напряжение на выводах БП уменьшается. ИП обычно проектируются так, чтобы полное сопротивление и падение напряжения были как можно более низкими, обычно значительно ниже 1 Ом – это один из наиболее важных параметров, указанных в характеристиках устройства.
Кроме того, реальное значение выходного напряжения блока питания зависит от многих параметров его компонентов, поэтому даже отдельные блоки одной модели будут немного отличаться в этом отношении.
Для параллельной работы выгодно выбирать схемы с максимально близким напряжением питания – слишком большая разница напряжений может привести к тому, что одно из устройств (с более высоким напряжением) попытается запитать подключенную схему самостоятельно, в то время как другое останется ненагруженным.
Некоторые БП оснащены функцией удаленного измерения, то есть специальным входом для контроля выходного напряжения. Это позволяет компенсировать падение напряжения связанное с увеличением тока нагрузки и сопротивление провода.
Параллельное подключение блоков питания
Необходимым условием для параллельной работы является одинаковое значение напряжения на выводах объединенных источников питания. Пока это значение различное, под нагрузкой будет работать только устройство с более высоким напряжением. Из-за ненулевого внутреннего сопротивления источника его выходное напряжение будет уменьшаться с увеличением тока нагрузки. При определенной нагрузке, после выравнивания напряжений, должен заработать второй блок питания, изначально с меньшим напряжением. Но если падение напряжения при максимально допустимой нагрузке одного БП ниже, чем разница напряжений между подключенными устройствами, первая цепь отключится до включения следующей, и всё это не будет работать должным образом.
Есть методы повышения эффективности параллельной работы, одним из таких является увеличение падения напряжения в зависимости от увеличения тока нагрузки. Это улучшает сходимость характеристик источников питания, тем самым увеличивая вероятность правильной совместной работы под нагрузкой. Такого эффекта можно добиться за счет увеличения внутреннего сопротивления устройства. Некоторые модели блоков питания имеют встроенные схемы регулирования, позволяющие изменять это значение в определенном диапазоне. В противном случае используйте внешнее сопротивление, подключенное последовательно к выходу источника питания в виде дискретных элементов (резисторов), более длинных соединительных кабелей или их комбинации. Очевидным недостатком этого решения является снижение энергоэффективности – увеличивается количество энергии рассеиваемой в виде тепловых потерь, что может вызвать дополнительные проблемы, связанные с охлаждением.
Защита выходов источника питания
При параллельном подключении нескольких источников питания существует риск того, что ток нагрузки от одного (с более высоким напряжением) будет течь на выходы других источников (с более низким напряжением). Большинство БП имеют защиту от такого рода ситуаций, но некоторые источники питания могут быть чувствительны к данному явлению (что может привести к повреждению), поэтому стоит позаботиться об их соответствующей защите.
Один из самых простых способов – последовательно подключить выпрямительный диод на выходе. Правда это связано со снижением выходного напряжения и энергоэффективности.
В общем параллельное соединение блоков питания может быть эффективным способом питания цепей более высокой мощности, но правильная реализация такого решения может потребовать тщательного выбора устройств и использования дополнительных элементов. Полученный таким образом выход по току не обязательно должен быть равен сумме параметров подключенных устройств, следует также учитывать необходимость ухудшения других характеристик БП, таких как диапазон регулирования напряжения.
В любом случае для параллельной работы следует выбирать источники питания с максимально близким значением фактического выходного напряжения.
«Нельзя просто так взять и запараллелить источники напряжения»
Не раз и не два мне попадались предложения типа «давайте включим два стабилизатора напряжения параллельно, если не хватает выходного тока одного». В том числе и здесь:
Тут — в авторском тексте о ПК Специалист (Spectrum) habr.com/ru/post/247211 (в итоге — автор применил двухканальный импульсный источник питания).
Тут — в комментариях habr.com/ru/post/400617/#comment_18002157
И тут — в комментариях habr.com/ru/post/400381/#comment_17983821
Да тысячи их:
electronics.stackexchange.com/questions/261537/dc-dc-boost-converter-in-parallel
forum.allaboutcircuits.com/threads/paralleling-lm317ts.16198
forum.arduino.cc/index.php?topic=65327.0 (обсуждение довольно показательное с точки зрения пренебрежения схемотехникой и энергосбережением мобильного робота).
Вспомнив немного ТОЭ и воспользовавшись симулятором TINA-TI, покажем несбыточность малую обоснованность надежд на благоприятный исход этого чита.
О параллельном соединении источников напряжения с точки зрения закона Ома, правил Кирхгофа и примкнувших к ним ТОЭ.
Два источника напряжения (E1, E2) с внутренними сопротивлениями (Rвн1, Rвн2) работают на нагрузку (Rн). Составив и упростив 3 уравнения — получим:
Uн = Rн * (Rвн2*E1 + Rвн1*E2) / (Rвн1*Rвн2 + Rн*[Rвн1+Rвн2]);
I1 = (E1 — Uн) / Rвн1;
I2 = (E2 — Uн) / Rвн2.
Беря номинал 3.3 В с разбалансом ЭДС в ± 0.1% (3,303 и 3,297 В, соответственно), внутренние сопротивления 0,01 Ом и сопротивление нагрузки 3,3 Ом — получим токи 0,8 и 0,2 А соответственно (± 60% от ожидаемых 0.5 А) при напряжении на нагрузке 3,295 В. Обратите внимание на величину исходного разбаланса — если не брать сверхточные и сверхстабильные источники опорного напряжения (стоимостью как крыло от вертолёта), она мало достижима в «вульгарной» микроэлектронике. А чем качественнее наши источники напряжения (меньше их внутреннее сопротивление) и чем выше сопротивление нагрузки — тем больше будет разбаланс токов при прочих равных.
Вооружась этой простой теорией — посмотрим пристальнее на внутреннюю структуру стабилизаторов напряжения.
О параллельном соединении стабилизаторов напряжения с точки зрения наличия в них обратной связи.
Как известно, чуть более чем все современные стабилизаторы напряжения строятся как компенсационные — обратная связь отслеживает напряжение на выходе стабилизатора и поддерживает его постоянным либо меняя внутреннее сопротивление между входом и выходом, либо меняя соотношение замкнутого и разомкнутого состояний между входом и выходом. Из этого вытекает тот факт, что если подать на выход стабилизатора напряжение превышающее его выходное, то ОС должна будет отключить регулирующие элементы и данный стабилизатор выйдет из борьбы за жизнь нагрузки.
Не будем рассматривать здесь случаи линейного стабилизатора с push-pull выходом (используются как источники питания терминаторов DDR-памяти) и импульсных стабилизаторов с синхронным выпрямлением. Первые — должны, а вторые, теоретически, — могут пытаться снижать напряжение на своём выходе.
В случае применения импульсных стабилизаторов — можно рассмотреть и такие гипотетические вещи, как биение частот преобразования или их самосинхронизация… Но это выходит за рамки моих текущих интересов. Для закрытия теоретической части добавлю, что если кто-то предложит использовать внешнее тактирование импульсных стабилизаторов со сдвигом фаз, то Вы опоздали. Микропроцессоры Intel и AMD уже многие годы питаются от многофазных конвертеров, а если есть готовый двух- и более фазный контроллер, то городить внешнюю синхронизацию для отдельных стабилизаторов — бессмысленно.
А теперь — перейдём к симуляции реальности.
О параллельном соединении стабилизаторов напряжения в симуляторе.
Первый пример — вариация простенького линейного стабилизатора из app. note на регулируемый источник опорного напряжения типа 431.
Он применялся, например, в некоторых ранних блоках питания ATX для стабилизации напряжения 3.3 В. На сток регулирующего транзистора подавалось 5 В, а резистор в цепи затвора питался от 12 В.
Поскольку в симуляции нас не волнует КПД, то для простоты на входе один единственный источник питания. Также — с ходу я не нашёл средства внести погрешность в опорное напряжение TL431, кроме как добавить генератор напряжения G1 в цепь управляющего электрода. Вот результат расчёта (меню «Анализ постоянного тока», раздел «Переходные характеристики»):
Как видим — достаточно разбаланса опорных напряжений в 3 мВ, чтобы один из стабилизаторов превратился в тыкву. А это всего 0,12% от номинального, да ещё отнюдь не каждая 431 имеет точность лучше 0.5%.
Предложение «поставим в цепь обратной связи триммер и подгоним правильное деление тока нагрузки» я отметаю на том основании, что типичные подстроечные резисторы (Bourns и muRata, керметные, одно и многооборотные) — имеют вибростойкость до 1% (изменение зафиксированного отношения напряжений или сопротивлений после воздействия вибрации с ускорением 20..30 G).
Упомянутые в ссылках на зарубежные ресурсы пляски с последовательными резисторами на выходах стабилизаторов — я даже рассматривать не буду. Просто потому, что этим убивается то, для чего собственно и ставится стабилизатор напряжения — постоянство напряжения на нагрузке при изменении её тока потребления.
Потом я вспомнил, что на выходе обычно есть конденсаторы… Добавление на выходы конденсаторов по 1000 мкФ с ESR 100 мОм не внесло кардинальных отличий в результаты симуляции параллельной работы этих стабилизаторов (меню «Анализ переходных процессов»).
Возможно, кто-то скажет: «Сработает ограничение по току у первого стабилизатора и второй тоже подключится». Но очевидно, что даже если это произойдёт, то первый всё равно продолжит работать с перегрузкой, что не прибавит надёжности нашей системе. Вот пример работы пары LP2951 (максимальный ток нагрузки — 100 мА, ограничение тока в модели — около 160 мА) с общим током нагрузки около 180 мА.
Почему такое старье? Потому, что они есть у меня в удобном для втыкания в «бредовую борду» DIP’е и, если кто-то из читателей пожелает пойти путём Фомы, то я смогу измерить всё IRL.
Результаты симуляции (меню «Анализ переходных процессов»):
Как видите — второй и не думает деятельно участвовать в спасении нагрузки от голода. А благодаря бóльшему коэффициенту усиления — выход из игры происходит при меньшем разбалансе.
На этом — всё. Питайтесь правильно!
Вывод.
Если максимальный выходной ток стабилизатора напряжения не обеспечивает потребности питаемой схемы, то есть только два выхода — заменить стабилизатор на модель с бóльшим выходным током или использовать схемотехническую балансировку выходных токов нескольких стабилизаторов.
P.S. «Всякое лыко — в строку». Во время подготовки статьи на глаза попалась широко растиражированная в документации на стабилизатор типа 1117 схема переключателя «батарея — сеть» с параллельным включением их выходов. К ней есть вопросы о практической применимости, но тему статьи она подтверждает чуть более, чем полностью. Привожу фрагмент из документации фирмы «ON semiconductor», который снабжён текстовыми пояснениями:
P.P.S. Дописал вывод. Точнее — скопировал его из синопсиса.
Synopsis: You can’t boost output current of weak voltage regulators by simple parallel connection. You must use tougest one or special schematic for properly current sharing.
ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ БЛОКОВ ПИТАНИЯ
Эту статью меня побудил написать пользователь нашего форума, под ником GREENGARI. Ему надо было запитать автомобильный усилитель мощностью 800 ватт от компьютерного блока питания ATX. Один БП по линии 12 вольт не в состоянии обеспечить требуемый ток. Так как же поступить? Сделать самому мощный блок питания мощностью 900-1000 ватт или попробовать использовать компьютерные блоки. Решение было принято в пользу последних. Для того чтобы они могли вытянуть такую нагрузку – их надо подключить в параллель. С обычными трансформаторными блоками питания проблем не было бы, но с импульсными блоками АТХ все намного сложнее. Вот типовая структурная схема выходной части ПК АТХ.
Если мы просто параллельно соединим блоки, то произойдет вот что. Допустим, первый блок – верхний по схеме, (назовем его блоком А ) имеет выходное напряжение 11,8 вольт. Второй блок ( Б ) имеет выходное напряжение 12 вольт. Разница вроде и небольшая, но в нашем случае она свою роль сыграет. Дело в том, что в АТХ довольно жесткая стабилизация напряжения. Происходит это так. Допустим в блоке А , где выходное напряжение у нас 11,8 вольт, при нагрузке напряжение начнет проседать. В дело вступает блок стабилизации, выполнен в большинстве случаев на микросхеме TL494 или ее аналогах. Микросхема сравнивает выходное напряжение через резисторный делитель и в случае его отклонения принимает срочные меры. В случае когда напряжение под нагрузкой начинает проседать – микросхема начинает, говоря простым доступным языком, раскачивать сильнее высоковольтные транзисторы и напряжение повышается до заданного уровня. Если нагрузка уменьшилась и напряжение стремится подняться выше установленного уровня, то микросхема снижает мощность раскачки силовых транзисторов. Что и произойдет, если мы просто соединим блоки в параллель вот таким образом.
Как мы уже знаем, напряжение на блоке питания А меньше, чем в блоке Б . Когда мы соединили два блока, то напряжение с блока Б поступает на блок с меньшим напряжением А и его выпрямительные диоды запираются, поскольку на выходе диодов напряжения больше, чем на входе. В то же время, блок стабилизации блока А видит, что напряжение на выходе поднялось и начинает снижать мощность высоковольтного каскада на транзисторах. В результате напряжение блока А еще более уменьшается. Последствия этого очевидны: блок Б будет работать на полную мощность, а блок А будет загружен не полностью. В результате могут выгореть оба блока питания ATX. Сначала не выдержит блок Б . Потом после отказа Блока Б всю нагрузку примет блок А и… все уже догадались, что произойдет с ним.
Какой же выход из этой ситуации? Их два.
Первый довольно сложный – это существенная переделка блоков АТХ, которая состоит из того, что надо делать управление высоковольтными транзисторами обоих блоков от общего блока управления и стабилизации, что требует довольно серьезного знания в электронике.
Второй способ более простой и требует всего лишь паяльник, амперметр (желательно два), пару мощных диодов и два резистора. Ну и конечно прямые руки �� Для начала, нужно развязать блоки по питанию, то есть сделать так, чтобы напряжение с одного блока не пролезало в другой. Для этого мы поставим на каждый выход диоды, рассчитанные на максимальный ток, который будет отдавать данный блок. Этим мы решим проблему с пролезанием напряжения из одного блока в другой, но остается еще проблема с разным выходным напряжением.
Эту проблему мы устраним установив на каждый выход блока по балластному резистору. На резисторе будет падать напряжение и блок с меньшим напряжением сможет включится в работу на общую нагрузку. С теорией разобрались, а в следующей статье мы перейдем к практическому решению проблемы параллельного соединения компьютерных БП. Автор статьи: Ксюня (Войтович Сергей).
Последовательное и параллельное соединение источников питания
Источник питания — это специальное устройство, которое может генерировать ЭДС. К источникам питания постоянного тока можно отнести аккумуляторы, батарейки, различные генераторы постоянного тока (лабораторный блок питания), элементы Пельтье и тд. То есть это все те устройства, которые создают ЭДС.
Источник питания на примере гидравлики
Давайте рассмотрим водобашню, в которой есть автоматическая подача воды. То есть сколько бы мы не потребляли воды из башни, ее уровень воды будет неизменным.
Схематически это будет выглядеть вот так:
Башню с автоматической подачей воды можно считать источником питания. В химических же источниках питания происходит разряд, что ведет к тому, что уровень напряжения понижается при длительной работе. А что такое напряжение по аналогии с гидравликой? Это тот же самый уровень воды)
Давайте отпилим у водобашни верхнюю часть для наглядности. У нас получится цилиндр, который заполнен водой. Возьмем за точку отсчета уровень земли. Пусть он у нас будет равняться нулю.
Теперь вопрос на засыпку. В каком случае давление на дно будет больше? Когда в башне немного воды
либо когда башня полностью залита водой так, что даже вода выходит за ее края
Разумеется, когда башня наполнена только наполовину водой, на дне башни давление меньше, чем тогда, когда в башне воды под завязку.
Думаю, не надо объяснять, что если в башне вообще нет воды, то никакого давления на дне башни не будет.
По тому же самому принципу работает батарейка или аккумулятор
На электрических схемах ее обозначение выглядит примерно вот так:
Также, чтобы получить необходимое напряжение, одноэлементные источники питания соединяют последовательно. На схеме это выглядит вот так:
Любой аккумулятор или источник постоянного тока имеет два полюса: «плюс» и «минус». Минус — это уровень земли, как в нашем примере с водобашней, а плюс — это напряжение, по аналогии с гидравликой это и будет тот самый уровень воды.
Последовательное соединение источников питания
Теперь давайте представим вот такую ситуацию. Что будет, если в нашей обрезанной водобашне полной воды добавим еще одну такую же сверху полную воды? Схематически это будет выглядеть примерно вот так:
Как вы думаете, уменьшится давление на землю, или увеличится? Понятное дело, что увеличится! Да еще и ровно в два раза! Почему так произошло? Уровень воды стал выше, следовательно, давление на дно увеличилось.
Если «минус» одной батарейки соединить с «плюсом» другой батарейки, то их общее напряжение суммируется.
Полностью заряженная батарейка будет выглядеть как башня, полностью залитая водой с учетом того, что работает насос автоматической подачи воды. По аналогии, насос — это ЭДС.
Наполовину разряженная батарейка будет уже выглядеть примерно вот так:
Можно сказать, насос уже не справляется.
Батарейка посаженная в «ноль» будет выглядеть вот так:
Насос автоматической подачи воды сломался.
Естественно, что если вы соедините полностью заряженную и наполовину дохлую батарейку последовательно, то их общее напряжение будет выглядеть примерно вот так:
Давайте все это продемонстрируем на практике. Итак, у нас есть 2 литий-ионных аккумулятора. Я их пометил цифрами 1 и 2. С плюса каждого аккумулятора я вывел красный провод, а с минуса — черный.
Давайте замеряем напряжение аккумулятора под №1 с помощью мультиметра. Как это сделать, я еще писал в статье Как измерить ток и напряжение мультиметром.
На первом аккумуляторе у нас напряжение 3,66 Вольт. Это типичное значение литий-ионного аккумулятора.
Таким же способом замеряем напряжение на аккумуляторе №2
О, как совпало). Те же самые 3,66 Вольт.
Для того, чтобы соединить последовательно эти аккумуляторы, нам надо сделать что-то подобное:
Также как и в башнях, нам надо соединить основание одной башни с верхушкой другой башни. В источниках питания, типа аккумуляторов или батареек, нам надо соединить минус одной батарейки с плюсом другой. Так мы и сделаем. Соединяем плюс одной батарейки с минусом другой и получаем… сумму напряжений каждой батарейки! Как вы помните, на первой батарейке у нас было напряжение 3,66 В, на второй тоже 3,66 В. 3,66+3,6=7,32 В.
Мультиметр показывает 7,33 В. 0,01В спишем на погрешность измерений.
Это свойство прокатывает не только с двумя аккумуляторами, но также с их бесконечным множеством. Думаю, не стоит говорить, что если выставить в ряд штук 100 таких аккумуляторов, соединить последовательно и коснуться крайних полюсов голыми руками, то все это может завершиться даже летальным исходом.
Параллельное соединение источников питания
Но что будет, если источники питания соединить параллельно? Давайте же рассмотрим это с точки зрения той же самой гидравлики. Имеем те же самые башни, в которых воды до самых краев:
Нет, здесь мы не будет извращаться. Мы просто соединим наши башни у самого основания трубой:
Давление на дно у каждой башни изменится? Думаю, нет. Оно останется таким же, как в одной из башен. А что поменялось? Поменялся просто объем воды. Ее стало в 2 раза больше.
Но вы можете сказать, что в первом случае у нас тоже воды стало в 2 раза больше!
Да, все оно так, но здесь важное значение имеет именно то, что давление на дно башни изменилось и стало также в два раза больше. Если сделать врезку одинакового диаметра прямо у подножия водобашни, то в случае, когда водобашни стоят одна на другой сила потока воды будет в два раза быстрее, чем если бы мы делали точно такую же врезку на картинке, где мы соединяли водобашни трубой. Более подробно эту мысль я еще озвучивал в статье про Закон Ома.
Если всю эту мысль спроецировать на наши источники питания, то получается, что при последовательном соединении у нас суммировалась напряжение, а при параллельном должна суммироваться сила тока. Но это не значит, что нагрузка, которая кушала, к примеру, 1 Ампер, после того, как мы ее цепанем к двум параллельным источникам питания, будет кушать 2 Ампера. При параллельном соединении у нас напряжение остается таким же, а вот емкость батарей увеличивается. Но нагрузка все равно будет кушать тот же самый 1 Ампер, иначе бы все это противоречило закону Ома.
Настало время все это рассмотреть на реальном примере. Итак, замеры мы уже делали. Осталось соединить два источника питания параллельно, в нашем случае это аккумуляторы li-ion:
Как вы видите, напряжение не изменилось.
При параллельном соединении источников питания должно соблюдаться условие, что на них должно быть одинаковое напряжение.
Вот сами подумайте, что может произойти, если одна из башен будет пустая?
Думаю, нетрудно догадаться, что вода из одной башни будет перетекать в другую башню, пока их уровень не выровняется (закон сообщающихся сосудов), если у одной башни сломался насос и она пустая.
То же самое и с источниками питания. Нельзя соединять источники питания разных напряжений параллельно. Это чревато тем, что вы убьете здоровые аккумуляторы, а дохлые так и останутся дохлыми или чуток зарядятся. Если разница между напряжениями аккумулятора большая, то в такой цепи может течь бешеная сила тока, которая вызовет нагрев и даже возгорание аккумуляторов.
Нельзя соединять источники питания разных напряжений параллельно
Последовательно-параллельное соединение источников питания
А кто вам мешает соединять аккумуляторы или батарейки сразу и последовательно и параллельно? Но разве так можно? Можно). На примере с водобашнями это может выглядеть вот так:
Здесь мы видим две башни, каждая из которых состоит их двух башенок, и эти две большие башни соединены с помощью трубы.
Очень часто последовательно-параллельное соединение используется в электротранспорте. Недавно я делал батарею для своего электровелосипеда из li-ion аккумуляторов 18650. Для моего электробайка требовалось напряжение в 36 Вольт. Итак, теперь включаем логику. Один аккумулятор выдает 3,6 Вольт. Чтобы получить 36 Вольт, мне надо соединить 10 аккумуляторов последовательно.
Чтобы было проще для понимания, я их нарисую не по ГОСТу:
Ура! Я получил 36 Вольт для своего электровелосипеда. Но вот проблема в том, что один такой аккумулятор может отдать в нагрузку силу тока 2800 миллиАмпер в течение 1 часа или 2,8 Ампер в течение 1 часа. Такой параметр указывается на аккумуляторах как mAh. Об этом я подробно писал в этой статье «Как измерить ток и напряжение мультиметром«.
То, что я все аккумуляторы соединил последовательно, не означает, что их емкость возросла в 10 раз. В 10 раз возросло только напряжение, так как я их соединил последовательно. То есть общая сумма получилась 36 Вольт и все те же самые 2800 mAh как и у одного аккумулятора.
Поэтому, чтобы увеличить емкость, я должен в параллель этой ветви соединить точно такую же ветвь из аккумуляторов, иначе мой электровелосипед не проедет и пару тройку километров. Я ведь хочу кататься весь день!
Сказано — сделано. Цепляем еще одну ветвь в 36 Вольт. Вы ведь не забыли правило, что при параллельном соединении у нас напряжение должно быть одинаково? В результате мы получаем что-то типа этого:
Итого, мы получили те же самые пресловутые 36 Вольт, но вот емкость увеличилась в два раза. 2800 mAh +2800 mAh = 5600 mAh. Ну вот, с такой батареей можно проехать уже чуть дальше. Но мне этого тоже показалось мало, поэтому я добавил еще 2 ветви. В результате моя самопальная батарея для электровелосипеда схематически, по идее, должна выглядеть вот так:
Пару слов о BMS (Battery Management System)
Дело в том, что для того, чтобы управлять зарядом, предохранять от короткого замыкания и управлять силой выдаваемого тока к такой батарее надо приделать плату BMS (Battery Managment System). Самые простые выглядят вот так:
Чуть получше и дороже:
10S 36V на BMS говорит нам о том, что эта BMS рассчитана для 10 аккумуляторов, включенных последовательно. Если на каждом аккумуляторе будет по 3,6 В, следовательно, 10х3,6=36 Вольт что и написано на самой BMS.
Discharge current — ток разрядки, то есть максимальный выдаваемый ток
Charge current — ток зарядки, то есть максимальный ток заряда
Внутри такой платы имеется все, чтобы полностью управлять состоянием батареи.
Схемы подключения таких BMS выглядят примерно вот так:
Как вы видите, у нас BMS вроде как должна заряжать только 10 банок в ряд. Но в нашей самопальной батарее их 40. Что же делать? Почему бы вместо одной банки не поставить в параллель 4 банки и не обмануть BMS?
Получается, схема с BMS 10s4p под плату с BMS будет выглядеть вот так:
В сообществе электронщиков и самоделкиных такая батарея называется 10S4P. Расшифровывается очень просто:
S — serial — с англ. — последовательный.
P — parallel — параллельный.
В нашем случае 10 аккумуляторов последовательно и 4 в параллель — 10S4P. Все до боли просто)
А вот выглядит моя самопальная батарея для электровелосипеда пока что без модуля BMS.