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标题: UnA6充放电电流不准，设计原理有问题（10楼新加了图和分析过程、还有改进方法） [打印本页]
作者: yjy4420 时间: 2016-10-23 13:54
标题: UnA6充放电电流不准，设计原理有问题（10楼新加了图和分析过程、还有改进方法）
本帖最后由 yjy4420 于 2016-10-30 16:32 编辑
新买的一批18650电池，松下的，厂家标称容量3200，用B6测过容量，3230很满意。手头还有一个容量测试仪，也测过，基本差不多。
最近用UnA6测放电容量，才2000不到，差这么多，以为电池坏了。
继续充电，充电容量有3700，这个倒是差不多。
用万用表电流档测放电，充电器上显示的0.5A，万用表上显示的0.8A左右。难怪显示的放电容量不足。
再测充电，充电器上显示的1A，万用表上显示0.85A，这个也不太对呀。
万用表用的fluke 15b。电压测试都没问题，4.2V很准。
大家注意过这个问题吗？是我的测试方法有问题，还是我的充电器有问题？
作者: yjy4420 时间: 2016-10-23 21:50
说的可能太多了，简单说就是：
una6充电电流偏小，放电电流偏大。
没人理我？
作者: Himalaya 时间: 2016-10-24 10:24
对这类“并联平衡充”不必太较真。
作者: yjy4420 时间: 2016-10-24 20:46
好吧，我说为什么没人回复呢，原来都不太关心这个。也是，充满了能玩就行了，管它多少呢。
不过今天又研究了一天这个问题的原理，找到了厂家设计的bug，本来还想写个分析贴，看来也没人关心，算了吧
作者: 纸飞歼轰 时间: 2016-10-28 08:00
yjy4420 发表于 2016-10-24 20:46
好吧，我说为什么没人回复呢，原来都不太关心这个。也是，充满了能玩就行了，管它多少呢。
不过今天又 ...
强势围观分析帖。很多玩家只看重电压精度不看重电流精度这让很多厂在电流上偷工减料。看起来A6误差达10%啊
作者: bg3nhb 时间: 2016-10-28 08:39
想看分析贴，麻烦楼主上贴啊
作者: yanjian 时间: 2016-10-28 10:14
发现了bug就写吧！
支持你分析原理。
作者: Himalaya 时间: 2016-10-28 10:28
怎么会不关心呢。实际上最爱看的就是有理有据的分析贴，比那些脑残显摆贴有营养多了。
我的意思是“并联平衡充”本来就是特色国的特色产品，没有任何一家航模大厂/老厂出产，清一色的作坊货，所以有些bug很正常。但这并不妨碍把这些 bug 抖落出来见见光的乐趣。
作者: yjy4420 时间: 2016-10-29 21:36
我最近一直在搜索类似产品，想看看别人放电都是怎么做的，结果只找到两家做并联充电器的，从别人拆解的图片来看，也是用水泥电阻做放电回路。出乎意料的是另外那两个放电电流是不能任意设置大小的，是个固定电流，如CB86为1.05A，BC168为1A。它们使用的放电电阻为4欧姆左右，持续放电电流约为1A。我猜想他们遇到了同样的问题，这么做软件上比较简单，还容易做的比较准确。
作者: yjy4420 时间: 2016-10-29 22:14
既然有人看，我就写了：
据我分析各厂家充电器的截止充电电压是很准确的：4.2V，这个不容置疑，有那么多的玩家用了那么长的时间，如果有问题电池早就报废了。但是充电和放电电流的准确性就没那么多人关心了，就像没有那么多人关心我这个帖子一样，不过只要还有人愿意看我就要写出来，一个是让大家用的心里有数，另一个也写出来防止以后忘了。说不定厂家也能因此改进一下，造福模友呢。
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开始正文，上图为我的测试环境，首先说说为什么电流不准：
1.电流比电压测量精度低，电路复杂。测量电压可以直接加到单片机的ADC上，测量电流要经过取样电阻、运放放大环节，环节多了精度就下降了，不过这不是主要原因。
2.对于放电来说，测量原理不同。
电压是连续量，电流是个pwm波，需要通过计算得出有效值。放电电路的电流没有取样环节，所以cpu是不知道放电电流的，也无法闭环调整，是个估计值。
3.使用者对于准确性要求不高，误差对使用影响不大。
无非就是充放电时间长短的问题，再加上电池容量本来也说不准，所以这个事就说不清楚了。即使真想测量也不太容易，电压好测，有个万用表往电池上一并就能知道，电流还要串联在回路里，诸多不便。
下面来具体分析一下放电电路：
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如图所示，BT1为锂电池，R16为放电电阻，U1为光耦，Q8为开关（其实是个mos管，不是三极管，图中画错了不过不影响理解）。
工作原理：如果cpu输出高电平，光耦导通，R16就有电流流过，电流大小为电池电压值除以R16的电阻值，如果电池电压是4.2V，电阻为1.4欧姆，那么电流就是3A。这个数值就是能设置到最大的放电电流。
如果我不需要这么大的放电电流怎么办？只要控制流过电阻的电流时断时续，相当于减小了电流，就可以模拟出我需要的电流了。电路中的cpu就是通过控制光耦，继而控制mos管通断实现这一目的的。但是这里有三个问题需要考虑：
1.光耦导通和截止是有延迟的，在不同状态下延迟不等。
下图是实测的光耦两端的波形，黄色的是输入端的，即cpu给出的，蓝色是输出端的，即电阻上实际流过的电流。从图中可以看出，虽然频率没有变，但是占空比发生了改变，这会导致实际的等效电流比预先设置的要大，而且还大不少。
后续我进行了分析（具体分析内容还没来得及写，后续补充），并且调整了电路参数，使输入输出的延时基本一致了，即保持原来的占空比，图中黄色还是输入信号，蓝色的为输出，显示成了反相。
但是这样做就准了吗？
我实测发现还是不准，以前实际电流偏大，现在又偏小了。omg!
因为还有以下问题
2.随着电池电压的变化，流过放电电阻的电流也是会变的。
假设上个问题中的光耦是理想的，占空比和电流值是线性关系吗？显然不是的，因为这里的电阻是不变的，但是电池电压是变的，随着放电电压是逐渐降低的，而且幅度还挺大，从4.2V到3.0V，所以电流也是变的。如果想保持恒流放电，软件上就要随着电压调整占空比，以补偿电流的变化。这个厂家会这么做吗？
我没有仔细测试这个问题，无法给出准确结论，因为我发现占空比在不停的变，我无法捕捉一个稳定的数值。另外即使厂家考虑这个问题了，补偿的是否准确也是个问题。如果再考虑上一个问题，那算法可就复杂了。
3.PWM的有效值和平均值是不一样的。
上面提到，如果占空比为1，也就是开关一直导通，那么电流是3A。如果占空比为50%，也就是说一半时间开，一半时间关，那么电流是不是就是1.5A呢？答案似乎很简单，但这个问题我想了很久，因为我被有效值给搞糊涂了，有效值是建立在功率等效的基础上的，按照公式方波的有效值应该是平均值开根号，大约为2.1A左右。这个我得再想想。。。
当上述3个问题搅在一起的时候，我们的una6的电流还能准吗？
如果上面说的都是放电不准，充电不是这个电路，为什么也不准呢？
作者: 纸飞歼轰 时间: 2016-10-30 10:50
充电电流可以直接通过改取样电阻来校准
作者: yjy4420 时间: 2016-10-30 16:24
继续说一下光耦的延时问题，为了使原理听得有趣一些，我举了个例子便于理解。
如上图中光耦分为两部分，左侧输入边流过一个电流If，右侧输出边会产生一个电流Ic，如果左侧电流太小了，右侧就产生不了电流（就像你对别人说话，必须有足够大的声音别人才能听见一样）。这两个电流要符合一定关系才能产生，这个关系就是两个电流的比值，我们给他起了个名字叫电流传输比ctr，这是个常数，每种光耦都不同。
当 If > Ic * ctr 时，我们称为进入饱和区，这时即使If 再大，Ic也就那么大了（声音够大，再喊也没用了），数字电路经常工作在这个区域，比如una6。
当 If = Ic * ctr 时，我们称为进入放大区，这时候Ic会随着If的变化也线性变化（声音再小就听不见了，得离得近点）模拟电路经常工作在这个区域，比如开关电源的反馈。
当 If < Ic * ctr 时时，我们称为进入截止区，就是不导通了（声音太小了，听不见了，算了），数字和模拟都有这个时候。
这几个区有各自的特点：
饱和区：导通很快（2us），截至很慢（20us）。（反正声音很大，一喊吓一跳，老喊就习惯了，不喊反应迟钝了）una6就是因为这个问题导致的放电电流不准。
放大区：导通比较快（5us），截至也比较快（5us）。（声音再小了就听不见了，注意着点提高警惕）我就是把una6改成工作在这个区了，只要调整两边的限流电阻Ri或RL即可。但是这个区很不好进，因为每个光耦的ctr都不一样（就像每个人的听力都有些差异），6路都要分别调整，做个实验还可以，生产就不好控制了，所以没人会这么做。
作者: yjy4420 时间: 2016-10-30 16:35
取样电阻本来就不大，比如0.1欧姆，怎么改呢？
作者: flosean 时间: 2016-10-30 23:49
專業分析帖推一個慢慢來研讀
作者: grzsn 时间: 2016-11-7 05:19
电流控制准确的需要采样电阻准确，软件闭环控制，反而光耦这种固定的输出误差不重要。
作者: 老金 时间: 2016-11-7 07:11
很多东西开环来分析都有很大问题，闭环就是另一种情况，另外还有一个常用技巧就是出厂校准
作者: Himalaya 时间: 2016-11-7 09:43
非常好的分析贴！赞！
坦率讲，弄个电阻直接放电，这是非常业余的设计，跟模友拿个灯泡放电差不多。如你所言，电池电压变化，加上MOSFET栅极脉冲占空比没谱，电流根本就不可能准。不是楼上所说把电阻弄准了就OK的，即使精确到千分之一的电阻也是白白浪费，因为起根上原理就不靠谱。（校准电阻其实非常简单。）
要恒流放电，最起码的正常做法是 MCU DAC控制一个外部恒流源，一个 Op Amp + MOSFET + 小取样电阻 + 散热器，搞定！精度轻易做到1%，且保持全过程精确恒流。
但是！因为“并联平衡充”，就要做六个电流源，额。。。要花钱耶！还是电阻便宜，算了吧。。。
这类“并联平衡充”就没有像样的产品，一楼照片里，6个光耦，居然有三个版本，黑白胖瘦的。。。。
作者: Himalaya 时间: 2016-11-7 09:57
关于平均值Iavg vs 有效值Irms。
因为此处仅关心电量mAh，即电流对时间的积分，不关心能量Wh，所以取平均值Iavg即可，Irms不用掺和。
作者: qhdhlf 时间: 2016-11-9 12:02
不懂行，不过拿数据说话最有说服力
作者: wurenjier 时间: 2016-11-9 12:09
想看分析贴，麻烦楼主上贴啊
作者: yjy4420 时间: 2016-11-13 14:06
上了呀，还不够吗？
哪个地方没说清楚？
作者: FLYSZ 时间: 2016-11-15 21:33
放电电流不准, 还能测电池容量吗?
作者: yjy4420 时间: 2016-11-17 19:39
电流不准，容量就不准。没办法。
而且电流不准还不是线性的，连估计都没办法，不信你可以做这么一个实验：给电池充满电，然后分别用1A和2A放电，得出的容量也不同。（有些人会说这是正常的，会有点差别，但是如果差别很大就不对了）
不过好多人也不在乎这个，就像我这个帖子一样
。
作者: 炸香机 时间: 2016-12-5 22:01
感谢楼主分享 学习了
作者: wutao888 时间: 2016-12-8 16:52
我的b6也是这个情况
作者: cuccess 时间: 2016-12-9 10:08
楼主，不是不在乎你的帖子，是太高大上了，说老实话不懂。能告诉我们买那个好就成，行吗！给你点赞
作者: yjy4420 时间: 2016-12-13 23:39
先澄清一下6个光耦的事：出厂时是一个版本的，是我为了分析这个问题换了不同的光耦做实验，老兄错怪厂家了。
不过我确实发现其他光耦有这种情况，不知道是不是故意的，等我哪天再观察一下。
作者: yjy4420 时间: 2016-12-13 23:51
看了你的回复我觉得终于有人懂我了，也是因为你的鼓励我才继续写的这个帖子。
我现在测容量就用B6，只有它的原理是准的，取样电阻+恒流源，只可惜太慢，路数太少。
有心自己做一个，时间精力不允许，算了吧。这个也不是很重要，别折腾了。
最近又买了个充电器，乐迪新出的cp620，用了一下，有点失望，有时间我再分析一下，欢迎指点。
作者: yjy4420 时间: 2016-12-14 00:00
各有所好吧，我就喜欢研究充电器、电子电路，对于航模可能有点跑偏了。至于哪个好，其实A6还是可以的，我说的这些问题不影响基本功能---充电，放心用吧！
作者: huhb_ic 时间: 2017-3-14 15:44
LZ写得东西我很喜欢，分析的清楚透彻！请教一下：什么是“并联平衡充”？A6是不是“并联平衡充”？。谢谢！
作者: 18058567 时间: 2017-3-26 16:35
楼主你好，我的A6有个MOS管烧了，看看还有的修没？
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现在通电后，哔哔响，电压闪烁，插上电池电压还有显示，就是第3路和第4路电压一个偏高一个偏低。
淘宝不到完全一样的F8113，能否用其他F8113代替呢？
还有为啥原电路的F8113管脚有的2个焊在一起，有的3个焊在一起呢？我不是很懂电路。
站内加你好友了，能否加个微信。
作者: 真·希罗 时间: 2017-4-6 12:05
顶顶顶顶顶，必须大力关注。之前在飞翼一群还有人极力的推崇a6这类“并充”的各种高大上牛逼精度高，互撕。想找以前有个莫有的一偏关于过度电阻影响的贴拍回给那货结果找不到了，幸得另一位群友发了这个贴。那货看了无言以对但是死拉不下脸，开始圆滑的说辞了哈哈。
作者: 微巍信号 时间: 2017-4-24 00:13
楼主分析的透彻，学习了
作者: 微巍信号 时间: 2017-4-24 00:15
是这款芯片？
作者: hzj466313530 时间: 2017-5-25 08:44
继续分析啊，写的很好
作者: 104178 时间: 2017-6-21 14:21
写的不错，这个的问题是缺少软件校准，只要把电压数据采集到，软件上对放电时的电流进行计算，然后调整占空比精度应该能提高很多，以前DAC比较贵的时候很多电压输出都是用PWM+运放搭的，精度都不错，只是厂家没在这下功夫罢了。之前我还自己做了一个放电的，没用PWM直接MOS管导通放，用B6放电太慢了，后来发现还是用飞机放快一些。。。。。很久没用了，看到你这个又让我有完善的想法了。
作者: yjy4420 时间: 2017-7-1 10:26
我觉得换个差不多的都是可以的，这个mos管主要作用是防止外接电池反接，对于正常状态是没有用的。除栅极（一个引脚的那个）外，那两个级直接连通都可以。电路可以参考我的另外一个帖子：“拆解UnA6+ 分析平衡充电路原理”。
好久不上论坛了，没及时回复。希望能帮到你。
作者: yjy4420 时间: 2017-7-1 10:31
其实b6的方法是最好的，通过负反馈来恒流，准确稳定。但是要做多路就不容易了，还要考虑各路隔离，好像没有厂家这么做，包括我最近买的cp620的放电好像也是串在一起放电，这个问题真的很大，等我再仔细分析一下再抨击一下。
作者: hedy_009 时间: 2017-7-12 16:57
好帖子！mark
作者: yanshusir 时间: 2017-10-26 21:57
你好 我看你对una6比较有研究，我的A6最近气温低就不能工作，屏幕上有个温度的图标一直闪烁，麻烦你能找到是什么原因吗，自己能维修吗。谢谢。
作者: yjy4420 时间: 2017-11-6 00:40
yanshusir 发表于 2017-10-26 21:57 
你好 我看你对una6比较有研究，我的A6最近气温低就不能工作，屏幕上有个温度的图标一直闪烁，麻烦你能找到 ...
低到多少度就不能工作了呢？这个可能是厂家故意设置的，温度太低了对锂电池不好，不建议充电，所以不让工作了。我猜！
作者: yanshusir 时间: 2017-11-9 22:30
yjy4420 发表于 2017-11-6 00:40
低到多少度就不能工作了呢？这个可能是厂家故意设置的，温度太低了对锂电池不好，不建议充电，所以不让工 ...
已经联系售后了是温度检测的问题，正在维修。
作者: 纸飞歼轰 时间: 2017-11-9 22:54
yjy4420 发表于 2017-11-6 00:40
低到多少度就不能工作了呢？这个可能是厂家故意设置的，温度太低了对锂电池不好，不建议充电，所以不让工 ...
温度低于5度就不能大于0.5C充电，低于0度不建议充电。
他是17度就停止工作，明显是故障。
而且，这个温度是充电器内部电路的温度和电池无关，电路完全可以在-40～+120度工作
作者: flyzzj80 时间: 2017-11-16 16:42
请教楼主这几张电路图使用什么软件画的？
作者: yjy4420 时间: 2017-12-13 11:31
flyzzj80 发表于 2017-11-16 16:42
请教楼主这几张电路图使用什么软件画的？
Protel呀，后来叫AD了
作者: yeguo99 时间: 2018-1-1 08:12
你好可以加微信一起讨论A6平衡充方面的问题吗？我的微信号：yeguo56
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