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近来常在坛里看到大家对分流平衡充和独立平衡充谁是谁非的争论，我觉得有必要把两种充电器的特点原理做一分析，以供即将购买的朋友参考。
分流平衡充原理图
独立平衡充原理图
分流平衡充特点：
1、生产成本较低，因为只需要提供一路充电电流，其平衡功能由分流功率管实现。
2、也因为只需提供一路充电电流，因而实现大功率充电较为容易。
3、结构相对简单，故障率低。
4、容易实现对多种电池的充电，达到一机多用。
5、对电源利用率因有分流损耗不如独立式平衡充，但实际使用中并不突出，具体下文讲原理时陈述。
6、平衡性能对电池有一定要求，这是此平衡充电方法最大的缺点，也是大家所误会而诟病的地方，具体的道理和克服方法也在下文中陈述。
独立平衡充特点：
1、对电池要求低，甚至不同容量、不同电压的同类型电池在一起也能进行正常充电。
2、对电源利用率高，这对场外用电瓶充电时有一定优势。
3、扩展使用容易，因为一节电池对应一组独立电源，当一台充电器不够用时（比如4S充电器充6S电池），可以两台合并使用，十分方便。
4、使用单一，一般只能对锂系列电池充电。
5、受自身结构原因，受成本影响，难以扩大功率，对应大容量的电池有些力不从心。
6、因为实际上是每支电池配一独立的充电电路，所以成本较高，而且当电池支数增加时，充电器制造难度和成本会增加得越来越快。因而市面上的充电器，分流式的6S已经很常见，但鲜见多于4S的成品独立平衡充。
鉴于对独立平衡充电路大家很容易理解，而且在众多使用多支锂电池串联供电的领域，如笔记本电脑、电动助力车、摄像机、便携电动工具等几乎全部是采用分流式平衡充电器。我有理由认为，在今后高电压、大功率的锂电池供电设备，分流平衡充电器有着越来越广阔的市场，它才是今后的主流。所以重点分析分流式平衡充电器原理。
如图，这就是一典型3S分流式平衡充电器原理图。
充电时，电流由充电电源正极D通过电池B3、B2、B1流向充电电源负极A，由“检测控制电路”检测DC（电池B3）、CB（电池B2）、BA（电池B1）的电压，以对达Q3、Q2、Q1实施控制，达到控制充电的目的。具体为：如当B1、B2、B3的电压分别为4.15V、4.20V、4.16V时，而设定结束充电电压为4.20V，于是检测控制电路检测到CB间的电压为4.20V，意味着B2电池已经充满，检测控制电路对G2输出正电压，Q2导通，充电电流通过C－R2－Q2－B被旁路，B2没有充电电流流过，停止充电。因为B2内阻的影响，充电时检测电压为4.20V，停止充电时就会小于4.20V，于是检测控制电路把G2拉低，Q2截止，充电继续，如此反复进行，而Q2的导通会越来越频繁，B2的充电时间也越来越短，根据占空比原理，充电电流也越来越小，电流小了，充电与停充时电池内阻对电压检测的影响也越来越小，电池电压无限逼近于4.20V。我上述所讲只是为了便于分析明白，从理论上让Q2工作在开关状态下，而实际电路中，这完全相当于一个并联式稳压电源，Q2一般是工作在放大状态下的，当电池逐渐充满，电流趋于稳定，并联稳压的结构本身就可以在负载变化小时自动的趋向于静止，也就是Q2刚好把充电电流旁路，而电池基本上可以说没电流通过。
大家所担心的在此过程中电池会反复充放而影响寿命，这种情况确实会存在，严不严重呢，如何克服，平衡性好不好，这就涉及到我上文提出的分流式平衡充电器对电池有要求了。我再来一一分析。
首先，谈谈此类充电器在实际设计中的一个问题，就是旁路电流的大小。这个电流的大小直接影响着充电跨的性能。据我对有关资料的查阅，及笔记本平衡电路成品芯片的技术指标了解，一般为了功耗也成本的合理性，这个电流一般在200mA左右。这就带来了一个问题，我们的充电电流一般在1A以上，这个旁路只200mA还起作用吗？一般的固定对象的充电器是这样设计的，比如一笔记本的充电器，因电池容量大，充电电流可以超过4A，远大于模型的使用值，而它的旁路电流也只有200mA，而各位有机会可以拆开看看，那几只电池的电压是相当的一致。这是因为它的电池支数固定，所以如3S的IBM笔记本充电电路，当充满电压设为4.20V时，充电电源（不是外接电源哦）提供的电压就是4.20*3＝12.60V，这样当电池快充满时，接近12.60V时，因为电池内阻（还是内阻，内阻对充电末电压检测十分重要）影响，电流会逐渐变小，趋向于0，于是当电压小于200mA时旁路电流就可以很好的起作用，而且损耗会变得很小。
而我们的模型充电器就没这个条件了，主要原因就是对生产厂家有兼容性要求，充2S、3S、4S，直到6S都可以，这样厂家无法给出一个很高精度的充电电源电压（当然，可以通过单片机检测电池数量然后数字化控制充电电源电压，但我不知道这个成本要提高多少，我后面想了个更容易实现的办法），于是乎，充电电源电压将按照最大电池数量设计，比如6S，这样当充3S、4S时，充电电源可提供的电压远高于电池所需电压，内阻对末期电流减小根本不起作用，充电电流从开始到结束都一样大，这样对于电池间电压相差小的电池组是完全没有问题的，因为几十mV的压差完全可以让200mA左右电流所平衡，而对于压差大的电池组则平衡性能完全不如独立式平衡充，这也就是大家对分流式平衡充电器映像不好的原因。当然我们也不可能指望旁路电流能达到5A（因为好多分流平衡充最大充电电流达到了5A），这样旁路功率管工作在放大状态下的散热是非常麻烦的，怎么办呢？
我们知道，用数字化电路控制高精度的电压输出是很复杂的，而电池对电流大小的要求则远没有电压高，我们是否可以这样设计充电器：正常充电时按用户给定的电流（数A）进行充电，而当开始检测到电池组内有一节电池充满时，直接把充电电流减少到200mA左右，这在单片机内部很好处理，对限流电阻上的电压用两个公式换算就行了，这样电池就完全能够用旁路达到平衡的目的。会不会增加很多充电时间呢，我想不会，因为如果严重不平衡表面充满了，实现有的过充有的没满，对电池组寿命严重影响，而当电池电压差很小时，平衡所占的时间是很少的，当检测到所充的几支电池电压全部到设定时，立即断开充电电源电流。所以我说实际使用中损耗并不突出，当然平衡时的充放电也就对电池寿命影响微乎其微。
综上所述，我希望大家对分流式平衡充电器有一个新的认识，我相信以后随着设计的完善，我们会用得越来越多。
最好，上述我对分流式平衡充电器的减电流充电方式的想法，完全是对电路分析产生的，因为看评测有的高级充电器也能很好平衡压差大的电池，不知是否运用了类似亦或更简单更先进的方法，因为手头没有此类高档充电器，无法得知，希望有条件的朋友测试后告知在下，也多一个学习的机会。
祝大家开心！
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发表于 2008-5-17 15:42
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