IMAX B6电路原理详解

yjy4420

看到坛子里有拆解b6的图片，也有升级固件的介绍，连原理图都有下载的，怎么就没有人介绍一下原理呢？今天我就来介绍一下，不对的地方请指正。

先介绍放电电路。

1.放电电路：此电路为恒流电子负载。放电电流可以设置，最大1A。

使用VT7放电，通过外壳散热，R50采样最大0.5V代表1A，通过运放DA1:1放大3倍（1+R14/R8）,放大后的电压送到CPU的35脚（ADC2），作为放电的电流显示。

通过VD2接到37(PA7)上拉后，可保证上电后不在放电状态，当CPU控制开始后可以正常工作。因为此时给负输入端一个接近5V的电压，运放输出为0。

正输入端通过电阻R21接到由CPU过来的PWM脉冲，作为控制放电电流，CPU可以通过采样的电压值调整PWM的占空比。

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再说说充电电路：
充电电路采用了BUCK和BOOST电路相结合的方式工作，当充电电池的电压小于供电电压时采用降压电路BUCK，当充电电池的电压大于供电电压时采用升压电路BOOST，总之充电的电源要高于电池电压。
工作于BUCK方式时，DA3:1接受CPU的13（OC1B）输出的PWM， VT14等部分工作，V+_IN通过VT14-L1-VD6输出，VT14关断时VD5续流。此时DA3:2的CPU的14（OC1A）=0。
工作于BOOST方式时，DA3:2接受CPU的14（OC1A）输出的PWM，VT16等部分工作，V+_IN通过VT14-L1-VT16-VD6输出，VT116关断时升压。此时DA3:1的CPU的14（OC1A）=1。
其他部分为保护电路，在CPU还没正常工作前使各部分电路处于关断状态，确保外电路的安全。如CPU的15（PD6）控制的VT1和VT8。
由于充电工作于开关状态，因此效率较高。CPU是通过检测到充电的电流，控制PWM的输出，实现调节的。

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继续说说充电电流检测电路：
采样电阻0.05欧姆，最大电流6A。
运放DA2:1放大倍数为1+10/1.5=7.7倍，最大输出电压为0.05*6*7.7=2.3V。
CPU的参考电压为2.5V，由TL431产生。检测的电流变换成电压后接近参考电压，可以提高AD转换的精度。
运放DA2:2我不太理解有什么用，从原理图上看是检测有没有电池接上了，如果电池断开了，把回路也断开。可这有什么意义呢？

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理想二极管电路：
这部分电流比较简单，就是个防反接二极管。二极管接在地回路上，反接时充电器不工作。
正向时，栅源有电压，MOS可以导通。反向时，就无法导通了。
代替二极管的优点是损耗小，因为二极管有个正向压降0.7V，而MOS管是呈电阻性的，一般的可以做到10-30毫欧。如果按照1A电流算，二极管消耗0.7W，而MOS管最大只有0.03W。

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平衡充电：
多节电池串联使用时，由于电池特性不同，充电时会出现先充满的情况，如果再充会对电池有损坏，因此需要将充满额电池停止充电，未充满的继续充电，这就是平衡充电。实现平衡充电的方法很多，并联电阻法是一个比较简单的方法，即当一个电池充满后，在这个电池上并联一个电阻，让串联的充电电流从电阻流走，电池的电流被旁路了，就不会过冲了。哪个电池充满了就并联哪个，直到最后一个充满后整个充电结束。
图中电阻R146，R152，R158，R164，R174，R180为1206封装的表贴电阻，阻值为120欧姆，6个并联在一起为20欧姆。当锂电充满电时电压为4.2V，此时流过的电流为(4.2-0.2)/20=0.2A，这个电流就是平衡充电的电流，比正常充电是要慢很多的。

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平衡点电压检测：
在平衡充电时，需要检测串联电池组的每个中间点的电压，根据这些电压判断充电的策略：如果某节电池充满了，需要对其并联电阻。如果某节电压过低，需要采取慢速充电或者停止充电并告警。
为了让CPU能够正确识别这些电压，图中对不同的电压做了不同的变换，如BATT-，BAL1，BAL2采用直接分压，通过多路电子开关DD1（74HC4051）送至CPU的AD转换；

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而BAL3-6是采用运放进行差分放大得到的。
当然，转换后的电压也是放在模拟开关里，和上图部分最终一起送到cpu的31（ADC6）上。通道的切换由cpu的PB5-7选择。

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其他电路就比较简单了，比如液晶模块，是cpu直接控制的，类似介绍很多。
一直说的cpu其实是avr单片机，所有控制都是由软件操作的。要是能有源代码还可以进一步分析。

yjy4420

充不满可能是程序设计的策略问题，充电电流大了，终止电流也相应变大了。可以再用小电流再充一次，就会满了。
vd6发热是没办法的，3.5A*0.7V，又没有散热片，不过可以自己加装一个。

yjy4420

模仿B6，打算自己做个和电池有关的东西，具体什么没想好。
做了个小电路板，先学着点亮1602的显示屏。

yjy4420

yanjian 发表于 2015-12-11 22:43
yjy4420 : 有没有研究过输入和输出电压接近时怎么控制?

这个可以实测一下，我之前没有想过。
我猜测cpu靠检测输入和输出电压差，决定是升压还是降压的。比如大于2v才采用降压模式，这样比较保险。
其实任何时候都可以用升压，只是压差太大了，纹波会大些。

yjy4420

如果自己做可以简化一下电路，b6是个通用设计，所以考虑的比较全面，但是也有无奈的地方，比如降压的时候多流过了一个二极管(vd6)，升压的时候多流过了一个mos(vt14).
如果使用24v的电源，就用降压就可以，追求大电流，还是降压效率高些。要是能用同步整流代替续流二极管，会更好，但是如果用单片机控制就算了。

yjy4420

L555T_007 发表于 2015-12-16 18:38
mark

不过现在学单片机就不要玩AVR了，上STM32啦

用avr是图省事，因为以前用过，而且公司有现成的芯片，懒得再学别的了。
也听同事说应该用stm，只是岁数大了不想学了，哎。。。 本来就是玩玩，不想那么累了。 （我的工作是做powerpc硬件设计的）
顺便说一句，我知道，avr有可变增益的差分adc，这个对检测电流很有用，可以不用外接运放了，我已经试过了，还不错。不知道stm有没有这个功能？

yjy4420

L555T_007 发表于 2015-12-17 09:30
STM32F3(CM4核)的才有PGA

STM32各方面资源都比AVR好，还有DAC等。更别说ADC的各种增强特性了。

谢谢指点，看来学学stm32也是有必要的，路还长，我先把手头这几个avr的做完，再体会一下m4的优势。我们公司没有用st的m4，用的freescale的。以后多多请教。

yjy4420

00diguagua 发表于 2016-1-28 22:37
老将出马了! 好文章啊! 让我学了很多东西,这个机器还有个最大的缺点就是使用线材特别讲究,怎样能引出4线测 ...

没看出镍镉电池如何判断充满，这个可能就是给个电压，比如1.45v就停止了，或者再结合一个时间判断吧。
可以用个恒压电子负载接上试试，慢慢调高电压，看什么时候停止就猜出来了。

yjy4420

怒独僧 发表于 2016-1-29 21:38
兼容12V电压，可以使它能够用在车上，玩航模的很大一部分时间是出门在外没市电但有车的。24V的话使用范围 ...

玩航模的都是有钱、有时间、有知识和一颗童心的人。

yjy4420

2008jyq 发表于 2016-4-3 13:38
镍镉电池充满电压会回落 靠这个特性判断

有道理，不过有些电池特性不好了，会判断不准，应该还有别的防护方式。

yjy4420

泡泡 发表于 2016-4-21 21:37
你好，看了你发的b6原理图的解释很受用，只是我改了大电流，现在电池检测不准确，因为大电流的压降和线路损 ...

没太听懂你的意思。可以发邮件细聊，邮箱yujingyi@sina.com
其实这个充电器没必要提高电流了，电流大了会有很多地方要改进，还不如换个充电原理的平衡充，比如独立平衡充un-a6

yjy4420

pender 发表于 2016-10-11 21:52
我买了一个假B6，没有平衡功能，把我的电池冲坏了，妈的

拍个照片，看看假的是什么样的？
最好拆开能看看里面，就知道假到什么程度了。
其实B6的电路是公开的，固化程序也有下载，只要是按照公版制作，哪家都是可以用的。除非你的太假了

yjy4420

keetian2 发表于 2016-10-12 23:01
你好，我的b6显示connection break，请问查哪些部分？不用平衡充功能也会这个提示
...

B6要求，电源线（就是红黑那两个接线柱上的）、平衡线（白色的多针线）都要插上，否则平衡充不工作。
不用平衡模式充，好像只插电源线就可以。
如果还是不行，就是坏了。试着充一节电池试试，看是不是也这样。