Lithium Einfachster Li-Lader im Selbstbau

[Bruder_M]

Hallo,

angeregt durch diese Diskussion habe ich heute in der Mittagspause einen einfachst-Lader entwickelt, der aber sehr genau die Ladeschlussspannung einhält und den Strom begrenzt, bessere Specs als die meisten Lösungen mit LM317 einhalten soll und dennoch mit nur einer Handvoll Standard-Bauteilen auskommt.
Wenn ich mal Muße habe, bau ich so ein Teil mal auf gucke, wie es sich in der Realität verhält.

Anbei mal die Schaltung als LTSpice-File und ein Screenshot des Ladeverhaltens.

Beste Grüße, Marek

P.S. Ja, ich weiß, dass es fertige Lade-ICs gibt, aber ich wollte mal ne Turnübung für Zwischendurch.

 

[bugmenot]

Danke, daß sich da mal jemand rantraut

Mir geht das ebenfalls seit heute Mittag nicht mehr so recht aus dem Kopf. Ich frage mich, ob man den AMC7135 in Verbindung mit einem µC nicht gleich für einen variablen Ladestrom mißbrauchen könnte.

Nach Jahreswechsel habe ich hoffentlich den Kopf wieder frei und kann mir da mehr Gedanken machen...

Gruss,
Andreas

 

[kbyte]

Oh jaa! Bitte baut mir ein Turbo Forumslader der meine Redilast 18650er in 3 Stunden von 3,75V auf mindestens 4,15V voll läd!

 

[Xandre]

dann sind sie ja immer noch nicht voll

Wenn schon,dann genau 4,2 Volt.

Gruß Xandre

 

[Vandor]

Mmh... statt einer Forumslampe nun also das ultimative Taschenlampen-Forum.de-Ladegerät...

Der Forumslader.

... Klingt nach einer Alternative. Ok, falsches Wort... nix kann alternativ zu mehr Lumen sein.

Klingt nach exklusiven Sache, die mich über die Tatsache, dass es mit der Forumslampe bisher nicht geklappt hat, ein wenig hinwegtrösten könnte


Bitte mehr davon ^^

 

[light-wolff]

Die Grundschaltung könnte so funktionieren, aber so 1-2 Sicherheitsfeatures wären für das ultimative Ladegerät schon noch erforderlich:
- Endabschaltung wenn Strom < X mA (kein trickle charge)
- Anzeige Laden, Akku voll, Fehler
- reduzierter Ladestrom unter 3,0V
- Ladezeitbegrenzung
- Temperaturüberwachung
- Schaltregler zur Begrenzung der Verlustleistung bei hohen Ladeströmen
- keine Entladung des Akkus über Parallelwiderstände nach Ladeschluss
- Kompensation der Leitungs-/Kontaktwiderstände

Die besseren Lade-ICs haben das alles

Muss man in der Mittagspause mal mit 'nem Kollegen reden, der hat sich schon mal 'nen Lader selbst gebaut, so richtig mit Leiterplatte. Vielleicht hat er noch ein paar Platinen übrig

 

[tomtetom]

Also für ein hochwertigen Forumslader würde ich so einiges bezahlen.

Tom

 

[Bruder_M]

Nabend,

immer langsam mit den jungen Pferden!
Der Schaltplan oben ist nur ein Simulationsmodell, weit entfernt von der Hardware-Reife. Es ist einfach nur eine Design-Studie, ein Proof-of-Concept.
Ich wollte nur mal untersuchen, was es mit dem Voodoo um das Geheimnis des optimalen Akku-Laders auf sich hat. Ergebnis: Nichts.
Es ist eine ganz normale Stromquelle, die bei der Ladeschluss-Spannung von 4,2 V in die Sättigung geht. Das Prinzip ist schon vom Blei-Akku bekannt und dort reichte zur Strombegrenzung eine simple Glühlampe mit ihrem PTC-Verhalten. Später hat dann jemand den LM317 dafür entdeckt.
Der anspruchsvolle Punkt bei Li-Akkus ist das korrekte Einhalten der Ladeschluss-Spannung, wie immer wieder richtig zitiert wird.

Nichts desto-Trotz. Wer Lust hat, kann die Schaltung mal aufbauen und optimieren. Eine Platine braucht es dafür nicht, Lochraster-Platte oder Steckbrett reichen aus für die Handvoll Bauteile.

Beste Grüße, Marek

 

[Bruder_M]

- Endabschaltung wenn Strom < X mA (kein trickle charge)
- Anzeige Laden, Akku voll, Fehler
- reduzierter Ladestrom unter 3,0V
- Ladezeitbegrenzung
- Temperaturüberwachung
- Schaltregler zur Begrenzung der Verlustleistung bei hohen Ladeströmen
- keine Entladung des Akkus über Parallelwiderstände nach Ladeschluss
- Kompensation der Leitungs-/Kontaktwiderstände

Hi,

wie eben erwähnt, ist es nur ein Simulations-Modell, das auf das nötigste eingedapft wurde.
Dennoch habe ich mir bisschen Gedanken zu deinen Vorschlägen gemacht, und natürlich muss ein Lader Schutzschaltungen haben, keine Frage!

* Endabschaltung, wenn Mindesstrom erreicht machbar, dafür könnte man den zweiten OPV verwenden. Der Lader muss aber auch aus dem Strom Null, d.h. beim Einlegen eines Akkus starten können.
* Status-Anzeigen: machbar
* Strombegrenzung bei tiefentladenem Akku: machbar
* Timer: problematisch! Sind rein analog und/oder Spezialbausteine für solche langen Zeiten schwer zu handhaben. Das würde ich einem Mikrocontroller vorbehalten.
* Temperaturüberwachung: sehe ich neutral. Prinzipiell verfügt die Schaltung durch Q3 schon eine gewisse Eigenkompensation gegen das thermische Weglaufen des Arbeitspunktes. Ein mit moderatem Strom geladener Akku sollte eigentlich nicht heiß werden. Freilich kann man eine 'Notbremse' einbauen (LM35, NTC oder LM234), aber eine Steuerung über temperaturkompensierte Ladeprofile überlasse ich mal den professionellen Ladern und ICs.
* Schaltregler: sinnvoll! Ein MC34063 sollte mit den 2 bis 3 W locker zurechtkommen.
* Entladung nach Ladeschluss durch Feedback-Widerstände: unkritisch. Die 25 µA Querstrom entsprechen einem Ladungsverlust von ca. 225 mAh pro Jahr. Die restliche Schaltung darf den Akku natürlich nicht leerlutschen, klar.
* Kompensation der Leitungs-/Kontaktwiderstände: Bedingt machbar durch separate Sense-Leitungen. Konaktwiderstände erfordern ein Abtast-Glied, worurch die Spannung im stromlosen Zustand gemessen wird.

Also, ich wollte keinen High-End-Boliden, sondern eine Schaltung, die mit ein paar Standard-Bauteilen in einer Stunde zusammengebraten ist.

Beste Grüße, Marek

 

[light-wolff]

Nichts desto-Trotz. Wer Lust hat, kann die Schaltung mal aufbauen und optimieren. Eine Platine braucht es dafür nicht, Lochraster-Platte oder Steckbrett reichen aus für die Handvoll Bauteile.

Ordentliche Kühlung für den FZT849 nicht vergessen, der kommt hier schon an seine Grenzen.

 

[jkunz]

Die Grundschaltung könnte so funktionieren, aber so 1-2 Sicherheitsfeatures wären für das ultimative Ladegerät schon noch erforderlich:

Kinners. Kauft doch einfach ein gescheites LiPo Ladegerät aus dem Modellbauzubehör. Da sind all diese Funktionen selbstverständlich. Sowas z.B.. Kostet 50 EUR und kann bis zu 6 LiIon/LiPo/LeFePO Zellen mit bis zu 5 A laden. Dann braucht man nur noch einen Akku-Halter und etwas Gekabels für den Balanceranschluss. Ferddisch. Will man die Akkus schonen kann man die Ladeschlussspannung auf 4,1 V oder 4,0 V runterdrehen und mit 0,5C laden. Solls schnell gehen und die Zellen sind schnellladefähig drückt man hat die maximalen 5 A mit Gewalt rein. Damit ist die typische 18650 Zelle in ca. einer halben Stunde auf 90%..95% geladen.

Baugleiche Geräte krigt man aus Fernost schon für den halben Preis, dann fehlt aber das 12 V Netzteil. Das ist bei dem oben verlinkten Teil eingebaut.

"Für das Geld kanst es nich selber machen."