Hallo! Ich möchte mithilfe eines Step-Up-IC's mit Konstantstromausgang einen Lithium Polymer Akku laden. Konkret würde es sich dabei um den TPS61070 von TI handeln. http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tps61070.html Aufgrund der niedrigen Feedbackspannung hätte ich auch nur einen Spannungsabfall von 0.5V. Der Betriebsstrom würde nur 19uA betragen und im Shutdown wären es noch 0.1uA inkl. Load Disconnect! Da ich den Akku immer nur mit der gepufferten Energie aus einem Kondensator lade (mittels Schmitttrigger), ergeben sich dadurch Vorteile welche sich mit einem nachgeschaltetem Lithium Lade IC nicht realisieren lassen würden. (Beispielsweise Stromverbrauch oder Einschaltverzögerung) Prinzipiell müsste ja die Ladung per Konstantstrom mit diesem IC möglich sein!? Kann man also den Akku einfach wie eine Led zwischen den Vout und den Feedback-Pin hängen? (Datenblatt Seite 17 Figure 25) Das einzige Problem dürfte ja die maximale Ladespannung von 4.2V sein. Nur haben ja ziemlich alle Lithium Polymer Akkus eine Overcharge Detection. Diese müsste ja ein Überladen des Akkus verhindern? mfg Mathias
der TPS61070 arbeitet doch mit konstanter Spannung. Es müsste also ausreichen wenn du die Spannung auf 4,2V einstellst. Der Strom wird dann auf 600mA auf der Eingangsseite begrenzt. Das heist dein Akku wird mit <600mA geladen.
>Das einzige Problem dürfte ja die maximale Ladespannung von 4.2V sein. >Nur haben ja ziemlich alle Lithium Polymer Akkus eine Overcharge >Detection. Diese müsste ja ein Überladen des Akkus verhindern? NEIN, die meisten Akkus haben sowas nicht! Nur fertig konfektionierte Packs mit Schutzelektronik haben das. Alle bei Po**in und anderen Händlern gekauften Li(-Po) Akkus aus irgendwelchen PDAs sind nackte Zellen ohne Schutzelektronik! Die Schutzelektronik als Ladebegrenzung einzusetzen finde ich sehr abenteuerlich. Dazu ist sie nicht ausgelegt. Wenn du mit im Vergleich zur Akkukapazität kleinen Strömen lädst, geht der Akku im schlimmsten Fall einfach still und leise kapputt. Das passiert bei der ersten Fehlbehandlung und wenn keine hohen Energien im Spiel sind, ohne Erwärmung und ohne Explosion. An deiner Stelle würde ich mit einem TL431-Derivat eine präzise Z-Diode bauen, welche bei Überladung den Strom aufnimmt und verheizt. Übrigens, Li-Akkus leben bedeutend länger, wenn man die 4.20V nicht ganz ausreizt und z.B. schon bei 4.10 oder 4.15V aufhört zu laden. Gruss rayelec
Tu dir bitte den Gefallen, und lass es bleiben! Die Lade-End-Spannung muß 4,2V sein. Und zwar auf 1% genau, oder maximal plus 50mV. Nicht 100mV, nicht 200mV. Ein LED-treiber begrenzt dir zwar den Strom, begrenzt aber, wenn überhaupt, die Spannung nicht genau genug bei 4,2V. Es gibt doch Ladechips, wie Sand am Meer, schau bei Linear Technology ( die ham auch gratis Muster) oder bei Ti.com Die haben alles was Du brauchst und sind nur für diesen Zweck entwickelt worden. Meinst Du nicht, das die Hersteller nicht einen LED-Treiber zum Laden von LIPOS empfehlen würden, wenn es ginge?
> Das einzige Problem dürfte ja die maximale Ladespannung von 4.2V sein. > Nur haben ja ziemlich alle Lithium Polymer Akkus eine Overcharge > Detection. Diese müsste ja ein Überladen des Akkus verhindern? Ein überladener Lithium-Akku exploxiert schon ab etwas 5V! Ein Händyakku macht einer Silvester-Rakete alle Ehre! Haben wir selbst ausprobiert ( unter kontrollierten Bedingungen!) Eine Schutzschaltung ist KEIN ERSATZ für einen vernünftigen Lader. Die soll nur das Schlimmste verindern! Du bremst beim Auto ja auch nicht jedesmal mit dem Airbag! Und wenn Du die Ladung schon in einem Elko hast, dann bau deine Schaltung doch gleich so, das der ganze Elko nur auf 4,2V aufgeladen wird und hänge ihn mit MOSFETs an den Akku. ( Switched Capacitor) Selbst dafür gäbe es fertige Teile ( Analogschalter von TI, die können 400mA, umschalten mit Komparator, darauf achten, das der Komparator genau genug ist, Threshold und Hysterese)
Ich schaue selbst auch gerade nach Lipo-Ladeverfahren und frage mich, wie dieses Ladegerät eine ausreichende genauigkeit einhalten kann: http://www.richard-dj1pi.de/AVRlader1.jpg Da wird offensichtlich die interne Ref-Spg des AVR verwendet, die allein ist laut Datenblatt schon zu ungenau. Dazu kommen noch die Ungenauigkeiten durch die Widerstände (Toleranz ist zwar nirgends angegeben, aber wenn schon in sachen Ref-Spg so nachlässig verfahren wurde nehm ich an es sind 1%er) Nen etwas besseren Eindruck macht diese Schaltung: http://git.kopf-tisch.de/?p=lipo-charger;a=blob;f=eagle/lipocharger.png;h=551577bd5e1fad1500ab6396981e71308d163b72;hb=HEAD
Bei Bastelprojekten kann man ja entweder die Software anpassen, oder die Widerstände so anpassen das die gemessene Spannung stimmt.
@ Thomas: Schon klar, dass ich den TPS61070 auf die Spannung einstellen könnte, nur muss der Strom auf maximal 1C (was in meinem Fall 130mA sind) begrenzt werden! Ansonsten könnte ich natürlich den Strom mit einem Widerstand begrenzen, was jedoch einen mehr oder weniger großen Spannungsabfall bedeuten würde. @ rayelec: Mein Akku hat einen Überladeschutz nur hast du wohl recht mit deiner Aussage, dass man diese besser nicht dazu missbrauchen sollte! @ Frankman: Habe so ziemlich alle Ladechips angeschaut, nur kann ich diese aus genannten Gründen nicht einsetzen. (Stromverbrauch, Einschaltzeit, zusätzliche Kosten) Den Kondensator kann ich leider nicht auf 4.2V laden, da dieser über Solarzellen geladen wird und die Spannung dazu zu klein ist. Switched Capacitor Lösungen haben zwar einen recht hohen Wirkungsgrad und der Strom würde auch ausreichen, nur ist der Betriebsstrom recht hoch! @ all: Habe gestern noch den LT1618 von Linear gefunden. Ein recht interessanter Chip der den Ausgangsstrom konstant hält und gleichzeit die Ausgangsspannung begrenzt (Constant Current, Constant Voltage). Soweit so gut, nur ist der Betriebsstrom recht hoch (um den Faktor 100 höher als beim TPS61070) und die Last wird im Power-Down nicht getrennt! Also würde ich auch hier eine Zusatschaltung benötigen! Danke inzwischen für die vielen Antworten!
Welche Spannung und welchen Strom liefern den deine Solarzellen maximal?
Maximal 0.45*8 = 3.6V und 28mA. Nur sollte auch bei schlechter bzw. keiner direkten Sonneneinstrahlung geladen werden und da hat man dann nur mehr 1/100 des Stroms! Deshalb die Bufferung im Kondensator und Entladung per Komparator mit integr. Referenz und Hysterese...
Und du machst dir sorgen das du über 170mA in den Akku bekommst?
Das Problem wird wohl eher folgendes sein. Die Spannung im C ist hoch genug->Step up läuft an->Spannung im C bricht zusammen->Step up hört wieder auf. Ich weis nicht ob du so ein gescheides Ladeverhalten hinbekommst. Zumal die Regelung auch einige ms braucht bis die Spannung stabil ist. Was du bräuchtest wäre eignetlich ein Step-up der versucht die Eingangsseite konstant zu halten, d.h. wenn mehr Sonne scheint auch mit mehr Strom lädt. Auf der Akkuseite würde dann schon ein LM3420-4.2 ausreichen um Spannungen über 4,2V zu vermeiden.
Solarzellen direkt an den akku schließen und dem Akku eine Schutzschaltung verpassen (TL431 welcher die Spannung auf 4.2V hält würde schon reichen)
Ok kurze Erklärung meines Ladeverfahrens! Die maximale Eingangsspannung beträgt wie beschrieben 3.6V. Mittels Komparator mit integrierter Referenz und Hysterese wird der Kondensator sobald er 3.25V erreicht bis auf 2.5V entladen. D.h. der Komparator schaltet die Enable Leitung des TPS61070. Folglich wird der TPS61070 dauernt versorgt und nie ausgeschalten. Die Entladezeit des Kondensators (3.25V-2.5V) beträgt in etwa 10ms bei 20mA Entladestrom. Der Entladestrom ist hier natürlich unabhängig vom Ladestrom der Solarzellen! Der Entladestrom muss einzig höher als der max. Ladestrom der Solarzellen sein! => 28mA * (3.25/4.2) * 0.9 (Wirkungsgrad) ~= 20mA Aufgrund der 10ms Entladezeit benötige ich natürlich eine möglichst schnelle Regelung. Der TPS61070 hat eine Startup-Time von ungefähr 1ms. Batterielade-ICS würden diese Zeit natprlich verlängern. Einen größeren Kondensator kann ich aufgrund der Abmessungen nicht nehmen! Damit das ganze besser verständlich ist hier mal eine App-Note von Maxim die das Prinzip beschreibt (Figure 2): http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/484 Meine Idee wäre jetzt die Akkuladespannung mittels Komperator mit integrierter Referenz (TLV3011, MAX9060) zu messen und nach dem Erreichen der 4.2V die Ladung per Enable Pin des TPS61070 zu stoppen. So sollte doch eine Ladung des Akkus mit möglichst Spannungsabfall bzw. Leistungsverlust realisierbar sein?!?
@ Marius: Wohl kaum wenn die Solarspannung unter 4.2 liegt!
"Übrigens, Li-Akkus leben bedeutend länger, wenn man die 4.20V nicht ganz ausreizt und z.B. schon bei 4.10 oder 4.15V aufhört zu laden." Stimmt, aber die eingespeicherte Ladung ist dann auch deutlich (!) geringer, afaik. Klaus.
Marius S. schrieb: > Ich schaue selbst auch gerade nach Lipo-Ladeverfahren und frage mich, > wie dieses Ladegerät eine ausreichende genauigkeit einhalten kann: > http://www.richard-dj1pi.de/AVRlader1.jpg Indem man ihn kalibriert. Es ist ja nur die Absolut-Toleranz der internen Bandgap-Referenz, die hier stört, die Schwankungen im Betrieb halten sich in Grenzen, sofern man unter Büro-/Laborbedingungen arbeitet (also nicht gerade bei -40 ... +85 °C betriebsfähig sein muss).
Werde es jetzt so machen: Die Akku-Ladespannung mit einem Komparator mit interner Referenz ADCMP350 überwachen. Nur wenn sich diese unter 4.2V befindet und der Buffer-Kondensator voll geladen ist wird die Ladung aktiviert, sprich der TPS61070 aktiviert. Die Verknüpfung beider Steuerleitungen erfolgt mit einem Single AND Gate (74UP1G08). Nun noch eine abschließende Frage die mir bis jetzt keiner beantworten konnte: Die Konstantstromladung des Akkus müsste ja funktionieren, wenn ich den Akku wie eine Led zwischen den VOUT und FB Pin hänge? Den Strom würde ich dann über den Widerstand zwischen FB und VOUT einstellen (UFB/R). (Datenblatt Seite 17 Figure 25) http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tps61070.html
Mathias schrieb: > Die Konstantstromladung des Akkus müsste ja funktionieren, wenn ich den > Akku wie eine Led zwischen den VOUT und FB Pin hänge? Den Strom würde > ich dann über den Widerstand zwischen FB und VOUT einstellen (UFB/R). Eine derartige Betriebsweise kenne ich von den TP610xx zumindest für einen Konstantstrombetrieb einer LED.
Ja genau, wie im Datenblatt auf Seite 17 - Figure 25 beschrieben! Dann müsste man auch einen Akku anstelle der Led hineinhängen können?
Mathias schrieb: > Dann > müsste man auch einen Akku anstelle der Led hineinhängen können? Denke ich, nur dass du halt keine Spannungsbegrenzung auf diese Weise erreichst.
Marius S. schrieb: > Nen etwas besseren Eindruck macht diese Schaltung: > http://git.kopf-tisch.de/?p=lipo-charger;a=blob;f=eagle/lipocharger.png;h=551577bd5e1fad1500ab6396981e71308d163b72;hb=HEAD So optimal erscheint mir auch diese Schaltung nicht. Gedankenexperiment was passiert wenn CELL1 geladen ist (4,2V) und die anderen 4,0V haben. Dann ist der +Eingang vom unteren OPV auf 4,07V und der -Eingang auf 4,2V ==> Ausgang OPV auf negativer Spannung und Q2 sperrt Q4 öffnet. Dann wird CELL1 entladen bis die Spannungen wieder angeglichen sind. Besser wäre wohl wenn CELL1 einfach überbrückt würde und die anderen während dessen weiter geladen.
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