Analyse eines Solarladegerätes

[Fabian H. (Firma: Technische Universität Berlin) (brein)]

Hallo Leute,

ich und ein paar Kumpels von mir haben uns mal ein Solarladegerät von 
Pollin besorgt: 
https://www.pollin.de/shop/dt/NTUxOTQ2OTk-/Stromversorgung/Ladegeraete/Universal_Lader/Universal_Solar_Ladeset_Logilink_PA0025.html
Eigentlich wollten wir uns das schon längst angeschaut haben, nur ließen 
sich die Schrauben nicht rausdrehen. Die sind wohl schon beim Reindrehen 
kaputt gegangen. ;)

Jetzt habe ich mir die Schrauben einfach aufgebohrt und raus gebrochen.

Erstaunlicherweise ist dort weniger Elektronik verbaut, als ich dachte.
Erstmal haben die sich einen eigenen Wandler an der USB-Schnittstelle 
gebaut, anstatt einen IC im Cent-Bereich zu verwenden. OK, man kann sich 
sicher einen Boost-Converter selber zusammen bauen, um von der 
Batteriespannung wieder auf die 5V zu kommen, aber was ist mit dem 
Wirkungsgrad?

Wofür ist die Schaltung an der Batterie? Ist das die Ladeschaltung? Eine 
200µH-Spule scheint drauf zu sein. (Oder sind es 20*10^0 µH?)

Viel Interessanter ist die eigentliche Solar-Ladeschaltung.
Zum einem gibt es dort die einzigen beiden ICs in der Schaltung 
(abgesehen von denen in der Batterie). Eines für schwaches und eines für 
starkes Sonnenlicht. Das wird dann auch mit der Dual-LED in Rot und Bau 
dargestellt. Die Indikation finde ich ja gut. Aber warum gibt es zwei 
Laderegler? Wirkungsgrad? Ein billiger Ersatz für MPP-Tracking wird es 
wohl nicht sein.

Im Grunde vermute ich ja nur, dass die ICs die Laderegler sind. Die 
Bezeichnungen verrieten mir im Internet nichts über die ICs:
U1: 4358C (vll. auch 435SC) darunter steht G01.
Ob jeweils sich noch ein Zeichen davor befindet, kann ich nicht sagen, 
da dort Kleberückstände sind, die das Lesen erschweren. Ich kann da 
nichts davor erkennen, ausschließen dass dort was ist, kann ich aber 
auch nicht.
U2: SL10519 und darunter 1116H. Hier wird nichts verdeckt.
Kennt jemand solche ICs? Ich habe dazu nichts gefunden.
(Eine Kamera die so gut ist, dass ich die Bezeichnungen lesbar 
fotografieren kann, habe ich leider nicht.)

Unterm Strich hat es mich dennoch sehr gewundert, dass so wenig 
Elektronik verwendet wird.

Ob es bessere Ladegeräte gibt, weiß ich nicht. Mir ist nur aufgefallen, 
dass, wenn ich mein Smartphone mit der Batterie lade, es nicht lange 
dauert, bis die Ladung abbricht, obwohl die Batterie längst nicht leer 
ist.
Eine LED oder andere geringere Lasten laufen mit der Batterie dann noch 
lange.
Der Strom, der dann wohl aus der Batterie gezogen wird, wird dann wohl 
zu hoch sein. Entweder für die Batterie oder die Schaltung.

Gibt es überhaupt die Möglichkeit, den Strom zu drosseln, sodass die 
Last nicht zu viel Strom zieht? Ich meine, mein Phone kann ja auch mit 
500mA aus einem USB-Port betrieben werden. Und es kann auch mit 300mA 
geladen werden (Schon ausprobiert.). Wenn ich jetzt aber eine 
Konstantstromquelle einbauen würde, hätte ich doch darüber einen 
Spannungsabfall. Somit wäre die Ausgangsspannung (weit) unter 5V. OK, 
wenn dann die Ausgangsspannung noch innerhalb bestimmter Toleranzen wäre 
(z.B. 4,7V) wäre das in Ordnung. 
http://de.wikipedia.org/wiki/USB#Spannungsversorgung
Wenn ich das richtig sehe, liegen wohl die meisten Varianten einen 
größeren Spannungsabfall erzeugen: 
http://rmc-rutesheim.de/index.php/modellbauelektronik/10-bauprojekte/elektronikexperiment/22-vergleich-verschiedener-konstantstromquellen-zur-speisung-von-leds
Wenn ich mit einem anderen Konverter einfach auf eine höhere Spannung 
regeln würde, so dass nach der Stromregelung die Spannung bei 5V liegt, 
hätte ich das Problem zwar gelöst, nur muss ich dann aus der Batterie 
und durch die Schaltung wieder einen höheren Strom ziehen um auf die 
5V+X zu kommen und da beißt sich dann wieder die Katze in den Schwanz.

Gibt es dafür eine Lösung?
(Mehr Batterien einbauen, so dass sie sich die Ströme teilen. ;) )

Was sind dazu eure Erfahrungen?

Gruß
Fabian

[pb akku (Gast)]

Häng mal ein USB Hub zwischen Telefon und Akku box - dann sollte der 
Strom auf 500 mA begrenzt werden.

U3 macht aus 4.2 .. 3.x V die 5,5V

[Fabian H. (Firma: Technische Universität Berlin) (brein)]

So, ich habe mal die ICs mit 1200dpi eingescannt.
Besser wird es nicht.

Dazu musste ich die überstehenden Teile erstmal ablöten.

Man erkennt jetzt auch, dass der Klebstoff keine weiteren Zeichen
verdeckte.
Aber man erkennt die Beschriftung immer noch kaum. Schade.

pb akku schrieb:
> Häng mal ein USB Hub zwischen Telefon und Akku box - dann sollte der
> Strom auf 500 mA begrenzt werden.
Und wie macht das ein USB-Hub? ;)
Danke, werde ich mal ausprobieren.
>
> U3 macht aus 4.2 .. 3.x V die 5,5V
Danke, den IC hatte ich für einen Mosfet gehalten. Tja, wer lesen
kann...

Danke
Fabian

[Alexander S. (esko)]

Fabian Hoemcke schrieb:
> Wenn ich mit einem anderen Konverter einfach auf eine höhere Spannung
> regeln würde, so dass nach der Stromregelung die Spannung bei 5V liegt,
> hätte ich das Problem zwar gelöst,

Du kannst entweder den Strom regeln oder die Spannung. Das andere stellt 
sich dann entsprechend ein. Du kannst also nicht die Spannung und den 
Strom vorgeben. Das ergibt sich durch das ohmsche Gesetz.

Die verbaute Solarzelle ist natürlich Spielzeug und braucht einen ganzen 
Tag Sonne, um genügend Energie zu sammeln, damit ein Handyakku geladen 
werden kann.

[Fabian H. (Firma: Technische Universität Berlin) (brein)]

@Alexander Schmidt
Ja, klar, sicher.
Man kann es dann so formulieren, dass bei über XmA die Strombegrenzung 
greifen soll. Aber diese wirkt ja auch, wenn die Stromstärke nicht 
erreicht ist und dann auch einen Spannungsabfall verursacht.

Gruß
Fabian

[Alexander S. (esko)]

Fabian Hoemcke schrieb:
> Man kann es dann so formulieren, dass bei über XmA die Strombegrenzung
> greifen soll. Aber diese wirkt ja auch, wenn die Stromstärke nicht
> erreicht ist und dann auch einen Spannungsabfall verursacht.

Man kann es auch so aufbauen, dass es unterhalb der Strombegrenzung 
praktisch keinen Spannungsabfall gibt.
Dazu schleift man einen MOSFET ein und steuert ihn voll durch, das 
ergibt bei einem RDSon von 10mΩ und einem Strom von 500mA nur einen 
Spannungsabfall von 5mV.
Wenn der Strom überschritten wird, senkt man die Gatespannung, bis der 
gewünschte Strom erreicht ist.

Allerdings wird dir das nicht viel bringen, weil entweder der Akku oder 
der Step-Up zu schwach ist.

[Fabian H. (Firma: Technische Universität Berlin) (brein)]

Alexander Schmidt schrieb:
> Allerdings wird dir das nicht viel bringen, weil entweder der Akku oder
> der Step-Up zu schwach ist.

Das habe ich jetzt allerdings nicht verstanden. Warum sollte bei 500mA 
der Wandler oder Akku zu schwach sein?

Gruß
Fabian

[Alexander S. (esko)]

Fabian Hoemcke schrieb:
> Das habe ich jetzt allerdings nicht verstanden. Warum sollte bei 500mA
> der Wandler oder Akku zu schwach sein?

Oben schriebst du doch dieses, was darauf hindeutet, dass die Elektronik 
oder der Akku zu schwach sind:

Fabian Hoemcke schrieb:
> wenn ich mein Smartphone mit der Batterie lade, es nicht lange dauert,
> bis die Ladung abbricht,

[Fabian H. (Firma: Technische Universität Berlin) (brein)]

Alexander Schmidt schrieb:
> Fabian Hoemcke schrieb:
>> Das habe ich jetzt allerdings nicht verstanden. Warum sollte bei 500mA
>> der Wandler oder Akku zu schwach sein?
>
> Oben schriebst du doch dieses, was darauf hindeutet, dass die Elektronik
> oder der Akku zu schwach sind:
>
> Fabian Hoemcke schrieb:
>> wenn ich mein Smartphone mit der Batterie lade, es nicht lange dauert,
>> bis die Ladung abbricht,

Ja, mit nicht lange, meinte ich, lange bevor der Akku leer ist.
Das war missverständlich.

Wie lange ich mit dem Akku das Phone laden konnte, weiß ich nicht mehr. 
Das ist nun zu lange her.
Aber das waren schon mehrere Minuten. Vielleicht etwas zwischen 15min 
und 30min.
Das Ladegerät ist für 5V 1A ausgelegt. Natürlich nur so lange es die 
Batterie will.
1A gilt sicher nur für den Anfang, damit ist es faktisch richtig. Heißt 
nicht, dass er die 1A bis zum letzten Elektron liefert. ;)

Und um auch mit der restlichen Ladung das Phone laden zu können, wollte 
ich etwas den Strom drosseln.