Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verpolschutz Ladegerät mit Step-Down-Regler


von Nico (nico123)


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Hallo!
Ich suche grad nach einer Lösung einen Verpolschutz für mein Ladegerät 
zu realisieren. Das Ladegerät nutzt einen Step-Down-Regler als 
"Endstufe", so wie im Anhang zu sehen. Der 0.22R-Widerstand dient als 
Strommessshunt und die Diode davor sollte eigentlich als Rückfluss- bzw. 
Verpolschutz dienen. Allerdings funktioniert der Verpolschutz nicht, da 
im Falle des verpolt-angeschlossenen Akkus ein Kurzschlussstrom über den 
Shunt-erste Diode-Induktivität-zweite Diode fließt.
Gibt es eine Möglichkeit dies zu verhindern? Mir fällt nur die 
Möglichkeit einer Sicherung ein, die bei Verpolung durchbrennt!
Das muss doch auch eleganter gehen, wie machen das die professionellen 
Ladegerätehersteller?

Danke und Grüße, Nico

: Bearbeitet durch User
von Nico (nico123)


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Ein Relais das den Akku trennt solange keine Spannung anliegt wäre auch 
noch eine Idee.
Kann man das auch per N-Kanal-Mosfet in der Masseleitung vom Akku 
realisieren?

edit: das geht ja nicht da dann der Massebezug fehlt!

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Nico ... schrieb:
> Das muss doch auch eleganter gehen, wie machen das die professionellen
> Ladegerätehersteller?

Auf meinem Trace Engineering 70A Lader steht dazu
> Warning: Wrong battery polarity causes damage to the device!
Sprich, man schliesst die Akkus am besten richtig rum an.

Als Sicherung hängt da einfach eine kleine Diode in Sperrichtung über 
den Akkuanschlüssen. Probier ich aber nicht aus :-P

von Nico (nico123)


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Die meisten Ladegerätehersteller werben aber mit Verpolschutz. Teilweise 
gibts sogar eine Anzeige "Akku Verpolt"!
Ich frage mich nur wie das umgesetzt wird.

von Thomas E. (picalic)


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Hallo Nico,

wie hoch ist die Akku-Spannung? Evtl. geht ein simpler P-Kanal MOSFET in 
der Akku+ Leitung, mit S zum Lader, G auf Masse, D zum Akku. Wenn der 
Akku richtig rum drankommt, geht S über die Body-Diode auf (fast) 
Akkuspannung, Vgs negativ -> FET leitet.
Akku falsch rum: FET sperrt, G und S liegen auf Masse-Potential, D ist 
-Akkuspannung. Der Lader darf in dem Fall aber auch keine positive 
Spannung erzeugen, sonst wird der FET doch eingeschaltet!

: Bearbeitet durch User
von Nico (nico123)


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Hallo Thomas,
die maximale Ausgangsspannung/Akkuspannung beträgt 20V.
Der Schutz mit dem P-Kanal-Mosfet hört sich gut an, er begrenzt mir aber 
auch die untere Grenze meiner Ausgangsspannung. Um den Mosfet zum leiten 
zu bringen braucht man typischerweise 2-4V Ugs, was dann auch die 
Minimalspannung des Ladegeräts wäre. Dann würden einzelne NiMH-Zellen 
schon rausfallen, leider.

von picalic (Gast)


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Ok, dann vielleicht doch ein N-Kanal FET in der Masse-Leitung, dessen 
Gate aktiv vom Controller auf high gezogen wird, wenn der Akku richtig 
gepolt angeschlossen ist. Wo das Problem mit dem fehlenden Masse-Bezug 
liegt, sehe ich grad nicht...?

von Nico (nico123)


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picalic schrieb:
> Wo das Problem mit dem fehlenden Masse-Bezug
> liegt, sehe ich grad nicht...?

Wenn ich die Masse vom Akku trenne, kann ich deren Spannung nicht mehr 
messen!

von picalic (Gast)


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Wenn der FET ausgeschaltet ist und der Akku richtig angesteckt wird, 
liegt nur die Body-Diode zusätzlich in der Masse-Leitung -> Du misst 
also Akkuspannung minus ca. 0,7V. Das sollte reichen, damit das 
Ladegerät den Akku erkennt.

Ist der Akku verpolt, ist es so, als wenn kein Akku angeschlossen wäre.
Das Ladegerät darf auch hier den FET natürlich nicht einschalten!

Beim Laden bleibt der FET natürlich leitend, um die Akkuspannung präzise 
zu messen.
Wenn Du auch einen verpolt angesteckten Akuu erkennen willst, könntest 
Du ja noch einen Widerstand über den FET schalten, dann gibts's auch 
eine negative Spannung am (+)Anschluss, ohne zu viel Strom.

von Nico (nico123)


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picalic schrieb:
> Wenn der FET ausgeschaltet ist und der Akku richtig angesteckt wird,
> liegt nur die Body-Diode zusätzlich in der Masse-Leitung -> Du misst
> also Akkuspannung minus ca. 0,7V. Das sollte reichen, damit das
> Ladegerät den Akku erkennt.

Aber die Bodydiode liegt in Sperrichtung!

edit: ich dachte ich kann die Spannung nicht messen weil die Bodydiode 
in Sperrichtung liegt, aber irgendiwe scheint das zu funktionieren!

: Bearbeitet durch User
von picalic (Gast)


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Aus Sicht des (nicht verpolten) Akkus liegt die Body-Diode in 
Durchlass-Richtung (Kathode an Minus) ;)

von Andreas L. (andi84)


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Ich würde am positiven Anschluss des Akkus ein klassisches Relais 
einbauen.
Das wird abgeschaltet, sobald kein Akku dran ist (wenige ms) und erst 
wieder eingeschaltet, wenn der Controller des Ladegeräts eine positive 
Spannung (Akku) erkennt. So machen es iirc auch die Ladegeräte, die 
einen verpolten Akku erkennen können.

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