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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ladegerät mit Mosfets umschalten


Autor: Klemm (Gast)
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Hallo, ich habe hier 4 Bleiakkus je 6V, die in Reihe geschaltet sind 
(also 24V) und einen Motor antreiben. Ab und zu müssen sie geladen 
werden - ich habe dazu ein Ladegerät, das ich erst über den ersten Akku, 
wenn er voll ist über den 2. hänge usw. Dieses Umklemmen möchte ich 
gerne vermeiden und stattdessen mit Mosfets schalten, also so:

Ladegerät +  --------+--------+--------+--------+
                     |        |        |        |
                   P-MOS1   P-MOS2   P-MOS3   P-MOS4
                     |        |        |        |
                   Akku1+   Akku2+   Akku3+   Akku4+  --- Motor +
                         \        \        \
                          \        \        \
      Motor - ---  Akku1-   Akku2-   Akku3-   Akku4-
                     |        |        |        |
                   N-MOS1   N-MOS2   N-MOS3   N-MOS4
                     |        |        |        |
Ladegerät -  --------+--------+--------+--------+

Die Gates will ich per uC und Optokoppler ansteuern. Bisher hab ich 
sowas nur mit Relais gemacht, daher einige Fragen zu den Mosfets:

1) sind die N- und P-Typen da richtig? (oben P/unten N)

2) Welche Spannungsfestigkeit sollten sie haben? Ich hab keinen Oszi, um 
genau zu sehen, was aus dem Ladegerät 'rauskommt.. Habt Ihr eine 
Empfehlung?

3) muß man die Gates gegen Überspannung schützen, oder halten die 
genauso viel Spannung aus wie der Mosfet selbst?

Ich versuche mal zu malen, wie die Ansteuerung sein soll.. Aber evtl. 
wisst Ihr schonmal weiter zu 1-3

Autor: Klemm (Gast)
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hier hab ich mal die Ansteuerung gemalt, so wie ich sie vorhabe.. Ich 
bin immer unsicher, ob Source und Drain richtig rum sind für diesen 
Zweck - könnt Ihr mal bitte schauen?

Autor: MaWin (Gast)
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Das funktioniert so nicht, weil die MOSFET eingebaute Dioden haben.
Es müssen also zumindest noch Dioden zum Sperren hinzu.
Leider verlierst du damit den Zusammenhang zwischen Akkuspannung und 
Spannung am Ladegerät, also müssen noch zusätzlich Messleitungen 
umgeschaltet werden.
Als Spannungsfestigkeit brauchst du mindestens 18V + Leerlaufspannung 
Ldegerät, aber 55V MOSFETs sind handelsüblich, warum also nicht solche 
nehmen.

Da in einem 6V Akku sowieso schon 3 Zellen in Reihe geschaltet sind, 
gibt es keinen wirklichen Grund, beim Laden nicht alle Akkus in Reihe zu 
schalten für 24V, ausser dass du dann ein neues Ladegerät brauchst, was 
aber billiger sein dürfte, als deine Schaltung.

Was sich bei vielen in Reihe geschalteten Zellen aber lohnt, ist eine 
Spannungsüberwachung der einzelnen Zellen, um bei einer defekten schon 
früh Bescheid sagen zu können, und nicht die anderen in der Reihe lange 
überladen werden. Messen zum überwachen wird man die 6V Blöcke also doch 
getrennt.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Nimm ein 24V Ladegerät, und erspar Dir den Aufwand mit der Umschaltung.

Zu den FETs gilt das oben von MaWin Gesagte.

Und wenn Du gelegentlich die Kapazität Deiner 6V Akkus (Ah) angibst, 
kann man Dir evtl. sogar zu einem Ladegerät raten.

Autor: Klemm (Gast)
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Danke für die Antwort auf 2)  :-)

Also daß man das Ganze auch anders bauen kann weiß ich, aber es 
interessiert mich trotzdem, wie man es machen müßte - um was zu lernen 
und vielleicht ein Testmuster zu bauen. Die Thematik mit dem Messen habe 
ich bewußt noch außen vor gelassen.

Das mit den Dioden hab ich nicht verstanden. Die sind doch in 
Sperrrichtung? Bzw. wo sollen die "zusätzlichen Dioden zum Sperren" hin?

Ach ja, und ich hab mir das Ersatzschaltbild von N und P-Kanal Mosfets 
angeschaut. Die enthaltenen Dioden dürfen ja im ausgeschalteten Zustand 
nicht leiten, also müßte ich sie richtig herum gemalt haben.

Autor: Klemm (Gast)
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Ach ja, was da oben nicht explizit steht - die Schaltung will ich 
natürlich für jeden Akku aufbauen (1 bis 4) mit jeweils separatem 
uC-Ausgang.

Und rein formal so viel "billiger" bin ich vom Material her mit dem 
24V-Ladegerät nicht (also reine Materialkosten). Aber um das Geld geht 
es mir nicht dabei.

Autor: Klemm (Gast)
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Ich hab schon einen Knoten im Kopf vor lauter N und P.. :-) Also ich 
glaube, der N-Kanal ist falschrum gezeichnet, weil die Ladegerät-Minus - 
Seite ja negativer ist. ich hab mal die Dioden statt der Transistoren 
eingezeichnet, für mich selber zur besseren Ansicht (ich stell mir 
einfach vor, daß bei durchgesteuertem Transistor die Diode zu einem 
Stück Leiterbahn wird - kann man das so vereinfachen?):


Ladegerät +  --------+--------+--------+--------+
                     |        |        |        |
                    ---      ---      ---      ---
                    /\       /\       /\       /\
                     |        |        |        |
                   Akku1+   Akku2+   Akku3+   Akku4+  --- Motor +
                         \        \        \
                          \        \        \
      Motor - ---  Akku1-   Akku2-   Akku3-   Akku4-
                     |        |        |        |
                    ---      ---      ---      ---
                    /\       /\       /\       /\
                     |        |        |        |
Ladegerät -  --------+--------+--------+--------+

Autor: MaWin (Gast)
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> kann man das so vereinfachen?):

Kann man, und nun laden wir Akku2


Ladegerät +  --------+--------+--------+--------+
                     |        |        |        |
                    ---       |       ---      ---
                    /\        |       /\       /\
                     |        |        |        |
                   Akku1+   Akku2+   Akku3+   Akku4+  --- Motor +
                         \        \        \
                          \        \        \
      Motor - ---  Akku1-   Akku2-   Akku3-   Akku4-
                     |        |        |        |
                    ---       |       ---      ---
                    /\        |       /\       /\
                     |        |        |        |
Ladegerät -  --------+--------+--------+--------+

und Zeichnen die Spannungen an den Anschlussklemmen ein,
volle Akkus haben 6V, leere 5V

Ladegerät +  --------+--------+--------+--------+
                     |        |        |+6V     |+6V
                    ---       |       ---      ---
                    /\        |       /\       /\
                     |0V      |+6V     |+12V    |+18V
                   Akku1+   Akku2+   Akku3+   Akku4+  --- Motor +
                         \        \        \
                          \        \        \
      Motor - ---  Akku1-   Akku2-   Akku3-   Akku4-
                     |-6V     |0V      |+6V     |+12V
                    ---       |       ---      ---
                    /\        |       /\       /\
                     |0V      |0V      |        |
Ladegerät -  --------+--------+--------+--------+

du siehst, welche Dioden leiten ?

Autor: Klemm (Gast)
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Ah ja, jetzt sehe ich es. Schöner Mist - perfekter Kurzschluß! Was wäre 
das doch mit Relais einfach! :-)

Aber wo/wie meintest Du das in Deinem Beitrag oben, sollte ich 
"Sperrdioden" einbauen, damit es doch geht?

Autor: MaWin (Gast)
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z.B.

Ladegerät +  --------+--------+--------+--------+
                     |        |        |        |
                    ---      ---      ---      ---
                    \ /      \ /      \ /      \ / extra Dioden
                    ---      ---      ---      ---
                     |        |        |        |
                     |        |        |        |
                    ---       |       ---      ---
                    /\        |       /\       /\ MOSFET
                     |        |        |        |
                   Akku1+   Akku2+   Akku3+   Akku4+  --- Motor +
                         \        \        \
                          \        \        \
      Motor - ---  Akku1-   Akku2-   Akku3-   Akku4-
                     |        |        |        |
                    ---       |       ---      ---
                    /\        |       /\       /\ MOSFET
                     |        |        |        |
Ladegerät -  --------+--------+--------+--------+

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