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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frage zu LiIon Balancern


Autor: MC (Gast)
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Tag Leute,
beschäftige mich momentan etwas mit LiIon Akkus. Dabei ist mir eine 
Frage bezüglich der Balancer gekommen. Die meisten Balancer bestehen aus 
einem OP als Integrierer geschaltet und noch einer "Endstufe" mit 
Lastwiderstand. Warum wird immer ein Integrierer als Regelglied benutzt?
Könnte man nicht einfach über einen Spannungsteiler die 
"Soll-Zellenspannung" erzeugen und direkt auf die "Endstufe" mit 
Lastwiderstand geben? Wenn die Zellen balanciert sind, fließt dann ja 
auch kein Balancer-Strom?!
Im Anhan mal eine Skizze, wie ich mir das gedacht habe.

Was haltet ihr davon?

: Verschoben durch Moderator
Autor: MaWin (Gast)
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> Was haltet ihr davon?

Nichts.

Viel zu ungenau.

Alleine Uth der MOSFETs schwanken mehr als 10%.

Ein LiIon will seine Spannung auf 0.5% genau eingehalten sehen.

Ich habe auch grosse Zweifel daran, daß irgendwelche Balancer ihre 
OpAmps als Integratoren schalten, sondern wohl eher als 
Analogkomparatoren, bei denen du den Kondensator zur Schleifenstabilität 
wohl fälschlicherweise als Integrationskondensator missverstehst.

Es gibt aber noch mehr Balancierungs-Methoden (Ladungspumpen mit 
geschalteten Kondensatoren, Begrenzer wo nur das Überladen einer Zelle 
verhindert wird, der Strom darf aber weiter fliessen um die anderen 
Zellen noch zu laden, Ausgleich mit niedrigen Stömen über Nacht damit 
zumindest beim nächsten laden die Akkuzellen ähnlicher sind).

Maxim DS2726
Linear LTC6802
Linear LTC660 als Balancer
Texas BQ77P9L00

Autor: MC (Gast)
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schau dir mal bitte diesen Forumsbeitrag, vorallem oben links das bild 
an.

http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.d...

ich seh da einen integrator, keinen komparator. die 
komparatorschaltungen kenne ich auch, die sind aber, wenn ich das 
richtig verstanden habe, nur als überspannungsschutz da.

lg mc

Autor: MaWin (Gast)
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> ich seh da einen integrator

Trotz der heftigen 100nF über die der Ausgang auf den invertierenden 
Eingang rückwirkt, ist das kein Integrator.
Dazu müsste der Eingang unabhängig vom Ausgang sein.

Die Schaltung ist ja auch kein Verstärker, obwohl in ihr ein Verstärker 
(als OpAmp) seinen Dienst tut.

Hier wirkt jedoch der Ausgang des OpAmp über die stromverstärkenden 
Transistoren auf den invertierenden Eingang zurück, wodurch der 
integrierende Wert auf 0 reduziert wird.

Die 100nF/10k Teilschaltung, wenn man die Transistoren weglässt, ist ein 
Differenzierglied, um ein (über-)schwingen der Regelschaltung zu 
verhindern, eine feed-forward Schaltung die den zu erwartenden Einfluss 
des sich ändernden Ausgangssignals lange bevor es durch die Transistoren 
floss schon auf den Eingang zurückwirken lässt.

Integrator/Differenzierglied, alles eine Betrachtung von wo man guckt.

Sagt man: Es wird eine kleine Differenz (der OpAmp-Eingangssignale) so 
lange integriert (langsam sich ändernden Ausgangsspannung) bis sie 
ausreicht die Transistoren durchzusteuern (die ja 0.7V Basisspannung 
brauchen), dann ist es auch eine Integrier-Schaltung, als Teil der 
Regelschaltung.

Machen soll die Schaltung einen Vergleich, aus halber Eingangsspannung 
(Summe der beiden Akkuzellen) und rückgeführter Akkuspannung (zwischen 
beiden Zellen), und ihre Transistoren so steuern, daß beide Spannungen 
gleich sind, bei zu hoher Spannung in einer Richtung als den einen 
Transistor, bei zu hoher Spannung in anderer Richrtung den anderen 
Transistor durchsteuern, also ein Komparator.

Autor: MC (Gast)
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klingt schon alles plausibel, was du da schreibst.

Meine Ausgangsfrage ist ja beantwortet, meine Idee ist also zu ungenau, 
kann ich verstehen.

ohne jetzt einen streit vom zaun brechen zu wollen, eher um meine 
unsicherheiten zu beseitigen:
ein komparator vergleicht ja zwei messwerte und gibt am ausgang an, ob 
Messwert 1 größer oder kleiner messwert 2 ist. dies sind also nur zwei 
ausgangszustände, die den grenzen der betriebsspannung entsprechen. bei 
dieser schaltung wird aber die ausgangsspannung so lange angepasst, bis 
die zu regelnde größe ihren soll-wert erreicht hat. Der ausgang kann 
also mehrere werte annehmen. übrigens sind in regelkreisen die zu 
regelnden größen immer auf den eingang geführt. eine unabhängigkeit von 
ausgangsgröße des Reglers und regelgröße sollte so doch gar nicht 
möglich sein?!
lg mc

Autor: MaWin (Gast)
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> ein komparator vergleicht ja zwei messwerte und gibt am ausgang an, ob
> Messwert 1 größer oder kleiner messwert 2 ist. dies sind also nur zwei
> ausgangszustände,

Daher ja Analogkomparator.
Der hat ein analoges Ausgangssignal, nicht nur ein digitales.
Er ist ein OpAmp ohne effektive Rückkopplung, also mit 
Leerlaufverstärkung und ohne Hysterese.
Das ist hier in der Schaltung der Fall, wenn man den Akku als geregelte 
Grösse bei der Betrachtung weglässt.

> übrigens sind in regelkreisen die zu regelnden größen immer auf den eingang 
geführt

Richtig, wenn man den ganzen geschlossenen Regelkreis betrachtet (ggf. 
auch über Mechanik oder eben Akkuspannung hinweg). Daher das Beispiel 
mit dem Verstärker, daß Gesamtschaltungen die nicht so heissen durchaus 
auch Teilschaltungen enthalten können, die so heissen.
Ein Spannungsregler ist also ein Verstärker, nämlich des Stroms der 
Refenzdiode, und trotzdem heisst er nicht Verstärker.
Dein Balancer enthält einen OpAmp und einen Kondensator, und trotzdem 
ist es kein Integrator, sondern nur ein kompensierter Verstärker der als 
Analogkomparator arbeitet, der bei dseiner Arbeit durchaus ein 
integrierendes Verhalten an bestimmten inneren Anschlüssen zeigt, wenn 
man seine Sicht nur auf diese Anschlüsse einschränkt.

Autor: MC (Gast)
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achso, jetzt hat's bei mir klick gemacht. danke!

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