www.mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Atmel Battery Charger für Bleiakku verbessern (AN450)


Autor: Stefan (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo!

Ich habe mir die Atmel Application Note AN450 aufgebaut (wurde hier im
Forum auch schon des öfteren darauf verwiesen):
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...

Es handelt sich um einen µC gesteuerten Batterielader für NiMh-, NiCd-,
LiIo- und Bleiakkus.
Mein Einsatzzweck ist das Laden von Bleiakkus (genauer:
Ventilgeregelter Bleiakku, VRLA) mit 6 Zellen (12V Nennspannung)
zwischen 1Ah und 5Ah).

Zunächst habe ich die Software geändert, da das Ladeverfahren (SLA) von
Atmel nicht zu meinen verwendeten Akkus passt. Ich habe die
"Dual-Level-Float" Methode implementiert: Zunächst wird mit
Konstantstrom (C/10) geladen, bis die Ladeschlussspannung für
Zyklenbetrien erreicht ist (bei meinen Akkus 14.7V @ 25°C). Ist diese
Spannungsschwelle erreicht, wird auf Konstantspannung (14.7V)
umgeschaltet, bis der Ladestrom C/20 unterschreitet. Dann wird auf
"Trickle" (Erhaltungs-) Ladung umgestellt, mit Konstantspannung 13.7V
@25°C.

Soweit zur softwareseitigen Erweiterung. Möge es als Info für die, die
ebenfalls solche Akkus mit der AN450 laden möchten dienen.

Nun zur hardwaremäßigen Verbesserung, bei der ich noch etwas Hilfe
brauche:

Die die Ladeschlussspannung recht hoch ist (14.7V und mehr wenn es
kälter wird), muss die Schaltung mit rund 18V versorgt werden. Das
führt zu folgenden Problemen:

1. In der Originalschaltung wird das Gate des P-Kanal-MOSFETs über
einen NPN Transistor geladen, zum Entladen hängt ein Widerstand und
eine LED mit Vorwiderstand gegen Vcc am Gate. Sieht man sich das Signal
am Gate auf dem Oszilloskop an, kann man sehen dass die steigenden
Flanken recht gekrümmt sind, was dazu führt dass der MOSFET relativ
viel Verlustleistung verheizen muss. Auch der Pullup-Widerstand vom
Gate (680R) wird recht warm. Zu diesem Thema wurde an andere Stelle
hier im Forum ein MAX626 empfohlen. Mit diesem sieht das Gatesignal
vorbildlich aus, aber 3 meiner 5 Samples sind schon gestorben. Ich
vermute dass ich zu nahe (absolute maximum ratings) an der zulässigen
Betriebsspannung des MAX626 (20V) bin. Warscheinlich peitscht die
Ladespule des Abwärtsreglers unzulässige Spannungsspitzen auf Vcc.
Kennt jemand einen ähnlich kompakten MOSFET Treiber der z.B. 30V ab
kann ?

2. Den µC Versorge ich mit einem 7805 im SO8 Gehäuse. Da auch dieser
mit rund 18V versorgt wird, wird auch dieser recht warm. Welche
(platzsparende!) Möglichkeiten gibt es, den 5V Regler zu entlasten ?


Abschließend noch einige Daten meines "AN450 Derivates":
- tiny26 mit 16MHz FCPU (int. PLL)
- PWM Frequenz des Abwärtsreglers: 62.5 kHz
- Speicherdrossel: WE-PD 68 µH von Würth Elektronik
- Schaltdiode: MBRS320

Gewünschte Eckdaten:
- Max. Eingangsspannung ca. 24V
- Max. Ladeschlussspannung: 15.5V
- Max. Ladestrom: 500mA - 600mA

Freue mich sehr über Anregungen!
Ach ja, wer an dem Source für das o.g. Ladeverfahren interessiert ist,
möge sich melden!

Gruß
Stefan

Autor: hinweis (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
als ich mal eine schnellere ansteuerung brauchte, versuchte ich es
erstmal mit einer gegentakt-schaltung

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0205141.htm

ging wunderbar (mit BC548/9 - hatte ich rumfliegen)

mit dem ergebnis war ich sehr zufrieden

Autor: Stefan (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo 'hinweis',

Danke für den Tip, aber leider funktioniert eine Gegentaktstufe meines
Erachtens hier nicht, weil diese Gegentaktendstufe die Spannung nicht
verstärkt. Wenn ich auf den Eingang 0/5V lege, kommt am Ausgang auch
nur 0/5V raus (stromverstärkung). Der MOSFET würde dann die ganze Zeit
offen sein.

Gruß
Stefan

Autor: Dieter Werner (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das dürfte schwierig werden mit Treibern für höhere Spannungen.

Da die meisten MOSFETs nur maximal 20V Ugs vertragen sind auch die
Treiber an dieser Grenze orientiert.

Autor: Stefan (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hm, vernichtender aber absolut logischer Einwand, mein verwendeter
MOSFET kann ja auch nur 20V Ugs ab. Dann muss ich wohl über die
Betriebsspannung irgendwie ne Z-Diode legen oder einen Varistor legen,
damit ja ja nicht's über 18V draufgeht.

Ich muß mal ein paar Tests machen wieviel "Drop-Voltage" der
Abwärtsregler hat, damit ich die Betriebsspannung möglichst niedrig
halten kann. Da man aber mitunter über 15V am Akku braucht, komme ich
warscheinlich nicht wesentlich unter 18 :-(

Aber dafür habe ich noch eine weitere Verbesserung der
Atmel-Schaltung:

Die beiden Spannungsteiler vor und nach dem Shunt werden nicht direkt
auf GND gelegt, sondern werden über einen kleinen N-Kanal MOSFET auf
GND geschaltet sobald die Schaltung in Betrieb ist. Das verhindert dass
der Rückstrom vom Akku in die Schaltung deutlich reduziert wird...

Gruß
Stefan

Autor: Matze (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

ich bin auf der Suche nach einem Bleiakkulader - ich denke, ich bin 
fündig geworden.
Magst du mir kurz den Quellcode schicken und mir nen Tipp geben, wo ich 
die Platine herkriege (ich kann nich ätzen)...

Danke,
Matze

Autor: Jörn Paschedag (jonnyp)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Stefan, dein code würde mich schon interessieren. Will demnächst 
anfangen die Schaltung zu eaglen ;-) .Wenn möglich werde ich deine 
Vorschläge gleich mit einarbeiten. Mal sehen, was mir dann noch dazu 
einfällt, wenn ich die Schaltung vor mir liegen habe.
Zu deiner Bemerkung mit den Spannungsspitzen: Stichwort L-C-Filter ?

Autor: Herbert (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So einen Bleilader habe ich schon lange gesucht.
Gibt es mittlerweile schon ein Eagle-Layout und Sourcen zwecks Nachbau ?
Wenn es eine günstige Bezugsquelle für die Leiterplatte gibt, wäre ich 
auch sehr interessiert.

Autor: Anon Ymous (avion23)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gegentaktstufe funktioniert in dem Fall perfekt. Nur nicht mit 5V 
ansteuern sondern mit 0 - 18V. Genau dafür kannst du den alten Treiber 
verwenden. Ich würde die 680Ω aber viel größer machen.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.