Lifepo4 mit MCU laden

Das Labornetzteil ist zu gross. Ich wollte das in ein Gehäuse verbauen. 
Auch um nicht ständig die Akkus entnehmen zu müssen.
An der Spannungsmessung scheitert es nicht, ich messe im Moment per ADC 
die Spannung mit intigrierter Referenzspannung des Atmega. Ich weiss 
allerdings nicht so ganz, wie zuverlässig das ganze ist oder besser 
gesagt wie genau.
Zur Messung des Stroms würde es doch reichen einen Widerstand zu nehmen 
und parallel dazu den Spannungsabfall zu Messen. Dann kann ich nach URI 
mir den Strom doch ausrechnen. Oder verstehe ich das falsch ? Die 
Überwachung wäre dann nicht das Problem.
Was nehme ich aber am besten zum Laden selber ? Ich kann ja per PWM z.B. 
einen Transistor steuern. Da bräuchte ich einfach einen Rat.
Die meisten fertigen ICs sind nicht sehr flexibel mit der 
Ladeschlussspannung und ich brauche ja die 3,55V. Meist scheitert es bei 
den ICs daran.
Desweiteren wäre es super das ganze auch mal etwas zu verstehen. Ganz 
unbegabt bin ich nicht bei ETechnik, aber soetwas habe ich noch nie 
gebaut. Ich bin beruflich Informatiker, also wäre es von der 
Programmierung her kein Problem.

Eine MCU Lösung hätte auch den Vorteil, dass man andere Akkutypen 
unterstützen könnte.
Ich bin für jeden Rat sehr dankbar.

Tommy schrieb:
> Fertige ICs scheiden fast alle aus, da ich nur bis 3,55V laden möchte.

Was spricht gegen einen L200 ?

> Wie sieht es eigentlich mit der Spannungsüberwachung per MCU an einem
> Akku aus ?

Zwar ändert sich die Spannung am Akku langsam genug für deinn uC um zu 
reagieren, aber blöd wenn der uC aussteigt oder einen Programmfehler 
hat. Die interne VRef ist zwar stabiler als die Versorgungsspannung, 
aber nicht so genau. Wenn du statt 3.6V nur 3.55V laden willst, wirst du 
kalibrieren müssen, also ein mal mit bekannter Spannung vergleichen und 
den Progammumrechnungsfaktor entsprechend anpassen.

Demnächst ersetzen die Leute noch Widerstände gegen uC und fragen wie 
sie die Farbringerkennung programmieren.

MaWin schrieb:
> Demnächst ersetzen die Leute noch Widerstände gegen uC und fragen wie
> sie die Farbringerkennung programmieren.

MC34063 übernehmen sie bitte. ;-)

Der L200 wäre super, danke. Ich kannte den bisher nicht.
Meine Eingangsspannung kommt von einem 7805 und der hat ja ordentliche 
Schwankungen. In dem Fall trotzdem die Eingagsspannung als Referenz ?
Wie sieht es mit dem Strom aus ? Kann ich den tatsächlich über den 
Spannungsabfall an einem bekannten R berechnen ?

Tommy schrieb:
> Zur Messung des Stroms würde es doch reichen einen Widerstand zu nehmen
> und parallel dazu den Spannungsabfall zu Messen.

Wozu den Strom messen? Es wird doch nur eine Strombegrenzung gebraucht 
damit weder das Netzgerät noch der Akku kaput geht. Eigentlich jeder 
lineare Spannungsregler kann das. Wenn also dein Akku so 2A Ladestrom 
verträgt, tuts ein LM317 der auf deine gewünschte Spannung eingestellt 
wird. Der LM1117 begrenzt auf rund 1A. Die Spannung brauchst du dann 
auch nicht zu messen, das richtet der Regler gleich mit.

Es gibt aber viele lineare Spannungsregler mit anderen 
Strombegrenzungen. Wenn du den Regler in das Gerät einbauen willst, 
kannst du ja noch eine Diode zwischen Regler und Akku einbauen (und die 
Spannung entsprechend höher einstellen) um den Rückstrom in den Regler 
zu vermeiden.

Schau dir einfach die Bleiakkulader in den App. Notes der Regler an und 
pass die Spannung für LiFe an.

MfG Klaus

Wenn ich nur die Strombegrenzung habe, dann mache ich doch nur die 
Constant Current Ladung. Der zweite Schritt ist die Constant Voltage 
Ladung, wobei die Spannung auf Ladespannung gesetzt wird und der Strom 
abfällt, bis ich bei einem kleinen A Wert dann abschalte. Oder verstehe 
ich da was falsch ?

ja verstehst Du falsch...
Einfach eine Kontante Spannung von 3,55V drauflegen und dann 
Widerstand..fertig..dann hast Du genau das was Du willst

Tommy schrieb:
> Wenn ich nur die Strombegrenzung habe, dann mache ich doch nur die
> Constant Current Ladung. Der zweite Schritt ist die Constant Voltage
> Ladung, wobei die Spannung auf Ladespannung gesetzt wird und der Strom
> abfällt, bis ich bei einem kleinen A Wert dann abschalte. Oder verstehe
> ich da was falsch ?

Ich beschreib das mal so:

Am Anfang hat der Akku z.B. 3V. Wenn ich den an ein ein 3,55V (dein 
Wert) Netzteil anschließe, fließt ein sehr hoher Strom. Den muß ich auf 
einen Wert begrenzen, der weder den Akku noch das Netzteil kaputt macht. 
Das kann aber auch jeder Wert darunter sein. Er muß auch nicht konstant 
sein, nur kleiner als der "kaput" Wert.

Dies nennt man CC, obwohl es eigentlich "strombegrenzt" heißen müsste. 
Je kleiner der Strom, desto länger dauert das Laden, daher wird immer 
vom maximal möglichen Strom ausgegangen. Es soll ja möglichst schnell 
gehen. Daher ist Constant Current auch nicht so falsch.

Irgendwann erreicht der Akku eine Spannung, bei der der Strom unter den 
Wert der Strombegrenzung sinkt. Dann hat der Akku die Spannung von 
3,55V. Da er nicht mehr als diese bekommen darf, nennt man das Constant 
Voltage. Mehr Spannung würde ihn ja auch kaputt machen.

Jetzt lädt man solange weiter, bis der Strom unter einen Wert von sagen 
wir mal 50mA fällt und erklärt den Akku für voll. Selbst wenn der Akku 
jetzt länger dran bleibt, wird er kaum noch voller. Bei 3,55V schadets 
aber auch nicht, wenn er dran bleibt. Ein LiFe darf 3,65V (mit Luft nach 
oben) haben.

Das alles macht der passende Linearregler ganz von alleine. Ersetz 
deinen 7805 (der hat auch eine Strombegrenzung drin) durch einen auf 
3,55V einstellbaren und fertig.

MfG Klaus

Alles klar, jetzt verstehe ich das alles besser.
Ich nehme also einen lm317 und berechne die Widerstände zum Setzen der 
Spannung so, dass der LM317 3,55V liefert. Dann noch in Reihe einen 
Widerstand zur Strombegrenzung (in meinem Fall 1,1A).
Dann wird bis 3,55V mit dem Strom geladen, bis zu dem ich begrenze.
Ab 3,55V sinkt die Stromstärke bis der Akku voll ist. Wenn ich jetzt 
50mA als untere Grenze annehme, wie baue ich die Schaltung auf, dass bei 
den 50mA abgeschaltet wird. Per MCU auswerten ist ja dann nicht 
notwendig, wie das alles sehe.
Vielen Dank für die Hilfe. Wenn jetzt noch wüsste, wie ich das 
Abschalten realisieren kann, komme ich selber zurecht.
Wie gesagt, danke nochmals Leute.

Tommy schrieb:
> Ich nehme also einen lm317 und berechne die Widerstände zum Setzen der
> Spannung so, dass der LM317 3,55V liefert. Dann noch in Reihe einen
> Widerstand zur Strombegrenzung (in meinem Fall 1,1A).

Fast Ok. Du nimmst einen LM1117 und berechnest die Widerstände für 
3,55V. Fertig! Der LM1117 begrenzt den Strom auf ca. 1 A, soviel wie er 
selbst verträgt. Der Akku kann auch mehr ab.

MfG Klaus

Tommy schrieb:
> Oder verstehe ich da was falsch ?

Offensichtlich. Nie ein Labornetzteil mit einstellbarer Spannung und 
Strom benutzt ? Der L200 ist genau das (nur fest einstellbar).

Tommy schrieb:
> Ich nehme also einen lm317 und berechne die Widerstände zum Setzen der
> Spannung so, dass der LM317 3,55V liefert.

Gut.

> Dann noch in Reihe einen Widerstand zur Strombegrenzung (in meinem
> Fall 1,1A).

Kommt drauf an, wo der Widerstand hin soll.

> Dann wird bis 3,55V mit dem Strom geladen, bis zu dem ich begrenze.

Wenn du den Widerstand zwischen Regler und Akku baust, NATÜRLICH NICHT, 
dort ist die Spannung über dem Widerstand 0 also auch der Strom 0 bei 
vollem Akku, bei noch nicht vollem 3.45V Akku ist die Spannung nur 0.1V 
also fliesst wenig Strom, man kann den Widerstandswert nicht so 
auslegen,d aß der Strom bei leeren (2.5V) und fast vollem (3.45V) Akku 
gleich hoch wäre, wie es für CCCV notwendig wäre.

Wenn du den Widerstand zwischen Netzteil und LM317 baust: Vielleicht, 
ungefähr, wenn das Netzteil 30V liefert kommt es eher hin als wenn es 
bloss 5V liefert dann ist der Widerstand nämlich völlig undefiniert.

Rechne mit SpannungsDIFFERENZEN und schau ins Datenblatt welche Spannung 
der Spannungsregler selber für sich braucht je nach Strom (sind bei 
LM317 so 1V bis 2.5V).

Danke nochmals an alle. Ich denke, ich werde den LM1117 nehmen, da er 
schon perfekt vom Strom begrenzt ist. Mit den 1A kann ich gut leben.
Ich verstehe immer noch nicht, wie ich die Abbruchsbedingung schaffe. 
Ich meine, wie mache ich die Schaltung, dass der Akku aufhört zu laden, 
wenn er voll ist und nicht am Strom hängt und immer wieder nachlädt.
Da ist immer noch die MCU daneben. Wie könnte ich die MCU nutzen, um den 
Strom zu messen um dann abzuschalten. Oder gibts da einen besseren Weg 
als per MCU ?

Hä? Wenn dein Lader 3,55V liefert und der Akku bereits 3,55V hat dann 
fliest da doch kein Strom. Ohmsches Gestz und so...

Richtig, bis durch Selbstentladung die Spannung des Akkus abfällt und 
dann wird automatisch wieder geladen. Das würde ich gerne vermeiden. 
Also etwas wie einen "aus" Zustand, wenn der Akku voll ist. Ich will ja 
erst wieder laden, wenn er unter 3V fällt und nicht schon bei 3,54V z.B.

Tommy schrieb:
> Ich denke, ich werde den LM1117 nehmen, da er
> schon perfekt vom Strom begrenzt ist.

Vielleicht sollte man Datenblätter lesen an statt bei der Beschreibung 
im Katalog eines Versenders aufzuhören zu lesen.

Tommy schrieb:
> Da ist immer noch die MCU daneben. Wie könnte ich die MCU nutzen, um den
> Strom zu messen um dann abzuschalten.

Vielleicht könntest du die MCU in der Gasflamme eines Bunsenbrenners 
verkohlen lassen damit sie einen Widerstand für den shunt des 
Strommesser abgibt.

Tommy schrieb:
> Ich meine, wie mache ich die Schaltung, dass der Akku aufhört zu laden,

Eine CCCV Schalrtung hört von alleine auf zu laden wenn der Akku voll 
ist und die Endspannung erreicht hat.

MaWin schrieb:
> Tommy schrieb:
>> Ich denke, ich werde den LM1117 nehmen, da er
>> schon perfekt vom Strom begrenzt ist.
>
> Vielleicht sollte man Datenblätter lesen an statt bei der Beschreibung
> im Katalog eines Versenders aufzuhören zu lesen.
Habe ich, aber ich habe nur gefunden, dass er bis 800mA geht und dann 
begrenzt ist. Was meinst du denn mit dem Kommentar ?

>
> Tommy schrieb:
>> Da ist immer noch die MCU daneben. Wie könnte ich die MCU nutzen, um den
>> Strom zu messen um dann abzuschalten.
>
> Vielleicht könntest du die MCU in der Gasflamme eines Bunsenbrenners
> verkohlen lassen damit sie einen Widerstand für den shunt des
> Strommesser abgibt.

Sag mal, wenn du keine Lust hast zu helfen, warum lässt du es dann nicht 
einfach sein. Du bist doch bestimmt schon älter als 14 oder ? Dann 
schreib bitte nur wenn du wirklich helfen magst. Solche Kommentare sind 
nur Speicherplatzverschwendung und helfen nicht weiter.
>
> Tommy schrieb:
>> Ich meine, wie mache ich die Schaltung, dass der Akku aufhört zu laden,
>
> Eine CCCV Schalrtung hört von alleine auf zu laden wenn der Akku voll
> ist und die Endspannung erreicht hat.

Klar, wie ich oben geschrieben habe, solange bis durch Selbstentladung 
die Spannung am Akku abfällt. Und dann wird auch bei 99% schon 
nachgeladen. Ich will den Akku aber erst dann wieder Nachladen, wenn er 
unter 3V fällt.

Wie gesagt MaWin, wenn du nicht helfen möchtest, dann lass es sein, aber 
dumme Kommentare braucht hier keiner. Wird schon genug blödsinn 
geschrieben.
Ich bin Informatiker und kein ETechniker. Wenn du eine Informatikfrage 
hättest, würde uch dir auch keine dummen Kommentare schreiben. Peace ;)

Ja genau, das Verhalten der fertigen ICs kenne ich. 1/10 CC ist auch 
super, 50mA war jetzt nur ein Beispiel.
Ich glaube, ich nehme den LM1117 zum Laden und überwache den Ladevorgang 
mit einem kleinen AtTiny. Wo und wie müsste ich am besten den Strom 
während dem Ladevorgang messen ? Ein 0.1Ohm Widerstand in Reihe zum Akku 
und dann I berechnen ? Ich hatte mal eine OpAmp Schaltung gesehen für 
sowas, ist aber schon was her und ich kann mich nicht mehr richtig 
erinnern.
Die MCU Lösung hätte noch den Vorteil, dass ich ein paar schöne LEDs 
dranmachen könnte, um die verbliebene Kapazität anzuzeigen, wenn ich die 
Spannung der ADC auswerte.
Meine einzige Frage ist noch, wie ich den Strom per MCU messe.
Wenn er unter einen bestimmten Wert fällt, schalte ich den LM1117 ab. 
Hab hier noch einige Relais rumliegen, ich glaube die nutze ich dafür 
und schalte die per Transistor vom MCU aus.

Vielen dank Marc. Differenzialmessung war das Stichwort. Ich wusste nur 
was ich machen möchte, nicht wie es heisst.
Super, vielen dank. Dann löte ich mal los. Ganz einfachen Aufbau 
etstmal. LM317 auf 1.1A mit Widerstand begrenzt. Und dann lade ich 
erstmal, bis ich bei 3,55V ankomme und schaue mal weiter. Da müsste ich 
ja dann CC verlassen und zu CV. Also Spannung festlegen bei 3.55V und 
den Strom Überwachen.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1117.pdf

Figure 12 Schaltplan im oben angegeben Datenblatt für Shuntwiderstand 
Rt2 kann für Strommessung verwendet werden.
Figure 19 für "Abschaltung" des Reglers

Im Datenblatt steht, das der Strom zwischen 0,8 A und 1,5 A begrenzt 
werden kann. Sollte man auch als Informatiker mal lesen und verstehen.

Mit dem LM317 ist das doch alles viel zu ungenau!
U_ref sei 1.25Volt... Wann und bei welcher Temperatur?
Dreh mal die Spannung am Labornetzteil bei vermeintlich vollem Akku 
(hier 3.55Volt) auf 3.60V hoch, also nur um 50mV höher und sieh dir den 
Strom an, der dann auf einmal fliesst! bei Innenwiderständen um 3-5mR, 
die ein Lifepo4-Akku hat, lässt sich einfach mit rein grafischem 
Lösungsansatz die Abhängigkeit von ladestrom und - spannung darstellen.
Da kannst Du nicht mit einem LM317 um die Ecke kommen! Oder du gehst 
runter an die untere Toleranzgrenze und verschenkst 20% Akkukapazität.

StromTuner

Anon Y. schrieb:
> Marc V. schrieb:
>> Tommy schrieb:
>>> schreib bitte nur wenn du wirklich helfen magst. Solche Kommentare sind
>>> nur Speicherplatzverschwendung und helfen nicht weiter.
>>
>>  Ja, das nervt mich auch immer unheimlich - und dann noch endlose
>>  Vorträge über Theorie und so.
>
> Ich bin da voll auf der Seite von "Marwin".
>
> Das was ihr beiden da versucht wird nichts werden. Bzw. ein schönes
> Feuer, aber kein Akkuladen.
>
> Holt euch ein fertiges Modul in China.

Hi, das mit dem Feuer wird schwer bei LiFePo4. Die muss man schon 
vergewaltigen, damit da was brennt, sind halt keine LiPos. Eine LiPo 
würde ich auch nicht versuchen selbst zu laden.
Es ist auch kein Problem, dass du auf der Seite von MaWin bist. Aber der 
Ton macht schliesslich die Musik und die Kommentare kann man sich 
sparen. Man kann auch schreiben, dass das nichts gibt, aber so ein 
dummes Geschwätz wie von MaWin braucht doch kein Mensch über 14 oder 
sehe ich das falsch ?

Ich dachte auch immer, dass dieses Forum zum Austausch von Informationen 
da wäre, aber auch um zu helfen. Mag sein, dass ich das falsch 
verstanden habe, dann kann ich gerne ein anderes Forum aufsuchen und 
dort schauen, ob nicht jemand helfen mag.
Ich habe kein Problem zu hören, dass ich auf dem Holzweg bin. Es ist 
auch okay, dass die Person dann nichts zum Lösungsweg beisteuern möchte, 
aber wie MaWin sich dann lustig machen braucht keiner. Ich bin 
anscheinend auch nicht der einzige, der das so sieht.

Tommy schrieb:
> dass das nichts gibt, aber so ein
> dummes Geschwätz wie von MaWin braucht doch kein Mensch über 14 oder
> sehe ich das falsch ?

Sagt der 15 jährige.
MaWin hat dir als einziger einen einfachen funktionierenden 
Lösungsvorschlag gemacht.
Du hast aber weder nachgeschaut was der L200 überhaupt macht, noch hast 
du den Link angeschaut, den er dir gepostet hat.

Wenn ich mir deine Antwort auf MaWins Beitrag anschaue

Tommy schrieb:
> Der L200 wäre super, danke. Ich kannte den bisher nicht.
> Meine Eingangsspannung kommt von einem 7805 und der hat ja ordentliche
> Schwankungen. In dem Fall trotzdem die Eingagsspannung als Referenz ?
> Wie sieht es mit dem Strom aus ? Kann ich den tatsächlich über den
> Spannungsabfall an einem bekannten R berechnen ?

dann sage ich du kriegst was du verdienst.
Viel Spass beim Löten.

Marc V. schrieb:
> stromtuner schrieb:
>> Mit dem LM317 ist das doch alles viel zu ungenau!
>> U_ref sei 1.25Volt... Wann und bei welcher Temperatur?
>
>  Hier.
>

Stimmt doch. Die Referenzspannung kann im Arbeitsbereich zwischen 1,2 
und 1,3 Volt betragen. Der Spannungsteiler multipliziert den Fehler grob 
mit 3. Dann kommt je nach Auslegung schon mal was zwischen 3,3 Volt oder 
3,6 Volt oder 3,5 Volt und 3,8 Volt raus. Und das bei 25 Grad. Und die 
Temperaturschwankungen gleichen dann alles wieder aus. ;-)

Marc V. schrieb:
> noreply@noreply.com schrieb:
>> Und das bei 25 Grad. Und die
>> Temperaturschwankungen gleichen dann alles wieder aus. ;-)
>
>  Richtig lesen.
>  Angaben sind in BOLD, gelten also nicht nur bei 25 Grad, sondern
>  über den gesamten Temperaturbereich.
>

Ok. Das muß ich wieder zurücknehmen. ;-) Ich war zu sehr auf das 
Datenblatt des 1117 fixiert.

Naja, egal. Dann bastle ich das mal wann anders. Ich hatte gehofft, dass 
es per MCU einen für mich einfacher lösbaren Weg gibt.

Wenn ich jetzt doch einen fertigen IC nehmen wollte, gibt es einen, der 
brauchbar lötbar ist ? Die meisten LadeICs für Einzelzellen, die ich 
gefunden haben sind QFN und da ist das Löten ohne Stencil nicht ganz so 
einfach. Das würde ich gerne vermeiden.

Danke Alex. Ich habe aber erstmal den Eigenbau verschoben...
Wie sieht es mit bezahlbaren ICs in Lötfreundlichen Gehäusen aus ? 
Keiner hat eine Empfehlung ?

Niemand eine Empfehlung ausser QFN Chips ?

Raketentechnologie. ;-)

http://hackaday.com/2016/01/08/super-cheap-lifepo4-battery-charger/

Aber nicht die billigen TL431 nehmen, sondern die mit hoher 
Spannungsgenauigkeit.

Irgendwie kommt mir gerade Mad Max 3 in den Sinn. :-)

Axel S. schrieb:
> Wenn die anspringt, dann pfeift der
> Regler schon auf dem letzten Loch.

Nur wenn die Eingangsspannung zu hoch ist, obwohl dann greift ja die 
Temperaturbegrenzung. Selbst beim guten alten LM317 empfiehlt National 
in seiner App. Note die interne Strombegrenzung zum CC Laden zu 
verwenden.

Cyblord -. schrieb:
> Auch
> LiFePo können brennen. Die Energiedichte ist ebenfalls sehr hoch.

Das hat mit der Energiedichte nichts zu tun. Die chemischen Reaktionen 
in LiFePo sind endotherm, bei den LiIon exotherm. Das macht den 
Unterschied.

MfG Klaus