Hallo zusammen,
ich tüftle grad an einer recht simplen Akku-Ladeschaltung.
Es handelt sich um 12V 1,2Ah Blei-Vließ Akkus die für den Standby
Betrieb ausgelegt sind. Sprich wenn diese Akkus geladen wurden und der
Ladestrom auf 1/100tel C gesunken ist kann man die Akkus weiter laden
ohne dass sie schaden nehmen.
Meine Schalung sollte so funktionieren:
Wenn ich eine externe Spannung mit mind. 30V anlege schaltet Relais K1
und das System wird von der externen Spannung gespeist. Gleichzeitig
erzeugt IC3 eine Spannung von 27,4V (Ladespannung der Akkus), die
dahinter geschalteten LM317 (IC1 und IC2) begrenzen den Ladestrom auf
100mA je Akkupack. Dioden D1 und D2 verhindern dass der Strom der Akkus
zurück zu den Reglern fließt. Diode D7 soll verhindern dass sich die
Akkupacks gegenseitig laden und die Regelschaltungen sich nicht
gegenseitig beeinflussen.
Wenn keine externe Spannung mehr anliegt fällt das Relais ab und das
System wird von den Akkus versorgt.
Das Ganze ist in meinem Kopf entstanden, ein erster Versuchsaufbau läuft
solala. Im Grunde funktioniert es aber die Akkus werden nicht mit dem
vollen Ladestrom geladen sondern nur mit etwa 60 statt 100mA.
Messe ich mit dem Oszi zwischen D1 und GND (also parallel zu den Akkus)
zeigt es mir lediglich 35mV an. Messe ich vor D1 und GND (also nach R1)
zeigt mir mein Oszi 27V an.
Ist die Schaltung grundlegend falsch oder mach ich nur eine Kleinigkeit
falsch?
Vielen Dank,
Gruß
Bernhard
batman schrieb:> Ich würde sagen, wenn über einer 1N4007 in Flußrichtung 27V anliegen.> ist sie kaputt.
Das musst du mir nochmal erklären?! Die 1N4004 hält 400V 1A aus...
Du musst aber bedenken, dass an der Diode 0.7V und am Stromregler
1.23V+Vdopout abfallen. Ich habe zum Laden eines Bleiakkus einmal den
L200 verwendet. Figure 27 im Datenblatt.
Borsty Bürste schrieb:> batman schrieb:>> Ich würde sagen, wenn über einer 1N4007 in Flußrichtung 27V anliegen.>> ist sie kaputt.>> Das musst du mir nochmal erklären?! Die 1N4004 hält 400V 1A aus...
Guck dir z.B. mal eine Diodenkennlinie an. Strom und Flußspannung stehen
in einem bestimmten Verhältnis zueinander. Welchen Strom findest du dort
bei 27V?
Zum Zweiten guck dir mal die Unterlagen zu den Bleiakkus an. Insbes.
Kap. Ladespannungen. Um nur mal einen kritischen Punkt vorwegzunehmen,
die 12V-Blei-Vlies-Akkus haben meist Leerlaufspannungen bis über 13V,
d.h. bei der Ladespannung nehmen sie keinen Strom mehr auf, obwohl noch
nicht ganz voll...
Borsty Bürste schrieb:> zeigt es mir lediglich 35mV an.
Masseproblem?
Dann nimm mal als Gegenprobe einen simplen Vielfachmesser statt des
Oszis! Die Oszi-Masse ist normalerweise mit dem Schutzleiter verbunden,
da sonst Spannung auf dem Oszi-Blechgehäuse wäre.
> Schaltung
1.Naja es gibt sicher im Forum noch bessere Lösungen. Man kann aber nur
mit dem bauen was man hat. P=U*I wird über die Längsregler und Deine
100-Ohm-Einstellregler verbraten. Ob denen das auf Dauer gefällt?
2.Wie werden Deine Akkus geladen wenn sie mal benutzt wurden? Mit 1/100C
werden die bis Weihnachten 2015 kaum wieder voll. Stöbere mal noch ein
wenig hier im Forum wie man Blei-Vließ Akkus mit SPANNUNG lädt.
batman schrieb:> Guck dir z.B. mal eine Diodenkennlinie an. Strom und Flußspannung stehen> in einem bestimmten Verhältnis zueinander. Welchen Strom findest du dort> bei 27V?
Ok mach ich gleich.
> Zum Zweiten guck dir mal die Unterlagen zu den Bleiakkus an. Insbes.> Kap. Ladespannungen. Um nur mal einen kritischen Punkt vorwegzunehmen,> die 12V-Blei-Vlies-Akkus haben meist Leerlaufspannungen bis über 13V,> d.h. bei der Ladespannung nehmen sie keinen Strom mehr auf, obwohl noch> nicht ganz voll...
Ich lad die Akkus mit 13,7V und 100mA (1/10tel C), damit sind die in der
Regel so nach 10 - 15 Stunden voll. Das mach ich schon eine ganze Weile
so und läuft bisher wunderbar.
Wenn der Akku irgendwann bei 13,7V keinen Strom mehr aufnimmt (oder
unter 1/100tel C fällt) ist er voll, kann aber an 13,8V bleiben.
(Standby Use).
Meines Wissens nach (und auch laut Datenblatt) werden diese Akkus so
geladen.
> Borsty Bürste schrieb:> zeigt es mir lediglich 35mV an.>> Masseproblem?>> Dann nimm mal als Gegenprobe einen simplen Vielfachmesser statt des>> Oszis! Die Oszi-Masse ist normalerweise mit dem Schutzleiter verbunden,>> da sonst Spannung auf dem Oszi-Blechgehäuse wäre.
Das ist mir klar, GND Klemme vom Tastkopf war immer am GND der Schaltung
angeschlossen. Ich wechsle nur die Spitze des Tastkopfes, einmal vor der
Diode (27V) und einmal hinter der Diode (35mV).
Aber gut eventuell hat's die Diode auch geschossen, das werde ich nun
prüfen.
Borsty Bürste schrieb:> Ist die Schaltung grundlegend falsch
Ja.
Ein LM317 mit 100 Ohm (für 100mA) und Diode braucht doch auch Spannung,
nämlich ca. 13.7V, bleiben von den 27.4V nur noch 13.7V übrig.
Alles was nach dem auf 27.4V spannungsreglenden LM317 kommt, ist falsch
und darf dort nicht sein. Und es ist schweirig, es woandershin zu
packen.
Also kannst du deinen Ansatz vergessen.
Sagen wir mal 0.7V für die Diode, reicht zusammen mit 3V Abfall über dem
LM317, damit selbst ein leerer Akku bei 11,85V dort keinen Strom mehr
sehen wird. Da gibts doch genug funktionierende Schaltungsvorschläge.
M. H. schrieb:> Wieso bruach die diode 13.7V???
P.I.S.A. ?
Ich hab extra den Zeilenumbruch schon so gewählt,
daß die Klammerung des Satzes um das und geht,
aber nein, du schaffst es trotzden, ihn nicht zu verstehen.
Und wieso fallen am LM317+Diode 13.7V ab? Am Widersand fallen 1.23V ab,
die Dropout Spannung ist max. 2.5V. Also gesamt min. 1.23V + 2.5V + 0.7V
= 4.43V...
> Am Widersand fallen 1.23V ab,
Nein, bei 100mA fallen am 100 Ohm Widerstand 10V ab,
davon 1.25V bis zu der Stelle, an der der Schleifer zur Stromeinetellung
steht, der Rest am anderen Ende.
MaWin schrieb:> Nein, bei 100mA fallen am 100 Ohm Widerstand 10V ab,> davon 1.25V bis zu der Stelle, an der der Schleifer zur Stromeinetellung> steht, der Rest am anderen Ende.
Schau die die Schltung noch mal an...
Ein LM317 zur Spannungsregelung muß direkt an die Akkus, höchstens durch
eine Shottky davon entfernt. Die Stromregelung kann sich davor austoben,
wenn noch ausreichend Luft zur Betriebsspannung ist.
Also z.B. Strombegrenzung -> Spannungsregler 28V -> Shottky ->
Akkupacks.
Falls alle Akkus in vergleichbarem Zustand sind, könnten die
parallelgeschaltet werden.
Ok also alles ganz ruhig und auf Anfang! Die Schaltung so wie sie oben
gezeigt wird funktioniert!
Mein Messfehler mit den 35mV war schlichtweg dass die Stromzufuhr aus
war, somit liegt da natürlich nichts an.
Der Ladestrom war deshalb so gering weil 1. die Spannung zu gering
eingestellt war (hab die Verluste falsch berechnet) und 2. der Poti für
die Stromeinstellung einen ganz fiesen Wackelkontakt hat.
Um jetzt die Diskussionen zu ersticken hier die Messwerte:
Vor dem Spannungsregler IC3: 31,0V
Nach dem Spannungsregler IC3: 28,0V
Nach dem Stromregler IC1: 27,7V
Nach dem Poti R1: 27,6V
Nach der Diode D1: 26,8V
Die Werte wurden gemessen als die Schaltung "belastet" war, sprich ein
Akkupack geladen wurde. Der Ladestrom betrug 56mA (gemessen direkt
zwischen D1 und dem Akkupack).
56mA deshalb weil die Akkus mittlerweile nicht mehr ganz leer waren.
Klemm ich die Akkus ab, warte ein paar Minuten und klemm sie wieder dran
steigt der Strom kurz auf etwa 150mA und pendelt sich dann ziemlich
schnell bei etwa 60mA ein. Selbiges Verhalten hab ich auch wenn ich die
Akkus direkt am Labornetzteil lade.
Die Ladespannung wird nun langsam auf die vollen 27,6V ansteigen.
Gruß
Helge A. schrieb:> Ein LM317 zur Spannungsregelung muß direkt an die Akkus, höchstens durch> eine Shottky davon entfernt. Die Stromregelung kann sich davor austoben,> wenn noch ausreichend Luft zur Betriebsspannung ist.>> Also z.B. Strombegrenzung -> Spannungsregler 28V -> Shottky ->> Akkupacks.>> Falls alle Akkus in vergleichbarem Zustand sind, könnten die> parallelgeschaltet werden.
Da war ich mir nicht ganz sicher und mir erschien es so logischer, da
ich ja mit einem konstanten Strom lade und die Spannung langsam
ansteigen muss.
Welche Vorteile hat es denn genau den Strom zuerst zu begrenzen?
Statt den 1N4004 werde ich wohl später wirklich Shottkys nehmen. Hatte
nur grad keine zur Hand.
Für so einen rumeiernden Ladestrom kann man auch gleich nen Widerstand
nehmen und den ganzen Haufen von C3, IC2, R1, D1... einsparen. Wo ist
der Unterschied.
M. H. schrieb:> Es reicht auch eine konstante Spannung mit Strombegrenzung.
korrigiert mich wenn ich falsch liege aber ist es nicht genau das was
ich mit meiner Schaltung mache?
Ich erzeuge eine konstante Spannung und begrenze den Strom.
Weil ich zwei Akkupacks gleichzeitig laden möchte gibt's zwei von den
Strombegrenzungen. Somit kann ich die zwei Packs unabhängig von einander
laden.
Der Strom wird aber schon durch die niedrige Spannung und den
Innenwiderstand der Akkus begrenzt und offensichtlich nicht von deinem
Stromregler. Auf welchen Strom bzw. Widerstand ist der denn überhaupt
eingestellt, mal sinds 100, dann 150, 60... und das nennst du konstanten
Strom. Abgesehen davon, daß der dort weder nötig noch sinnvoll ist.
Borsty Bürste schrieb:> korrigiert mich wenn ich falsch liege aber ist es nicht genau das was> ich mit meiner Schaltung mache?>> Ich erzeuge eine konstante Spannung und begrenze den Strom.
Nein!
Dein Spannungsregler ist keiner, denn 2,6V reichen zur Regelung nicht
aus.
Dein Stromregler ist auch keiner, denn die Spannungsdifferenz ist zu
klein ---> siehe MaWin.
Bei 30V und 27,4V Akku-Voll-Spannung hast du gerade 2,6V übrig.
Mach einen 22Ohm R rein, da hast du etwa einen Ladestrom von 0,1A.
Eine Schottky ist da schon eingerechnet.
Das macht deinen Akku nicht kaputt, die Lebensdauer ist eh nur 3Jahre.
Deine Halbleiterregelung ist ein Irrweg.
Borsty Bürste schrieb:> Welche Vorteile hat es denn genau den Strom zuerst zu begrenzen?
Deine Ladergelung basiert auf der Annahme, daß die Akkupacks bei 27,6V
voll sind.
Wenn du nun auf (28V-Diode-LM317) regelst und einen definierten
Ladezustand erwartest, funktioniert das nit.
--
Wieviel Spannung bekommst du von deiner Versorgung? Ist die halbwegs
konstant? Jeder LM317 vergrößert deinen Mindestabstand zwischen
Ladeendspannung und Betriebsspannung um ganz grob geschätzt 3V.
Vielleicht fährst du besser mit einem festen Vorwiderstand und nur dem
Spannungsregler - oder mit einer simplen 2-Transistor-Schaltung plus
TL431 nach dem Prinzip wie im Bild.
M. H. schrieb:> Ich habe zum Laden eines Bleiakkus einmal den> L200 verwendet. Figure 27 im Datenblatt.
Dem kann ich zustimmen. Ich habe den L200 schon ein paar mal zum laden
von Akkus verwendet.
Der L200 kann max. 2A und hat eine typische Dropout Spannung zischen PIN
1 und 5 von 2V puls 0.45V an Rsc macht gesamt 2.45V.
Ok ihr habt Recht, meine Schaltung würde nur funktionieren wenn ich
einen Akku mit 12V laden müsste.
Bei 24V Akkus klappts nicht weil man Vin zu hoch ansetzen muss.
Wenn ich mir das Datenblatt vom L200 ansehe komm ich allerdings auf die
selbe Problematik.
Ich werde es einfach mit einem Widerstand und Shottky Diode versuchen,
mal sehen wie sich das so verhält.
Könnte man denn alternativ nicht einfach einen Schaltregler mit einem
max. Ausgangsstrom von 100mA hernehmen?
Borsty Bürste schrieb:> Wenn ich mir das Datenblatt vom L200 ansehe komm ich allerdings auf die> selbe Problematik
Leo hat in seiner Berechnung die Diode vergessen.
Wenn du max. 2.6V Dropout haben darfst, würde ich auf die Schaltung von
Helge A. setzen, sie hat nur 3*0.7V=2.1V Dropout.
Wenn ich die Schaltung richtig verstanden habe, musst du R5 ändern.
Irgendwie hab ich mir das alles einfacher vorgestellt :-P
Also, Widerstand und Diode hab ich grad probiert. Der Ladestrom würde
zwar passen allerdings beträgt die Leerlaufspannung dann etwa 31V und
wenn der Akku langsam voll ist sinkt der Strom und der Akku sieht immer
mehr und mehr die Leerlaufspannung die natürlich viel zu hoch ist. Mehr
als 14.7V*2=29,4V dürfen nie anliegen. Schon gar nicht über längeren
Zeitraum.
Die Schaltung von Helge schau ich mir morgen genauer an. Hab leider
nicht die passenden Teile für einen Probeaufbau zur Hand.
Mit ner unstabilisierten Eingangsspannung von 31V werden schwerlich
stabile 2*13,7=27,4V rauskommen. Dann lieber gleich DC-DC
aufwärtswandeln von 9-24V und fedsch.
Bei dem Transistor-Schaltungsvorschlag wird für T1 ein
Standardtransistor wie z.B. BD135-16 reichen. Bei den kleinen Strömen
ist an der Stelle kein Darlington notwendig. Dann reichen 30V als
Versorgung aus zum laden.
Mit 4.7 Ohm für R5 werden sich ca. 150mA Ladestrom einstellen. Für 2
angeschlossene Akkupacks dieser Größe ist das OK.
--
LD1 zeigt Spannungsregelung=Erhaltungsladung an. LD1 und R8 können
natürlich weggelassen werden.
Hab grad mal die Schaltung von Helge nachgebaut, leider hab ich keinen
Tl431 zur Hand, allerdings einen LM336.
Transistoren sind 2SC5171 und BD139.
Mit dem LM336 funktioniert die Schaltung nicht wirklich, die LED wird
zwar dunkler wenn die Strombegrenzung greift aber die Spannung am
Ausgang sackt unter der Last der Akkus ein. Eigentlich die selbe
Problematik wie bei meiner Schaltung. Ich bezweifle auch dass die
Schaltung überhaupt das macht was ich mir vorstelle.
Echt schade dass mir der LT431 fehlt, würde es gerne richtig
ausprobieren.
Borsty Bürste schrieb:> Ausgang sackt unter der Last der Akkus ein.
Wie viele mA fließen in den Akku?
Bei 150mA wird die Strombegrenzung Ursache für das Einbrechen der
Spannung sein.
Der LM336 müsste auch passen in dieser Schaltung.
Das Problem ist dass ich den T1 nicht leitend krieg.
Aktuell hab ich bei T1 BE 0,57V. Mein 2SC5171 beginnt erst bei 0,68V zu
leiten.
Ich steh grad allerdings auch auf dem Schlauch wie ich das ändern kann,
hab jetzt schon mit dem Spannungsteiler R4/R7 herumexperimentiert. Über
R4 fallen nun 2V ab.
Eigentlich müsste T2 doch leiten um die nötige BE Spannung von T1 zu
gewährleisten? T2 wird aber erst leitend wenn über R5 genug Spannung
abfällt. Ich verstehe nicht wie T1 dann je leitend werden soll?!
Mit dem LM336 hab ich mich übrigens vertan, ich habe einen LM334 was ja
etwas völlig anderes ist. Hab nun eine ZD15 eingebaut und das Poti
weggelassen.
Ich bräuchte zu der Schaltung von Helge ein paar kurze Gedankensprünge
um sie zum laufen zu kriegen.
Soweit ich das verstanden habe fließt der Ladestrom über T1, R5 misst
den Strom anhand des Spannungsabfalls und wenn dort der Schwellwert BE
von T2 erreicht wurde wird T2 leitend und verändert den Spannungsteiler
der Basis von T1 um diesen zu sperren (oder weniger leitend zu machen).
Ich kenne diese Form der Strombegrenzung nur von Mosfets. Mein Problem
ist die Vorspannung von T1. Wie wird der Arbeitspunkt von T1
eingestellt?
Wenn ich es richtig verstanden habe bilden R3, R7, R8 einen
Spannungsteiler um den Arbeitspunkt einzustellen. Aus Sicht von T1 ist
dazu aber doch die BE Strecke ausschlaggebend?!
Welche Aufgabe erfüllt TL431 eigentlich? Es handelt sich ja um eine
einstellbare Z-Diode. Angenommen die Betriebsspannung beträgt 30V, TL431
ist auf 15V eingestellt dann fallen über die drei Widerstände 15V ab.
Strom durch den Spannungsteiler beträgt dann 7,1mA. Somit fallen an R4
0,71V ab, an R7 und R8 jeweils 7,1V. Die LED würde in diesem Fall
leuchten und durchbrennen?!
Ich hoffe ihr könnt mir auf die Sprünge helfen...
Danke :)
batman schrieb:> Wie soll die LED mit einem 1k-Widerstand in Reihe durchbrennen.
Ok ja stimmt streichen wir das. Eine LED ist ja stromgesteuert.
Beim Rest würde ich mich um eine Erklärung/Hilfe sehr froh.
Der TL431 sperrt den Transistor, wenn die eingestellte Ausgangsspannung
überschritten wird. Das realisiert eine Spannungsregelung. Wozu sollte
man hier einen Arbeitspunkt brauchen.
T1 muss doch aufmachen um überhaupt einen Stromfluss zu ermöglichen,
oder irre ich mich da?
Wenn ich das richtig verstanden habe muss T1 anfangs komplett leiten und
wird erst nach und nach sperrend um den Strom zu regulieren.
Ich habs verstanden... Mensch... manchmal sitz ich echt auf dem
Schlauch.
Vbe von T1 reguliert sich ja durch den Spannungsunterschied von Vin und
VBat.
Hab die Schaltung nun am laufen, den LT431 brauch ich gar nicht weil ich
ja Standby Akkus hab die man nicht trennen muss/soll.
Ich hab viel zu kompliziert gedacht.
Danke für die Unterstützung.
akkusteuerung.PNG
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