Hi,
ich würde gerne ein Mainboard mit 12V DC In über LiPo Akkus versorgen.
Da es sich um 4 Zellen handelt, liegt der Spannungsbereich je nach
Ladezustand zwischen 12V und 16,8V.
Ich werde also einen buck-Schaltregler (Größenordnung 5A) bauen müssen,
der die Spannung so hinwandelt, wie es das board braucht.
Klassischerweise benötige ich einen hohen Wirkungsgrad, denn die akkus
müssen ja lange halten.
Leider kommen die akkus beim Entladen bis an den output von 12V schon
gefährlich nahe hin. Dementsprechend wenig Dropout darf der Regler
haben. Ich hoffe mal, dass das board ein bisschen tolerant ist und mit
11,5V auch noch arbeitet, oder mit glück sogar erst bei 11V abschaltet.
Leider habe ich bisher noch keinen Buck-Chip gefunden, der das leistet.
Viele benötigen einfach mal mindestens 14V!
Wenn ich erst auf 5V runterwandle und dann wieder rauf, fürchte ich,
geht zu viel Wirkungsgrad flöten. Außerdem sind dann bei 5V mal eben 12A
unterwegs.
Falls wir keine Lösung finden, werde ich für teures Geld ein
"PicoPSU-120-WI". Das kann das angeblich und zwar mit richtig viel
Prozent =)
Falls wir eine Lösung finden, werde ich dafür eine 5A-Induktivität
brauchen. Hier bleibt mit Reichelt-Mitteln nur "selberwickeln". Leider
gibt Reichelt die Einheit der Kerne manchmal in nH/Wdg², meistens aber
in nH/Wdg an. Ich bild mir aber ein, mal im Netz gelesen zu haben, dass
die Induktivität mit der Quadrat der Windungszahl zunimmt. Wie soll ich
also die [nH/Wdg]-Kerne berechnen? Hinterher messen kann ich leider
nicht -.-
da fast alle komponenten der meisten boards <5V arbeiten ist das meist
kein problem
einzig komponenten die 12V benötigen sind kritisch
bei den pico PSU aufpassen
die meisten picos regeln nur die 5V und 3,3V leitung
12V leitung ist rein durchgeschalten !!!
ich selber habe ein M3ATX
dort wird wirklich auf 5V runter und dann auf 12V hinauf geregelt
stabiler betrieb geht so ab 8V
darunter klemmts einfach
generell ist es aber so das die 12V leitung nicht wirklich kritisch ist
da danach zu 98% alles runtergeregelt wird
2 Möglichkeiten:
* Buck-Boost Regler, der regelt rauf und runter
Nachteile:
- schlechterer Wirkungsgrad als Buck
- Induktivität und Ausgangskondensatoren sind größer als beim Buck
- ...
* Der "Dropout" wie du ihn nennst hängt bei Buck mit der Schaltfrequenz
zusammen (Stichwort: min. off-time)
d.h. je tiefer du mit der Schaltfrequenz gehst, desto tiefer ist dein
"Dropout" -> Nachteil: größere Bauteile
Hallo Armin ,
ich geb dir mal ein paar Bauelemente-Typen und Fotos von der
betreffenden SV-Wandler-Platine PW-200-V (C mini-box.com)
1. IC LM2642
2. Q5 + 6 + 9 + 10 (4 x MosFets) FDD6680A
3. MosFet´s (SO-8) Q2 = FDS 6679 / Q3 = FDS 6680
4. Q8 PS3510 M45 D058 (SO-8) ?
5. 6 x 1000 yF / 10 V Rubycon
6. 2 x 390 yF / 35 V "
7. 2 x L SCC-12850 -3R9 TMP 422T (gelb)
8. 1 x L 1R8 TMP T (grau)
Was an Spulen (3x) drauf ist, siehe selbst (Fotos in Win-Rar). Der Rest
an Hühnerfutter ist eher unbedeutend.
Einen Schaltplan davon zu erstellen übertrifft allerdings meinen
momentanen Zeitplan und die Fähigkeiten.
Hoffe dir und allen anderen Interessenten etwas geholfen, und dem
Hersteller / Vertrieb nicht sein zukünftiges Geschäft vermasselt zu
haben.
mir ist noch etwas eingefallen:
Direkt vor der Spannungswandlung sitzt meine Akku-Schutzschaltung, die
mit einem IRF 9530, also P-MOS Anreicherungstyp arbeitet. Hier habe ich
bereits eine saftige Wärmeentwicklung bei meinen 5A und den nötigen 0,7V
Spannungsabfall.
ließe sich der Transistor evtl gleichzeitig für den Schaltregler
einsetzen, um diese 0,7V Verlust und die entsprechende Wärmeentwicklung
nur einmal zu haben?
Man müsste dazu das Gate über ein AND mit Regler und Ausgang der
Schutzschaltung verbinden.
Der Nachteil ist eindeutig, dass der WandlerIC dann nicht mehr vom akku
getrennt werden kann, wenn die schutzschaltung greift. Stattdessen
versucht er, weiterzupumpen... außer man benutzt, falls vorhanden, einen
on/off eingang
trotzdem bleiben einige µA Standybstrom, oder?
was haltet ihr von der Idee? Lohnt sich das vom
Verlust/Gewinn-Verhältnis her?
Der IRF9530http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf9530n.pdf
hat tatsächlich 0.2 OHM R_ds_on. Das macht bei 5A dann eben schonmal EIN
VOLT Spannungsabfall.
Müssen es denn 100Volt U_ds sein? Sicher geht hier auch ein MOSFET mit
besseren Daten.
100V:
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf5210.pdf
55V:
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf4905.pdf
30V(Logik SO8):
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf7424.pdf
Beid er Akkuschutzschaltung sind idR. zwei MOSFETs antiseriell
geschaltet, um die interne Diode auszuhebeln, bzw. um die noch mögliche
Stromflussrichtung über die jeweils noch vorhandene Diode vorgeben zu
können, indem man nicht beide Fets sperrt, sondern nur einen in der
Reihe.
Jedenfalls reduziert sich der Spannungsabfall bei 20mOhm schonmal auf
lächerliche 100mV, was dann eben auch nur einer Verlustleistung von
(statischen) 0.5Watt entspricht. Die Wärmeentwicklung sollte an dieser
Stelle dann ebenfalls tolerabel sein.
Bis hierhin erstmal
viele Grüße
Axelr.
Der irf4905 ist also mein neuer Transistor! Hatte damals richtig
probleme, überhaupt einen zu finden. Man klickt einfach nur bei reichelt
wild rum, bis doch mal einer passt ^^
Deinen Text zur Akkuschutzschaltung habe ich nicht verstanden -
warscheinlich gehst du von etwas anderem aus. Im Anhang mal der
Schaltplan, auf dem meine Schaltung basiert...
Dann wird vllt klar, warum mir nicht klar ist, was du schreibst.
Im prinzip macht der FET in dieser Schaltung das selbe wie der Treiber
eines Reglers. Also könnte man doch nur einen Leistungs-MOSFET nehmen
und die beiden Gate-Signale (Protection und Regler) mit einem AND
zusammenfassen!
so, ich muss mich gleichmal korrigieren.
Ich liebäugel mit dem LM3488 und der braucht extern kein PMOS sondern
ein NMOS. Insofern werd ich mir mit der AND-Verschaltung schwer tun,
oder?
Aber gut mit 100mV sind auch 2 MOSFETs erträglich.
jetzt bräuchte ich noch einen reichelt-Transistor wie den irf4905. mur
eben als NMOS. Hat jemand Ideen?
im LM3488-datasheet wird der irf7807 vorgeschlagen - das scheint der
entsprechende N-typ für irf7424 zu sein. SMD möchte ich allerdings
vermeiden =). Außerdem gibt's den bei reichelt auch nicht.
sorry zwecks doppelpost.
Ok, so dachte ich mir das mit der Schaltung schon fast...
Da in deiner Schaltung 4Zellen verbaut sind - wieviele Schutzschaltungen
hast Du? Eine?? Sind das nackte Zellen, oder hat evtl jede Zelle schon
eine Schutzschaltung ab Werk?
Der IRF4905 schaltet bei den relativ geringen Spannungen deiner
gezeigten Schaltung (AN EINER ZELLE) noch gar nicht richtig.
Also für den Betrieb an einer Zelle eigentlich ungeeignet.
So, wie der P-Mos in der Schutzschaltung aus dem Anhang verschlatet ist,
bleibt seine interne Diode in Sperrrichtung und würde ein Nachladen der
Zelle auch bei abgeschalteten MOSFET gestatten. Wenn dir das nichts
ausmacht, kannst Du die Schaltung so lassen oder eben noch einen zweiten
MOSFET gleicher Art dahinters schalten, nur eben "Spiegelbildlich".
Diese Mosfets heissen dann bei Visahy zB Bidirectional Fet oderso.
http://www.vishay.com/docs/72941/72941.pdf
Die gibt es dann nicht bei Reichelt, klar ;-))
Den könntest Du dann statt deines IRF4905 einbauen. G1 und G2 kämen dann
zusammen.
Dann kann kein noch so großer Ladestrom deine Zelle zerstören.
Die Zellen mögen es nämlich nicht, wenn diese im tiefentladenen Zustand
mit 1-2Ampere geladen werden.
Und das werden sie, wenn in reihenschaltung eine den Geist aufgibt! Da
kann die Schaltung dreimal abschalten. Die restlichen Drei Zellen geben
der einen, schlappen, mächtig eine mit.
Wenn Du nun tatsächlich nur eine (Schutz)Schaltung quasi für <12Volt
vorgesehen haben solltest, würde ich jeder Zelle in der Reihenschaltung
wenigstens eine Schottkydiode in Sperrrichtung spendieren, damit die
Zellen nicht umgepolt werden.
Die Regler würde ich tatsächlich mit MAX1745 für die 12V Schiene bauen.
Für die 5V und die 3.3V ebenso.
der Schaltkreis hat eine Freigabepin. Bei LOW Pegel dort (PIN7) geht der
einfach aus :-))
Wenn Du also sowieso nur eine Schutzschaltung hast, kannst Du deinen
IRF4905 weglassen und den Ausgang der Schutzschaltung über einen kleinen
Transistor an die PIN7s der MAX1745 legen.
Also so in etwa würde ich das bauen. Geht sicher einfacher und hängt ja
auch immer davon ab was man da hat und was man günstig oder überhaupt
bekommt.
BTW: @all
habt ihr gewusst, das man jetzt als Bastler (fast) direkt bei farnell
bestellen kann!?!
Gruß
Axelr.
Farnell finde ich immer noch zu teuer, auch wenn man da jetzt bestellen
kann =)
Also mein Akkusetup:
Das nennt sich 4S3P, was bedeutet: Ich habe mir 3 Batterypacks mit je 4
seriellen Zellen besorgt. Über die Balancerkabel werden die 3 Packs
parallel geschalten. Die Einzelzellen sind ungeschützt, die Protection
schaltet das gesamte System bei < 12,xx V ab - den genauen Wert weiß ich
nicht mehr.
Wenn jetzt also eine Zelle ausfällt, sterben schonmal die beiden
parallelen Zellen mit. Um die seriellen zu schützen, empfiehlst du also
Schottkydioden, hab ich das richtig verstanden? Ich komme aber nur über
die ultradünnen Balancerkabel an die Einzelzellen hin. Wenn da 5A
durchgehen dürfte doch ohnehin bald schluss sein, oder?
Offene Fragen:
- Warum schottky und keine normale diode?
- Was macht die Diode hier überhaupt? Du meinst, sie fängt beim Laden
Spannungsstöße ab? Hab ich nicht ganz verstanden.
- Kann ich die parallelen Zellen vielleicht dadurch eine Zeitlang
schützen, dass ich die einzelnen Balancerleitungen über Widerstände
zusammenschalte? z.B. 20-30 Ohm
Dann müsste man den Fehler aber schnell genug bemerken, was nicht ganz
einfach ist! Und wie schließe ich das ganze Pack dann ans Ladegerät?
Kann mir kaum vorstellen, dass das Ladegerät dann noch richtig
balancieren kann...
Der Ladevorgang geht bei mir übrigens nicht durch die Schutzschaltung
den umgekehrten Weg. Der Ladestrom wird vom Ladegerät selbst begrenzt.
Deswegen müsste ich mit dem 4905 doch ganz gut fahren, oder?
Den Vorschlag mit dem Freigabepin find ich auch ganz gut. Man muss nur
sehen, was der entsprechende Wandler dann im Standby zieht. Auf der
anderen Seite kommt eh noch ein Schalter hin, falls die Sache mal n paar
Wochen im Regal steht.
Vermutlich werde ich nur einen Wandler brauchen, der auf 12V wandelt.
Viele mainboards haben die restlichen wandler onboard.
Mir ist aufgefallen, dass bei den empfohlenen SEPIC Wandlern scheinbar
auch nur ENTWEDER upstep ODER downstep wandlung möglich ist.
Wenn ich mir etwa den LM3488 simulieren lassen möchte (11V bis 17V -->
12V,5A), meint er nur "design could not be created with this device.
Also wird es ein buckboost. Entweder LM5118 oder der LTM4605, wobei der
LT schon ziemlich mächtig ist. Mal sehen, ob die von nem 30 EUR chip
überhaupt samples rausrücken ^^
Auweia, das ist mir alles zu verfahren.
Du betreibst hier kein Modellauto!!
Akkus parallel über die Balancerkabel? Neee, so einfach ist das nicht.
Ich möchte das nun auch nicht näher ausführen.
Ist mir beim aktuellen Wissenstand auf deiner Seite zu heikel. Tut mir
leid.
Kann gut sein, das ich das nun komplett falsch vertstehe, oder liege.
Aber glaube mir, ich habe in Sachen Lithiumxyz einiges erlebt (bzw.
einige meiner Kunden).
Nimm dir einen Notebook-akku und sieh dort hinein.
Genauso und nicht viel anders kannst Du das aufbauen.
Die einzelnen Batterien (Reihenschaltungen) kannst Du dann evtl. über
"ideale Dioden" parallel betreiben.
http://www.elektroniknet.de/home/bauelemente/produkte/uebersicht/aktive-bauelemente/leistungshalbleiter/p/d/linear-technology-ideale-diode-controller-erset/
Wenn das/die Akkupack/s steht/stehen, dann kannst Du Dir Gedanken über
den Stepup/down Regler machen. Ist mein Rat. Machen kannst Du was Du
willst, klar...
AVR-406, hies die so? da stehts auch gut drinn beschrieben. ansonsten
bei TI gibt es entsprechende Schutz- und LadeIC zu kaufen.
Gruß
Axelr.
Einen 3S3P Notebookakku hatte ich bereits offen. Da sind die Zellen
natürlich direkt verbunden über eine ordentliche Leitung. Dazu müsste
ich die fertigen Akkupacks aber aufmachen, was MIR wiederum zu heikel
ist!
Naja wenn du meinst, das ist die bessere Idee, denk ich da mal drüber
nach ^^
Aber ehrlich gesagt versteh ich den Grund nicht. Denn normaler
Balancerstrom ist ohnehin recht klein. Das einmalige Balancen am Anfang
lässt sich über einen vernünftigen Widerstand bewerkstelligen und wenn
eine Zelle tiefentladen ist, gibt's ohnehin ziemliche Probleme. Egal ob
durch dicke oder durch Balancerleitungen - die haben mit Glück noch
etwas Widerstand...
Knallen wird's nur bei Überspannung.
So lange du deine Erfahrungen nicht teilst, kannst du mich auch nicht
beunruhigen =)
Dioden oder Ähnliches konnte ich im Notebookakku nicht finden. zumindest
nicht VOR den Balancerleitungen. Auch hier waren die Zellen parallel und
seriell verbunden. Natürlich nicht durch Balancerleitungen, aber
trotzdem direkt.
Die drei fertigen Packs nur am Ende zu verbinden, würde ja bedeuten,
dass ich sie einzeln aufladen und balancen muss, was mir wiederum zu
lange dauert.
So ich habe mich nun für den LM5118 entschieden und ihn mir auf der
national Website auslegen lassen. Das entsprechende PDF ist im Anhang!
Gefällt mir schon sehr gut. Den Ausgang von der Schutzschaltung kommt
also an den Enable-Pin - dafür kann ich UVLO einfach an + hängen.
Aber: Wie sieht es mit den beiden Transistoren aus, die da verbaut
werden? M1 und M2 in der Teileliste. Hat hier wieder jemand geeignete
Reichelt-Alternativvorschläge?
M1: Toshiba TCPA8022-H
M2: Renesas RJK0332DPB
Mir ist nichtmal klar, warum da verschiedene nötig sind.
Wie findet ihr eigentlich Transistoren, wenn ihr welche braucht?
