Hallo zusammen,
ich will eine Serienschaltung aus zwei LiIon Akkus laden. Mit einem
Balancer soll sichergestellt werden, dass keine der beiden Zellen mehr
als die vertragenen 4,2V abbekommt.
Ich hab mir jetzt mal die Schaltung im Anhang ausgedacht, bin mir aber
nicht sicher, ob sie funktionieren wird. Der OPAmp vergleicht die
Spannung zwischen R1 und R2 (entspricht genau der Hälfte des aktuellen
Ladestandes der Akkus) mit der Spannung zwischen den Akkus und schaltet
entweder den NMOS oder den PMOS durch, sodass der Ladestrom an der Zelle
mit der momentan höheren Spannung vorbeigeführt wird. Die Beiden
Spannungsteiler R4/R7 und R8/R9 sorgen dafür, dass nicht beide FETs zur
gleichen zeit offen sein können.
Die Strombegrenzung (ich dachte so an 200 bis 300mA) wird übrigens vor
der Balancerschaltung auch per OPAmp und FET gemacht, der Widerstand ist
hier nur exemplarisch.
Kann diese Schaltung so funktionieren oder hab ich was wesentliches
übersehen?
Schöne Ostern,
Markus
Ich denke sie wird funktionieren, aber schön ist es nicht. Selbst wenn
die Zellen exakt die selbe Spannung haben sind beide FETs leicht
angesteuert (VGS=~(-)1V).
Markus R. schrieb:
> Mit einem> Balancer soll sichergestellt werden, dass keine der beiden Zellen mehr> als die vertragenen 4,2V abbekommt.
Hallo,
wie willst du die einzelne Zelle kontrollieren? Du stellst nur sicher
das die Gesamtspg nicht höher als 2 x 4,2 Volt ist.
Du mußt aber die einzelne Zelle kontrollieren und sicher stellen das
beide nicht mehr als 0,1V von einander abweichen (idealerweise).
Gruß
Andreas
Andreas schrieb:
> Du stellst nur sicher> das die Gesamtspg nicht höher als 2 x 4,2 Volt ist.
Nein, ich stelle sicher, dass beide Zellen immer die gleiche Spannung
haben. Der OPAmp vergleicht die Hälfte der Gesamtspannung (Siehe
Spannungsteiler R1/R2) mit der Spannung zwischen den beiden Zellen und
steuert dann die FETs. Die Gesamtspannung wird (durch die ladende
Spannungsquelle bestimmt) nicht größer als 8,4V.
Wenn beide Zellen exakt 4,2V haben, spuckt der OPAmp 4,2V am Ausgang
aus. Durch die Spannungsteiler R4/R7 und R8/R9 beträgt UGS des FETs
(-)0,84V (hab ich mich verrechnet/Denkfehler?) und ist somit (größer)
kleiner als Uth. Die FETs sperren also.
Markus R. schrieb:
> Wenn beide Zellen exakt 4,2V haben, spuckt der OPAmp 4,2V am Ausgang> aus. Durch die Spannungsteiler R4/R7 und R8/R9 beträgt UGS des FETs> (-)0,84V (hab ich mich verrechnet/Denkfehler?) und ist somit (größer)> kleiner als Uth. Die FETs sperren also.
Schon richtig. Sind etwas vorgespannt, was aber sicher reicht. Wie
gesagt, es sollte gehen. Achte auf die Offsetspannung vom OPA und -
wichtig - die Genauigkeit vom 5k/5k-Teiler. R6 leuchtet mir gerade nicht
ein, evtl. muss man die Schaltung etwas entschleunigen, aber probieren
geht über studieren.
> Kann diese Schaltung so funktionieren
Ja, aber ich würde MOSFETs mit grösserer Uth nehmen und einen
Rail-To-Rail OpAmp.
Warum deine LiIons jeweils 2 Zellen haben, ist sicher ein Versehen.
Moin,
die Schaltung kann so nicht funktionieren.
1. Der Widerstand R6 belastet deine Ref.Spanung.
2. Mit ca. 1,8V Gatespannung bekommst du den IRF7401 nicht zum leiten.
3. Wenn beide Zellen gleich sind befindet sich der Opamp nicht in einem
stabilen Zustand.
Die Schaltung wird nur deshalb nicht wild schwingen, weil der untere
Mosfet nie leitend wird.
Grüße Leo
> 1. Der Widerstand R6 belastet deine Ref.Spanung.
Das ist Absicht.
> 2. Mit ca. 1,8V Gatespannung bekommst du den IRF7401 nicht zum leiten.
Soll er auch nicht. Aber bei 8.4V (=2x 4.2) leitet er sicher, sogar
schon bei 4.2V (2x 2.8 - 1.4).
> 3. Wenn beide Zellen gleich sind befindet sich der Opamp nicht in> einem stabilen Zustand.
Ohne R6, den du weglassen wolltest, nicht.
> Die Schaltung wird ... wild schwingen
Das dachte ich mir auf Anhieb auch erstmal, weil solche Akkus ja
verdammt langsam sind beim aufladen und damit anpassen ihrer Spannung,
bis ich mir den Effekt von R6 vorstellen konnte. Selbst wenn der die
Gegenkopplung extrem reduziert, sollte dem LM358 dabei noch stabil sein,
denn er ist ja in einer Verstärkung deutlich grösser als 1 eingesetzt.
Nabend,
also: deine Rechnung kann ich nicht nachvollziehen: den LM358 liefert
bei 8,4V Betriebsspannung und Vollaussteuerung ca. 7,etwas am Ausgang.
Der Spannumgsteiler R8/R9 teilt diese auf ca. 1,5V und damit zieht der
IRL7401 ein paar µA.
Wie der R6 den Apamp stabilisiert verstehe ich nicht, sorry.
gn8
Leo
> ca. 7,etwas am Ausgang. Der Spannumgsteiler R8/R9 teilt diese> auf ca. 1,5V
Zustimm.
> und damit zieht der IRL7401 ein paar µA.http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf7401.pdf
Nach Fig 3 über 7A.
> Wie der R6 den Apamp stabilisiert verstehe ich nicht
Die Schalrtung ist doch ein ganz normaler Verstärker,
wenn man sich die MOSFETs wegdenkt,
der die Differenz zwischen den beiden Akkus und den
beiden 5k Widerständen ums 400-fache verstärkt
an seinen Ausgang legt. Da ist der OpAmp stabil.
Gibts hier eigentlich Neuigkeiten?
Pothead schrieb:
> R6 leuchtet mir gerade nicht ein [...]
MaWin schrieb:
>> 3. Wenn beide Zellen gleich sind befindet sich der Opamp nicht in>> einem stabilen Zustand.>> Ohne R6, den du weglassen wolltest, nicht.
Ist recht, einfacher Inverter. R6 muss rein.
Ich habe mich jetzt für eine etwas andere Lösung entschieden, die ohne
separate MOSFETs auskommt. Die Schaltung im Ausgangspost ist sehr
abhängig von Uth der FETs. Uth müsste zwischen (-)4,2V und (-)5,4V
betragen, dass die Schaltung funktioniert. Ich will nicht unbedingt eine
Schaltung aufbauen, die so abhängig von Bauteilwerten ist, die laut
Datenblatt schon recht große Toleranzen haben.
Stattdessen werde ich einfach einen Leistungs-OPAmp als Spannungsfolger
nach dem LM358 schalten und dessen Ausgang per Widerstand mit den Akkus
verbinden (siehe Schaltplan). Vom Prinzip her auch nicht so anders als
die 1. Schaltung, nur dass die Transistoren jetzt im OPAmp stecken und
die Leistung am Widerstand abfällt.
Zum mysteriösen R6: Der OPAmp soll sich ja möglichst wenig im linearen
Bereich aufhalten. Daher ein großer Rückkopplungswiderstand, der den
linearen Bereich sehr klein werden lässt. In der Praxis dürfte es in den
meisten Fällen egal sein, ob der Widerstand drin ist oder nicht.
Dumme Zwischenfrage: Warum überhaupt die FETs?
Ich hätt da direkt den OpAmp-Ausgang an das Balancer-Kabel geklemmt, die
20 (40?) mA des LM358 sollten doch bei halbwegs guten und gleichen Akkus
locker zum Ausgleich reichen, und Kurzschluss-/Überlast-fest ist er
auch...
Oder gehts hier eher um Modellbau-Akkupacks die mit "Starkstrom" geladen
werden?
Meinst du ein Modell in LTspice zum Simulieren?
Nein, hab ich nicht. Ich hab LTspice hier hauptsächlich zum Schaltplan
zeichnen verwendet. Die Schaltungen lassen sich, so wie sie hier im
Thread abgebildet sind, nicht simulieren.
Die Rückwirkung des Ausgangs des LM358 auf seine
Eingangsspannungsdifferenz ist durch die Akkus dermassen verzögert, daß
die Schaltung schwingen wird (Phasendiagramm nicht eingehalten).
Selbst wenn die Akkus durch ihren Innenwiderstand um ein paar Millivolt
reagieren, liegt in der Schleife noch der unbenannte LeistungsOpAmp
(L272?) der die Reaktion verlangsamt, wofür der LM358 nicht kompensiert
ist.
Wenn man den LM358 gleich durch den L272 ersetzt, und der
Innenwiderstand der Akkus relevant gegenüber den 30 Ohm sind, dann
könnte es MIT EINEM OpAmp gehen. Aber bei 2 in Folge ohne zusätzliche
Kompensation eher nicht.
>Die Rückwirkung des Ausgangs des LM358 auf seine>Eingangsspannungsdifferenz ist durch die Akkus dermassen verzögert,>daß die Schaltung schwingen wird (Phasendiagramm nicht eingehalten).
Sehe ich genau so.
Also die Rückkopplung bedämpfen.
Nun, dann kann man auch die Schaltung aus dem Modellbauforum nehmen:
http://www.richard-dj1pi.de/Liposymetr.jpg
Ok, dann werde ich mich wohl relativ nah an die Schaltung, die BMK
verlinkt hat, halten. Da ist die Rückkopplung bedämpft und
wahrscheinlich ist die Schaltung auch schon erprobt.
LiIon_Balancer.PNG
(160 KB)
