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
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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.
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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?
Moin, mal ne andere Frage: hast du für den Lion-Akku ein funktionierendes Modell? Grüße Leo
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.
> Ich habe mich jetzt für eine etwas andere Lösung entschieden
Die wiederum dürfte nicht funktionieren.
MaWin schrieb:
> Die wiederum dürfte nicht funktionieren.
Kannst du auch sagen, warum sie nicht funktionieren sollte?
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.
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