Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 2Cell LiPo Lader mit Balancer


von Sebastian B. (sebastian_)


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Hi,

ich möchte eine 2Cell LiPo Lader bauen (ja gibts schon, ich weis, aber 
ich will die Schaltung in eine bestehende Schaltung integrieren).

Ich habe schon mehrere Lade-ICs mir angeschaut, ich denke damit komm ich 
zurecht.

Was ich jetzt noch suche ist ein "Balancer", also ein Schaltung die 
dafür sorgt, das keine Zelle über 4,2V kommt.

Kann mit da jemand was Empfehlen? Am besten wären Bauteile die auch in 
Einzelstückzahlen auch verfügbar sind.

PS: es wird mit max. 100 bis 250mA geladen.

PPS: wenn alles fertig ist, werde ich die kompletten Pläne 
veröffentlichen. Meinen 1Cell Lader mit einigen nützlichen Features 
findet man zB. hier: https://github.com/sebseb7/LipoManager

Grüsse
Sebastian.

: Verschoben durch Admin
von Bernhard M. (boregard)


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Hi,

ein LiPo Balancer:
http://www.kc-world.de/LiPo-Balancer.htm

Gruß,
Boregard

von Sebastian B. (sebastian_)


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Hi Boregard,

Danke für den Tipp. Ist aber halt totaler Overkill für nen 250mA Lader. 
Ich such was deutlich kleineres.

/seb

von Εrnst B. (ernst)


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Sebastian Böhm schrieb:
> Ich such was deutlich kleineres.

Ok, Dann lass den Transistor weg, nimm direkt den (kurzschlussfesten) 
OpAmp Ausgang.
Dann lass die Spannungsreferenz weg, zwei (gleiche!) Widerstände tun's 
auch. Und du brauchst nur einen OpAmp für beide Zellen.

ist zwar dann ein "Equalizer" und kein "Balancer", wenn ich die 
Modellbau-Terminologie richtig drauf hab, aber das macht wohl nix.

von Fritz (Gast)


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Sebastian Böhm schrieb:
> Was ich jetzt noch suche ist ein "Balancer", also ein Schaltung die
> dafür sorgt, das keine Zelle über 4,2V kommt.

Das wäre aber mehr eine Überspannungsschutzschaltung, ein Balancer sorgt 
dafür, dass beide Zellen die gleiche Spannung haben. Dafür reicht im 
einfachsten Fall ein 1:1 Spannungsteiler und ein OpAmp als 
Impedanzwandler aus.

von Sebastian B. (sebastian_)


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Εrnst B✶ schrieb:
> Ok, Dann lass den Transistor weg, nimm direkt den (kurzschlussfesten)
> OpAmp Ausgang.

ok

> Dann lass die Spannungsreferenz weg, zwei (gleiche!) Widerstände tun's
> auch. Und du brauchst nur einen OpAmp für beide Zellen.

ok, das versteh ich auf die schnelle nicht. kannst du das mal aufmalen ?

PS: der "balancer" ist quasi dauerhaft mit dem Akkuverbunden (beim Laden 
und bei Last), da der Akku fest eingebaut wird.

von Sebastian B. (sebastian_)


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Fritz schrieb:
> Das wäre aber mehr eine Überspannungsschutzschaltung,

das stimmt, aber oft sind Balancer ja letztlich 
Überspannungs-vernichter.

> ein Balancer sorgt
> dafür, dass beide Zellen die gleiche Spannung haben. Dafür reicht im
> einfachsten Fall ein 1:1 Spannungsteiler und ein OpAmp als
> Impedanzwandler aus.

hast du evtl. mal ein Bild parat ?

von MaWin (Gast)


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Es gibt 3 Balancervarianten:

a) Beim Laden, wenn eine Zelle voll ist (4.2V erreicht) wird der 
Ladestrom drumrumgeleitet, bis auch die andere Zelle voll ist.

b) Beim rumliegen, wenn eine Zelle voller ist(mehr Spannung hat) wird 
ganz langsam die andere entladen.

c) Beim Rumliegen müssten ja beide Zellen dieselbe Spannung haben, wenn 
das nicht der Fall ist wird langsam umgeladen, also Ladung von einer 
Zelle in die andere getan.

a ist schwierig wenn man nicht den passenden Ladechip hat. Hast du 
nicht.

b ist einfach

    +-------+-----+
    |       |     |
+---(-------(--+  |
|   |       |  |  |
| Zelle1    |  | 100k0.5%
|   |      /+|-+  |
+---+--1k-<  |    | Microampere CMOS OPAMP
    |      \-|----+
  Zelle2    |    100k0.5%
    |       |     |
    +-------+-----+

c ist einfach mit dem passenden Chip

   +-------+
   |       |
 Zelle1 +-------+
   |    |ICL7660|--+
   +----|LTC660 |  C
   |    |MAX660 |--+
 Zelle2 +-------+
   |       |
   +-------+

von Oliver (Gast)


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Die allereinfachste Balancerschaltung für einen 2s-Lipo sind zwei 
einzelne 1s-Lader, die die Zellen völlig unabhängig voneinander laden.

Oliver

von Sebastian B. (sebastian_)


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Oliver schrieb:
> Die allereinfachste Balancerschaltung für einen 2s-Lipo sind zwei
> einzelne 1s-Lader, die die Zellen völlig unabhängig voneinander laden.

das könnt ich machen, Problem dabei ist, das ich die beiden 1S 
Laderegler dann auch unterschiedlich versorgen muss. Deren Massen dürfen 
ja nicht verbunden sein.

von Sebastian B. (sebastian_)


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MaWin schrieb:
> Es gibt 3 Balancervarianten:
>
> a) Beim Laden, wenn eine Zelle voll ist (4.2V erreicht) wird der
> Ladestrom drumrumgeleitet, bis auch die andere Zelle voll ist.
>
> b) Beim rumliegen, wenn eine Zelle voller ist(mehr Spannung hat) wird
> ganz langsam die andere entladen.
>
> c) Beim Rumliegen müssten ja beide Zellen dieselbe Spannung haben, wenn
> das nicht der Fall ist wird langsam umgeladen, also Ladung von einer
> Zelle in die andere getan.
>


> a ist schwierig wenn man nicht den passenden Ladechip hat. Hast du
> nicht.

wo ist das Problem ?


für b) und c) , wenn das mit beim Laden und Entladen nicht verbunden 
bleiben kann, scheidet es sowieso aus.

von Εrnst B. (ernst)


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Sebastian Böhm schrieb:
>> Dann lass die Spannungsreferenz weg, zwei (gleiche!) Widerstände tun's
>> auch. Und du brauchst nur einen OpAmp für beide Zellen.
>
> ok, das versteh ich auf die schnelle nicht. kannst du das mal aufmalen ?

Hat MaWin schon erledigt, seine (b)-Schaltung, mit (viel) kleinerem 
Ausgangswiderstand, je nachdem was dein OpAmp verträgt.

So kann die Schaltung auch während dem Laden einige mA "umleiten".

(Milchmädchen: Solange sich die Zellen-Kapazität nicht mehr als x% 
voneinander entfernt, reicht es, wenn der OpAmp x% vom Ladestrom 
loswerden kann)

Der OpAmp saugt halt ständig Strom aus den Akkus, also Typ nach 
Strombedarf wählen.

von Fritz (Gast)


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Sebastian Böhm schrieb:
> hast du evtl. mal ein Bild parat ?

Das entspricht MaWins Variante b.
Das funktioniert auch, wenn die Schaltung nur im Ladegerät ist.

von Sebastian B. (sebastian_)


Angehängte Dateien:

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so einfach ?

R1 1k
R2,R3 100k

von Εrnst B. (ernst)


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Sebastian Böhm schrieb:
> R1 1k

Viel zu groß. Rechne mal aus, was dann als max. Strom fliessen kann.
Passt um unterschiedliche Selbstentladung auszugleichen, nicht aber 
während des Ladens.

> R2,R3 100k

hier möglichst exakte Widerstände nehmen: 1%, 0.5%, ggfs Handselektiert.

von Sebastian B. (sebastian_)


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Εrnst B✶ schrieb:
> Sebastian Böhm schrieb:
>> R1 1k
>
> Viel zu groß. Rechne mal aus, was dann als max. Strom fliessen kann.
> Passt um unterschiedliche Selbstentladung auszugleichen, nicht aber
> während des Ladens.

wie dimensioniert man das ? (Ich hab noch nie mit OpAmps gearbeitet.

>
>> R2,R3 100k
>
> hier möglichst exakte Widerstände nehmen: 1%, 0.5%, ggfs Handselektiert.

klar.

hast du evtl. nen geeigneten OpAmp den es zB. in SOT-23-5 gibt auf 
Lager? (Reichelt oder SOS wär praktisch)

danke
/seb

von Bastler (Gast)


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Sind die fertigen LiPo Laderchips als bastler gut zu?
Gibts die auch für 3-cell?

Warum auch viel arbeit mit diskreten teilen machen, wenn es schon was 
fertiges gibt. Ist halt nur die frage ob man als bastler gut rankommt.

Ich würde gerne einen 3-cell Akku bauen (Nennspannung ca 12 Volt)

von Sebastian B. (sebastian_)


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ich vermute mal ich kann den OpAmp aber nicht mit 8,4V versorgen ?

von Sebastian B. (sebastian_)


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Εrnst B✶ schrieb:
> hier möglichst exakte Widerstände nehmen: 1%, 0.5%, ggfs Handselektiert.

hier würde ich einfach zwei 100k nehmen die nicht gleich sind, dann 
prüfen welcher von den beiden kleiner ist, und bei dem kleineren ein 
Poti dazupacken und dann solange rumspielen, bis die Zellen auf dem Akku 
gleich sind.

von Εrnst B. (ernst)


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Sebastian Böhm schrieb:
> wie dimensioniert man das

Ok, Pi-Mal-Daumen unter der Annahme: der OpAmp mag max. 20mA.

Wenn der Ausgang auf 0V steht ist, fallen am Widerstand max. 4.2V ab 
(Spannung unterer Akku). d.H. um den Strom auf 20mA zu begrenzen, 
braucht R1 so 210 Ohm.
In der anderen Richtung isses ähnlich. Beachten das viele "Single 
Supply" OpAmps mit dem Ausgang nicht ganz an die Positive 
Betriebsspannung rankönnen: evtl. hat man dort nur noch 10mA.

d.H. 220 Ohm wäre ein passender Widerstand aus der E3-Reihe.

Bei einem Kurzschlussfesten OpAmp könntest du noch drunter gehen, aber 
mMn reichen die 10-20mA Ausgleichsstrom bei einem Ladestrom < 250mA, wie 
du ihn hast.

von Εrnst B. (ernst)


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Sebastian Böhm schrieb:
> hier würde ich einfach zwei 100k nehmen die nicht gleich sind, dann
> prüfen welcher von den beiden kleiner ist, und bei dem kleineren ein
> Poti dazupacken und dann solange rumspielen, bis die Zellen auf dem Akku
> gleich sind.

Dann kannst du auch zwei gleiche nehmen, dazwischen ein (z.B.) 
1kOhm-Poti, dessen Mittenabriff zum OpAmp.

Potis sind nur nicht so Langzeitstabil, d.H. ab und an Nachjustieren ;)

von Εrnst B. (ernst)


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Sebastian Böhm schrieb:
> ich vermute mal ich kann den OpAmp aber nicht mit 8,4V versorgen ?

Doch. Die meisten vertragen sogar 30V (±15V), damit kriegt man mit einem 
Quad-Opamp-chip gleich 5 LiPos balanciert.

von Sebastian B. (sebastian_)


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hat jemand mal nen passenden Op bei reichelt parat ? am besten so klein 
wie es nur geht.

von rio71 (Gast)


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bin auch auf der suche... und auf den schon etwas betagten fred 
gestoßen.. :-) egal..
würde hier nicht auch ein railsplitter gute dienste tun..?
TLE2426 ; http://www.ti.com/lit/ds/slos098d/slos098d.pdf
der halbiert die betriebsspannung und kann 20ma. (in der praxis bis 
knapp 40mA).
darf nur nicht zu warm werden. ist aber per kleinem R an Vo zu 
begrenzen..
ruhestrom unter 0.19 mA
und... nur ein bauteil mit 3 füßchen.

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