Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Bleiakku / Laderegler und Abschaltung in einem


von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Hi!

Für ein Projekt brauche ich stabilisierte 5 V (ungefähr 2 bis 3 A) und 
habe dafür 12 V Bleivliesakkus zur Verfügung.
In diese Richtung ist ja erstmal alles klar, Spannungsregler und gut 
ist. Allerdings sollten die Akkus ja noch einen Tiefentladeschutz haben; 
es wäre auch gut, wenn eine Laderegelung eingebaut wäre und, sofern die 
Ladespannung angelegt wird, das System von dieser betrieben wird.
Ich möchte diesen Teil der Sache möglichst einfach halten, gibt es da 
vielleicht etwas, was das mehr oder weniger in einem Chip erledigt?

Also durchschalten von Akku oder ext. Spannung, sobald ext. Spannung 
angelegt wird; Tiefentladeschutz und Laderegler...

/edit: Bleiakkus sind 2 Stück Bleivlies mit 12 V und 9 Ah...

von MaWin (Gast)


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Man muß die externer Spannung nicht durchschalten,
wenn sie aus einem Ladenetzteil für den Akku kommt.
dann geht sie erst an den Akku und von dort geht
es zum 5V Schaltregler weiter der immer die Schaltung
versorgt. Ein guter Schaltregler enthält auch gleich
ein undervoltage lockout als Tiefentladeschutz.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Als externe Spannung hätte ich nur eine Spannung, die idR. 
unstabilisiert ist, um die 12 V zur Verfügung. Externes Ladegerät geht 
aufgrund von Platzbeschränkungen leider nicht...

...was wäre denn ein guter Schaltregler hierfür? (e: Ich weiß, blöde 
Frage unso, mit einem Chipnamen bin ich schon absolut zufrieden ;)

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Wäre denn sowas wie ein LM 2676 T5,0, LT 1170 CT oder ein P 3596 L-5,0 
passend? Die schalten allerdings erst bei so 8 oder 9 Volt ab, was ja 
für die Akkus schon schädlich wäre...

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Sorry, dass ich das hier pushe, aber ich hab einfach kaum Ahnung vom 
Thema ;)

von Stephan (Gast)


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Marian B. schrieb:
> Als externe Spannung hätte ich nur eine Spannung, die idR.
> unstabilisiert ist, um die 12 V zur Verfügung.

Dann brauchst du als einen weiteren Schaltregler. Der Akku will mit 
13,8V geladen werden, bzw. 14,5V abzgl. Diode.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Ext. Spannung --> Step-Up 13,8V --> Akku
                                    |
                                    -> Step-Down 5V --> System

So sollte das also klappen? (man könnte natürlich noch einen Umschalter 
einbauen, dass er bei einer externen Einspeisung das System direkt von 
der externen Spannung betreibt, aber so viel Effizienzverlust ist das ja 
nicht...)

von MaWin (Gast)


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> Externes Ladegerät geht aufgrund von Platzbeschränkungen leider nicht...

Man kann sich das Leben auch künstlich schwer machen,
Ladeadapter sind üblicheriweise nicht grösser als Netzteile.

        1N5401
12V --+--|>|--+--Schaltregler
      |       |
      +------|I IRF9530
      |       |S
      1k    Akku
      |
    Masse

reicht eigtnlich für die Umschaltung, ist aber nicht vor ESD
am 12V Eingang geschützt und erwartet einen heilen Akku
(keine defekte Zelle, nicht tiefentladen).

> Wäre denn sowas wie ein LM 2676 T5,0, LT 1170 CT oder ein
> P 3596 L-5,0 passend?

LT1170 passt nicht, die anderen brauchen halt eine
Schaltung um vor Tiefentladung abzuschalten, den Eingang
dafür haben sie ja.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Ah okay, vielen Dank!

Im Grunde müsste ich an den ON/OFF des Schaltreglers nur einen ... 
Komparator(?) hängen, der bei Unterspannung ausschaltet?
Und zwischen 12V Eingang und der gesamten Schaltung noch ein 13,8 V 
Schaltregler...

von Stephan (Gast)


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Marian B. schrieb:
> Und zwischen 12V Eingang und der gesamten Schaltung noch ein 13,8 V
> Schaltregler...

Sag doch mal ein wenig zu den 12V... (also zu den exakten 
Randbedingungen)

Mit "12V" kann landläufig viel gemeint sein.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Das fertige System muss mit einer Spannung irgendwo zwischen 12 und 
maximal 20 V (unter Umständen unstabilisiert) klar kommen... Stromstärke 
steht genug zur Verfügung...

von Bernie (Gast)


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Brauchen die Bleiakkus nicht eine spezial Ladekennlinie? War da nicht 
irgendwas?

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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...

von Stephan (Gast)


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Marian B. schrieb:
> Das fertige System muss mit einer Spannung irgendwo zwischen 12 und
> maximal 20 V (unter Umständen unstabilisiert) klar kommen... Stromstärke
> steht genug zur Verfügung...

Wie wichtig sind Ladezeit / Effizienz?
Werden die 2-3A regelmäßig oder nur selten gebraucht? Mittlere 
Stromaufnahme?
Massebezug Netzteil - Akkus/Schaltung relevant der egal?

Je nachdem kommt dann Sepic mit integriertem Laderegler, Boost mit 
Längsregler, oder Invertierender Wandler raus.

Optimale Lebensdauer des Akkus oder eher vorübergehende Lösung?


Bei einfachen Anforderungen und aus der Grabbelkiste würd ich nen 
invertierenden Wandler fest dimensioniert (NE555) 20V Eingang / 10V 
Ausgang bei 1,5A Ladestrom basteln. Abschaltung wenn ca. 13.8V erreicht 
sind. Zusätzliche Ladedrossel.

Bei entladenem Akku ist der Ladestrom etwas höher, bei 10V 
Eingangsspannung dauert das Laden rund 4x so lang. Massebezug 
Versorgung/Akku ist unterschiedlich.
Bei Dauerbelastung durch die Schaltung mit 2-3A ists aber eher 
ungeeignet. Auch wenn immer schnelle Ladung notwendig ist.


Für die Akkulebensdauer ist der Tiefentladeschutz am wichtigsten. Der 
ist aber mit P-Mosfet, NPN, Z-Diode und ein paar Widerständen auch 
"vorrätig".

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Ladezeit / Effizienz ist auch nicht so wichtig, das System ist an sich 
kein portables System, es muss jedoch im Bedarfsfall wenige Minuten bis 
zu ner Stunde (ca.) bei einem Standortwechsel durchlaufen können, ohne 
an die externe Spannung (das ist so eine Art Strombus, den sich alle 
Geräte teilen, daher auch unstabilisiert etc.) angeschlossen zu sein.

Die Akkus sind also mehr Reserve und sitzen die meiste Zeit nur rum... 
Erhaltungsladung wäre dann gut, oder?

von Stefan W. (dl6dx)


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Marian B. schrieb:
> Die Akkus sind also mehr Reserve und sitzen die meiste Zeit nur rum...
> Erhaltungsladung wäre dann gut, oder?

Aus der Erinnerung (ist lange her):

Wenn man Bleiakkus im "Bereitschaftsparallelbetrieb" (also parallel zu 
einer geregelten DC-Versorgung) betreibt, muss die Zellenspannung sicher 
unterhalb der Gasungsschwelle sein. Ich erinnere mich an Werte von 2,25 
V/Zelle (also 13,5 V am 12V-Akku).

Grüße

Stefan

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Dann sollte das ja so wie hier und eins drüber < 
Beitrag "Re: Bleiakku / Laderegler und Abschaltung in einem" > gehen... glaube 
ich ;D

von Stephan (Gast)


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Marian B. schrieb:
> Dann sollte das ja so wie hier und eins drüber <
> Beitrag "Re: Bleiakku / Laderegler und Abschaltung in einem" > gehen... glaube
> ich ;D

Jein. Mal uns doch ein Schaltbild wie Du dir das jetzt vorstellst. Vor 
allem mit den jeweiligen Spannungsbereichen.

Ich würde bei Ue < 15V evtl. gar nicht laden (wenn > 1h/Tag mind. 15V 
anliegen). > einfacherer Wandler

Ich würde eine zusätzliche Diode Mosfet > Schaltregler/Schaltung 
einbauen. (Body-Diode Mosfet)

Akku-Ladung über getrennten Pfad, eher kleiner Strom. Komplette Ladung 
vielleicht erst nach ein paar Tagen.
evtl. mit StepUp 5V > 14.2V abzgl. Diode


Anmerkungen

Du hast keinen 12V-Eingang, sondern einen 12V-20V-Eingang. Das ist ein 
durchaus bedeutender Unterschied.

Du brauchst eine Ladestrombegrenzung (auch wenns der Akku aushält wird 
sonst der Schaltregler teuer).

So wie ich deinen Plan verstehe wäre die Ladung über 2 Diodenstrecken 
(1N5401 und im Mosfet integrierte) über der abhängig von Strom und 
Temperatur 1.5-3V abfallen. Du bräuchtest also eher 15-16.5V am Eingang. 
Spannungsmessung für den Regler am Akku wg. stark schwankendem 
Spannungsabfall (Zielwert 13.5V am Akku).

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