Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 2S LiPo-Lader günstig selbst bauen


von Fritz F. (fritz-net)


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Hallo alle miteinander!

Ich weiß, dass es hier schon dutzende Beiträge dazu gab. Nur leider 
haben mir diese nicht soweit geholfen wie ich mir erhofft hatte.

Mein Ziel wäre es einen möglich günstigen Lader für meine eigene 
Schaltung zu bauen. (standalone arduino mit atmega168/atmega328)

Ich suche nach einem günstigen IC der nicht allzu schwer in 
Österreich/Deutschland zu bekommen ist mit dem ich einen 2S LiPo laden 
kann.

Die meisten ICs die ich gefunden habe sind leider bis auf den MAX1811 
nicht auf Reichelt zu finden. Und dieser ist "relativ" teuer und nur für 
eine Zelle. Weiters gibt es das Problem dass ich diesen IC 
wahrscheinlich nicht verlöten kann - viel zu klein für die 
Lochrasterplatinen.

Auch eine Schaltung ohne spezifischer ICs die den atmega(Arduino) 
benutzen wären interessant da ich diesen sowieso nicht voll ausnutze. 
Falls das möglich ist.

Wäre es auch möglich 2 MAX1811 zu verwenden um beide Zellen einzeln zu 
laden über den Balancer Anschluss oder ist das nicht möglich? Alternativ 
wäre es auch möglich einen MAX1811 mit Relais zu verwenden und beide 
Zellen nacheinander zu laden, richtig?

Beim Laden spielt Zeit für mich nicht die große Rolle sondern eher 
Sicherheit und Preis da ich mehrere gerne bauen würde. Auch wenn der 
Akku nur zu 90% voll ist, wäre das kein Problem - Sicherheit geht vor

Toll wäre es wenn ich das ganze mit den 5V USB Adaptern für die 
Steckdose bewerkstelligen kann, da es sich aber um einen 2S handelt kann 
ich mir vorstellen, dass dann nur jeweils eine Zelle geladen werden 
kann. Auch mit 12Volt kann ich sehr gut leben da ich auch hier zu 
Netzteilen gelange.

Außerdem wollte ich noch fragen ob es möglich ist den atmega auch beim 
Laden nicht vom Strom zu trennen. Relai vor Fixspannungsregler das 
Spannungsquelle umschaltet oder entsteht hier eine Unterbrechung die den 
Atmega neu starten lässt?

Ich hoffe ich konnte mein Problem verständlich schildern. Über 
hilfreiche Antworten und Informative Links würde ich mich freuen

lg
Fritz

von MaWin (Gast)


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2S (ohne Schutzschaltung) aus 12V zu laden ist einfach wenn man darauf 
verzichtet am Ladeende mit der Stromaufnahme runter zu gehen.
Einfach je einen TL431B auf 4.2V programmiert parallel zu jeder Zelle 
und ein 56 Ohm Vorwiderstand an 12V der den Ladestrom auf unter 100mA 
(wegen den TL431) begrenzt wenn die Akkus voll sind.
Es muss ein TL431B sein, nur der ist genau genug, und mindestens 0.5% 
Widerstände, es sei denn du rechnest so dass auch die grösste Toleranz 
nicht über 4.2V erzeugt, das kann dann aber zu nicht ganz vollen Akkus 
führen.
Willst du mehr als 100mA Ladestrom, kann man den TL431 mit einem 
externen Transistor verstärken.

von Fritz F. (fritz-net)


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Danke für deine Hilfe. Ich hab mich mal an einem Schaltplan versucht, 
wohl Angemerkt, dass dies mein erster ist.

Für die Widerstände habe ich folgende Gleichung gefunden um zu 4,1Volt 
zu kommen.

Vout = (1 + R1/R2) * Vref
4,1 = (1 + R1/R2) * 2,5
4,1/2,5 = 1 + R1/R2
(4,1/2,5)-1 = R1/R2
R1/R2 = 0,64

Ich bin mir jetzt nicht sicher ob ich die Widerstände richtig gewählt 
habe. 300Ω und 470Ω sind E24 Wiederstände die passen müssten oder?

Könntest du dir bitte meinen Schaltplan anschauen ob ich den so richtig 
gemacht hab. Ich bin mir wegen der Verbindung von R3 und R4 zu Vcc und 
Ground nicht sicher.

Außerdem ist mir nicht ganz klar wie das funktioniert dass der Akku 
nicht überladen wird, wenn ich durchgehend 4,1V anliegen hab. Man muss 
ja zuerst mit steigenden Volt laden und wie das funktioniert dass die 
Ladung dann aufhört und nicht mit 100mA weiter macht (letzte Phase wo 
die Ampere ja sinken müssen). Das mit den Volt kann ich mir vorstellen - 
der Akku zieht die Volt ja runter, richtig?

Danke erstmal für die Hilfe

von MaWin (Gast)


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So wäre der Schaltplan richtig.

Mit einem TL431 (normale Genauigkeit) kommst du durch deine (angenommen 
1%)Widerstände 470/300 wirklich maximal auf akzeptable 4.21V aber 
minimal auf 3.97V, es könnte also sein, daß der LiIOn nicht ganz voll 
wird sondern 20 Prozent an Ladung fehlen.

von MaWin (Gast)


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Achsoja: 470/300 sind schon reichlich niederohmig, wenn du die nicht mit 
dem Ladegerät abklemmst, entladen die den Akku ruck-zuck. 47k/30k würde 
auch gehen, die Abweichung läge unter 0.05V.

von L. P. (lpg)


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Hi, um welche LiPo's habdelt es sich?
Sind das Akkus im Stahlbecher (z.B.: 18650er) oder welche in 
"Teesackerl" ausführung?
Gibts eine Typenbezeichnung?

lg

von Fritz F. (fritz-net)


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Danke für die Aufklärung, habe jetzt die höheren Widerstände gewählt und 
den Schaltplan berichtigt.

Die 20% sind mir nicht so wichtig, die Steuerung wird nur selten nicht 
mit Netzspannung funktionieren müssen. Sicherheitstechnisch dürfte es 
jetzt unproblematisch sein, oder? Schadet es den Akkus wenn sie NIE voll 
geladen werden? Ist es Sinnvoll den Widerstände mit dem Multimeter auf 
Genauigkeit zu prüfen oder reicht ein normales Multimeter dazu sowieso 
nicht aus?

Ich werde wahrscheinlich chinesische extra billig 350mA Teebeutel 
verwenden - das wären dann 280mA. Welche ich wirklich verwenden werde 
ist noch nicht klar. Die Schaltung sollte doch sowieso mit allen 2S LiPo 
funktionieren die einen Ladestrom von 100mA vertragen und mit einer 
Ladespannung bis zu 4,2V nicht 4,1V.

Welchen Transistor würde es sich empfehlen zu verwenden um mit ca 300mA 
Laden zu können? Gäbe es auch eine Möglichkeit die Stromstärke beim 
erreichen der 4,2V zu reduzieren um so die letzten paar % des Akku zu 
füllen? Mit dem Atmega möchte ich sowieso die Spannung überwachen.

Ist es sinnvoll den Akku mit einem Relai vom "Ladegerät" zu trennen? 
Gibt es günstigere alternativen zum Relai? Muss ich den Akku nicht 
sowieso beim erreichen der 4,2V trennen?

von L. P. (lpg)


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Fritz Fährmann schrieb:
> Ist es Sinnvoll den Widerstände mit dem Multimeter auf
> Genauigkeit zu prüfen oder reicht ein normales Multimeter dazu sowieso
> nicht aus?

Was ist für dich ein normales MM?

Aber ja, in diesem Fall kann man die Widerstände vor dem einlöten 
durchmessen und sich den "Besten" heraussuchen.

Fritz Fährmann schrieb:
> wahrscheinlich chinesische extra billig 350mA Teebeutel
> verwenden

Ich hoffe für dich, dass sie dir nicht um die Ohren fliegen. Diese 
Teesackerl LiPo's halten generell nicht wirklich was aus. Mechnaisch 
sowie elektronische Fehlbehandlung. Lithium und Sauerstoff sind keine 
guten Zeitgenossen.

Fritz Fährmann schrieb:
> Welchen Transistor würde es sich empfehlen zu verwenden um mit ca 300mA
> Laden zu können?

Um was zu tun? Einschalten? Umschalten? Abschalten?

Bei 300mA geht z.B. ein BC817, 2N2222. (NPN)

Fritz Fährmann schrieb:
> Mit dem Atmega möchte ich sowieso die Spannung überwachen

Das ist eine gute Idee! :)

Fritz Fährmann schrieb:
> Ist es sinnvoll den Akku mit einem Relai vom "Ladegerät" zu trennen?
> Gibt es günstigere alternativen zum Relai? Muss ich den Akku nicht
> sowieso beim erreichen der 4,2V trennen?

1. Es heißt "Relais" ;)
2. Ja, wenn du das Ganze mit dem uC überwachst, kannst du die 
"Ladeelektronik" einfach vom Akku trennen. Dadurch kann das gefährliche 
Überladen verhindert werden.

Lg

von Fritz F. (fritz-net)


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> Was ist für dich ein normales MM?

Keine Ahnung, so eines wie ich zu Hause von meinem Vater ausgeborgt 
habe. Kann Ω messen, weiß aber nicht wie genau. Ich glaube Google wird 
mein freund sein (habe es es leider gerade nicht zur Hand).

> Ich hoffe für dich, dass sie dir nicht um die Ohren fliegen. Diese
> Teesackerl LiPo's halten generell nicht wirklich was aus. Mechnaisch
> sowie elektronische Fehlbehandlung. Lithium und Sauerstoff sind keine
> guten Zeitgenossen.

Mechanisch mach ich mir keine Sorgen, nur wegen meiner Ladeschaltung. 
Sollte aber nichts passieren können wenn ich den Akku trenne wenn eine 
Zelle zu den kritischen 4,2V kommt.

> Um was zu tun? Einschalten? Umschalten? Abschalten?
>
> Bei 300mA geht z.B. ein BC817, 2N2222. (NPN)

Alles ;) Nein, das Laden beschleunigen - kann nicht wirklich Schaden 
denke ich mir. Zwischen Akku und Netzversorgung wechseln (wenn Netz weg 
dann Gerät wieder mit Akku versorgen). Das Laden unterbinden bis der 
Akku es wieder notwendig hat.

Gibt es für Transistoren eine Art Nachschlagewerk oder weiß man das 
einfach? Ich kenn noch nicht mal richtig den Unterschied zwischen NPN 
und PNP :(

Worin besteht zwischen den Transistoren eigentlich der unterschied? Beim 
2N2222 ( http://www.reichelt.de/?ACTION=446&PROVID=2690&SEARCH=2N2222 ) 
gibt es 3 Einträge wobei 2 um einiges mehr kosten. Ist das nur die 
Bauform die das Ausmacht? Die zwei im TO-18 Gehäuse haben 
unterschiedliche V schon klar, aber der im SOT-23 Gehäuse kann doch das 
gleiche ...

Und beim BC817 ( 
http://www.reichelt.de/?ACTION=446&PROVID=2690&SEARCH=BC817 ) sind 
sowieso alle gleich bis auf den letzten der kann 1A

Laden die mir nicht dann mit 500mA, 800mA bzw 1A wenn ich die verwende?

> 1. Es heißt "Relais" ;)
Mein Rechtschreib-Plugin hat es mir sogar angezeigt sehe ich jetzt, aber 
ich dürfte das nicht mitbekommen haben. Danke, ich hoffe ich merks mir


> 2. Ja, wenn du das Ganze mit dem uC überwachst, kannst du die
> "Ladeelektronik" einfach vom Akku trennen. Dadurch kann das gefährliche
> Überladen verhindert werden.

Können oder sollen/müssen?
Gibt es eine einfache Möglichkeit die Stromstärke von 300mA auf 0.1C zu 
senken und dann erst das Laden zu beenden oder ist die Schaltung dafür 
(zu) kompliziert?

Danke, hilft mir viel weiter. Bin sehr gespannt wie mein 
"Bomben"ladegerät wird.

von Fritz F. (fritz-net)


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Ich hab jetzt meinen Schaltplan erweitert, ist das so richtig? Bei einer 
Verbindung bin ich mir nicht sicher.

Weiters ist mir jetzt auch nicht klar ob die Ladung jetzt mit 800mA von 
statten geht, weil der Transistor ja diese Stromstärke hat.

Wünsch euch einen schönen Sonntag Abend

von holger (Gast)


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>Ich hab jetzt meinen Schaltplan erweitert, ist das so richtig?

Nein.

>Weiters ist mir jetzt auch nicht klar ob die Ladung jetzt mit 800mA von
>statten geht, weil der Transistor ja diese Stromstärke hat.

Ein Transistor hat keine Stromstärke. Solange du das nicht
begriffen hast bau dir besser kein eigenes Ladegerät.

von Fritz F. (fritz-net)


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holger schrieb:
>>Ich hab jetzt meinen Schaltplan erweitert, ist das so richtig?
>
> Nein.

Was passt nicht? Eh das Angezeichnete?


>>Weiters ist mir jetzt auch nicht klar ob die Ladung jetzt mit 800mA von
>>statten geht, weil der Transistor ja diese Stromstärke hat.
>
> Ein Transistor hat keine Stromstärke. Solange du das nicht
> begriffen hast bau dir besser kein eigenes Ladegerät.

Tut mir Leid ich bin ein Leihe ich kenn einfach nicht den richtigen 
Begriff (Collector Current Continuous), aber ich denke du weißt was ich 
meine ;)

Ich will nur wissen mit wie viel mA der Akku dann geladen wird, weil 
800mA sind doch zu viel (ca. 2C )

lg

von Fritz F. (fritz-net)


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Jetzt hab ich mal erkannt dass die Transistoren auf der falschen "Seite" 
sind. NPN schaltet man doch immer gegen Masse.
Sicher bin ich mir mit der ganzen Schaltung sowieso noch nicht.

Kann ich nicht jetzt durch die Transistoren beim erreichen der 4,2V 
Ladespannung die Stromstärke von 1C auf 0.1C mit PWM verringern und dann 
abschalten?

Schönen Montag Abend
Fritz

von holger (Gast)


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>Sicher bin ich mir mit der ganzen Schaltung sowieso noch nicht.

Genau so ein Schrott wie die erste Schaltung.

von MaWin (Gast)


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> Jetzt hab ich mal erkannt dass die Transistoren auf der falschen
> "Seite" sind.

Nein.

Es kann doch nicht so schwierig sein,
Figure 24. High-Current Shunt Regulator
aus dem Datenblatt unfallfrei abzuzeichnen.

R1 muss dann natürlich auch mehr Strom durchlassen,
wenn man die Schaltung schon verstärkt.

von Fritz F. (fritz-net)


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holger schrieb:
>>Sicher bin ich mir mit der ganzen Schaltung sowieso noch nicht.
>
> Genau so ein Schrott wie die erste Schaltung.

Danke für den Tipp ;)


MaWin schrieb:
>> Jetzt hab ich mal erkannt dass die Transistoren auf der falschen
>> "Seite" sind.
>
> Nein.
>
> Es kann doch nicht so schwierig sein,
> Figure 24. High-Current Shunt Regulator
> aus dem Datenblatt unfallfrei abzuzeichnen.

Ist das dort nicht ein PNP Transistor? Wusste nicht dass im Datenblatt 
Schaltungen abgebildet sind. Ich habe wenn dann meistens nur die 
Datenblätter hier in Wiki angeschaut und dort war die Schaltung auch 
nicht drinnen.
Meine Elektronikerfahrung beschränkt sich leider noch auf löten, ein 
paar Schalter und Lampen im Haus anschließen und LEDs mit dem Arduino 
blinken lassen ...

> R1 muss dann natürlich auch mehr Strom durchlassen,
> wenn man die Schaltung schon verstärkt.

Ist die Berechnung richtig?

U=R*I
4,2V = R * 0,8A
4,2V/0,8A = 5,25Ω

=>5,1Ω

Kürzt man den Wert des Wiederstandes eh so(5R1) ab wie ich das gemacht 
habe? bei kΩ ist es mir klar da wär es z.b 4k7

Danke für deine Hilfestellung, gute Nacht


EDIT: Mit 0,8A rechnen ist auch ein Blödsinn weil das um einiges zu viel 
ist für den Akku

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