Hallo erstmal, Ich lese schon lange hier mit und habe soeben meinen ersten Schaltplan erstellt. Ich bin sicher, dass dort noch einige Denkfehler vorhanden sind und es Verbesserungsvorschläge gibt. Der eigentliche Plan ist es eine mobile Lautsprecherbox zu bauen, welche mit 4 Li-Ion Akkus versorgt wird. Diese Akkus müssen geladen und gebalanced werden. Mir ist bewusst, dass es dafür schon fertige Module zu kaufen gibt, aber diese sind eher schwer erhältlich und idr. schwer zu löten (QFN-Package). Zudem ist es auch spannend dies selbst zu entwerfen. Funktionsweise Batterymonitor: Ein Atmega 8L8 frägt über SPI die Zellspannungen ab. Diese werden von galvanisch getrennten DACs eingelesen. Die Referenzspannung hierfür wird mit einem LM4040 erzeugt. Sollten die Zellspannungen zu unterschiedlich sein, wird die Zelle mit zu hoher Ladung über einen MOSFET mit Lastwiderstand entladen. Sollte die Zellspannung unter 3,7V fallen wird die Last und auch die Zellelektronik über MOSFETS getrennt. Der Atmnega soll nur alle 10-20 sek. aufwachen, messen gegebenfalls Mosfets an/abschalten und wieder schlafen. Funktionsweise Laden: Über der Spannung welcher an einem 0,22 Ohm Widerstand abfällt wird der Ladestrom bestimmt. Mit einem DAC -> MOSFET wird der Ladestrom auf max. 1-2A begrenzt (für ~2500mAh Zellen) Die passende Spannung wird vom Netzteil geliefert ca. 17,5V, sodass an den Zellen max. 16,8V Ladespannung anliegen. Ich bin für Gedanken Anregungen etc. offen und hoffe ich habe alles richtig gemacht (Richtiges Forum?), da dies mein erster Beitrag ist. Viele Grüße Jonas Hab keine möglichkeit gefunden von LTSpice eine Vektorgrafik zu exportieren. Als Screenshot ist alles zu klein, dewegen hab ich ein Bild vom oberen und ein Bild vom unteren Bereich gemacht. Dazwischen ist alles dasselbe (Elektronik für eine Zelle)
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Hier mal ein paar Sachen die mir direkt ins Auge springen: Du verwechselst in deinem Text, als auch im Schaltplan die Begriffe ADC und DAC. Ich denke aber das du es richtig herum meinst. Die N-Kanal Mosfets als High-Side Switch (z.B. M8) werden so nicht funktionieren. Überleg dir einfach mal, auf welchem Potential Drain ist, wenn der Mosfet gegenüber R39 einen Vernachlässigbar kleinen Widerstand hat und wie groß dann deine V_GS ist. Auch bei M3 habe ich starke Zweifel, dass das so funktioniert. Das Problem ist, dass du nur steuerst, also einfach eine Spannung auf das Gate gibst, bei der du dir ein bestimmtes Ergebnis erhoffst. Sinnvoller wäre auf jeden Fall den Strom bzw. die Spannung zu regeln. Es macht in dem Zusammenhang auch Sinn den Strommesswiderstand Richtung GND zu verlegen. Mit ein paar Opamps kannst du dann deinen Regler realisieren. Der DAC dient dir dann als Referenz. Ich will dich nicht entmutigen aber LiPo Ladegeräte und Balancer sind nicht unbedingt das, womit ich an deiner Stelle anfangen würde. Da geht dein Lautsprecher nachher auch mal ganz schnell in Flammen auf. Würde dir deshalb dazu raten für dein Lautsprecherprojekt auf einen fertigen Lader und Akku zurückzugreifen und wenn du Bock auf Leistungslektronik hast, dann fang mit etwas kleinerem an, z.B. mit sowas: https://www.youtube.com/watch?v=8xX2SVcItOA Da kannst du dann Poti und Buffer gegen einen DAC eintauschen und kannst damit schonmal eine NiMH-Zelle Laden. Die gehen auch nicht so schnell in Flammen auf.
Ich setze das hiermit um. Es gibt sogar Boards, bei denen Balancer und Schutzschaltung alles auf einer Platine sind. Balancer: http://www.aliexpress.com/item/Balance-Board-for-4-Packs-14-8v-16-8v-Li-ion-18650-Battery-Charging-module/32459701092.html Schutzschaltung: http://www.aliexpress.com/item/30W-Professional-Welding-Tip-Soldering-Solder-Iron-ElectricTemperature-Gun-Heating-Pencil-Electric-Tool/32275826078.html Da muss man einen R0 umsetzen, einen 1k und 100nF dazulöten, um es auf vier Zellen umzuprogrammieren. Ladegerät: http://www.aliexpress.com/item/free-shipping-power-adapter-EU-16-8V-1A-Lithium-battery-wall-charger/32246784377.html Akku-Halter: http://www.aliexpress.com/item/2015-New-DIY-Black-Storage-Box-Holder-Case-For-4-x-18650-3-7V-Rechargeable-Batteries/32353643332.html http://www.aliexpress.com/item/4S-14-8V-Li-ion-BMS-PCM-Battery-with-Balance-Protection-Board-8A-Lithium-Battery-Protecting/32612911354.html
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Vielen Dank Christopher für deine ausführliche Antwort. Christopher J. schrieb: > Du verwechselst in deinem Text, als auch im Schaltplan die Begriffe ADC > und DAC. Ich denke aber das du es richtig herum meinst. Stimmt, hab die Bezeichnung bei den Bildern hinzugefügt und Verwechselt. Bei dem unteren Bild ist links der DAC und rechts der ADC > Die N-Kanal Mosfets als High-Side Switch (z.B. M8) werden so nicht > funktionieren. Überleg dir einfach mal, auf welchem Potential Drain ist, > wenn der Mosfet gegenüber R39 einen Vernachlässigbar kleinen Widerstand > hat und wie groß dann deine V_GS ist. Drain ist ja (über M9) an den Pluspol der Zelle angeschlossen. Also dürfte sich das Potenzial von source nicht ändern, oder? Der Mosfet bildet dann mit R39 einen Spannungsteiler, wobei Quasi die gesamte Spannung an R39 abfällt. Damit wird aber die U_DS kleiner, und der Mosfet nichtmehr leitend. Ist das so richtig, oder totaler Blödsinn? Würde es dann Sinn machen R39 vor dem M8 zu haben? > Auch bei M3 habe ich starke Zweifel, dass das so funktioniert. Das > Problem ist, dass du nur steuerst, also einfach eine Spannung auf das > Gate gibst, bei der du dir ein bestimmtes Ergebnis erhoffst. Sinnvoller > wäre auf jeden Fall den Strom bzw. die Spannung zu regeln. Es macht in > dem Zusammenhang auch Sinn den Strommesswiderstand Richtung GND zu > verlegen. Mit ein paar Opamps kannst du dann deinen Regler realisieren. > Der DAC dient dir dann als Referenz. Die Idee war, den Strom zu messen und anhand dieser Information den Ausgang am DAC zu verändern (oder eben nicht). Es geht hier ja auch nicht um eine mA genaue Regelung sondern nur darum die Akkus nicht zu überlasten. 250mA genauigkeit ist ausreichend. Damit wäre es doch auch streng genommen eine Regelung, oder. Es gibt ja eine Rückkopplung der Messgröße auf die Regelstrecke. Ich verstehe nicht ganz wozu ich die OPamps benötige. Den Strommesswiderstand nach ground zu verlegen macht natürlich Sinn, dann spare ich mir ja die Spannungsteiler. > Ich will dich nicht entmutigen aber LiPo Ladegeräte und Balancer sind > nicht unbedingt das, womit ich an deiner Stelle anfangen würde. Da geht > dein Lautsprecher nachher auch mal ganz schnell in Flammen auf. Ich würde das ganze vorher schon auf Herz und Nieren prüfen. Es geht auch nicht nur um die Lautsprecher, sondern auch darum Theorie von der FH mal an einem eigenem Projekt auszuprobieren. Das Problem dabei ist, dass man wenig über zusammenhänge lernt, sondern meistens alle Bauteile nur isoliert betrachtet. Zudem ist mein Studiengang sehr allgemein (Physikalische Technik) weswegen ich alles n bisschen kann und nichts richtig :D > Würde dir deshalb dazu raten für dein Lautsprecherprojekt auf einen > fertigen Lader und Akku zurückzugreifen und wenn du Bock auf > Leistungslektronik hast, dann fang mit etwas kleinerem an, z.B. mit > sowas: > https://www.youtube.com/watch?v=8xX2SVcItOA > > Da kannst du dann Poti und Buffer gegen einen DAC eintauschen und kannst > damit schonmal eine NiMH-Zelle Laden. Die gehen auch nicht so schnell in > Flammen auf. Vielleicht werde ich am Ende tatsächlich auf ein fertiges Modul zurückgreifen, wenn sich das als zu kompliziert herrausstellt. Aber eigentlich war der Gedanke, das der Hauptteil an diesem Projekt beim Entwurf ist und nicht beim zusammenlöten. Vor allem die Kombination aus analoger und digitaler Elektrotechnik ist dabei für mich interessant. Ich habe dafür auch Zugriff auf ein Oszi und normale Elektronikausstattung. @Dirk Die Website und die Module behalte ich auf jedenfall im Kopf. Das ist mitsicherheit eine schnelle und einfache Lösung. Ich habe auch ein Modellbau Ladegerät welches ich verwenden könnte. Ich möchte die Schaltung dafür aber eigentlich selbst entwerfen (wollen kann man ja viel :D). Viele Grüße, Jonas
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