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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsregelung mit hohen Strömen


Autor: Hans (Gast)
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Guten Tag,

meine Ausgangslage ist wie folgt: Ich habe einen Generator, der etwa 20A 
und 28V liefert. Damit möchte ich 4 Batterien (jeweils 5Ah) laden 
können. Ein Mikrocontroller überwacht stets Strom, Spannung und 
Temperatur der Batterie und soll gemäß CCCV-Verfahren nachher den 
Ladevorgang umsetzen.

Dafür müssen sowohl die Spannung (20V-25V) und der Strom 
(sicherheitshalber 5A pro Batterie) für jede Batterie einzeln geregelt 
werden. Nachdem ich mich zwei Tage durch das Internet gesucht habe, 
glüht mir jetzt aber eher der Kopf.

Die Spannungsregelung hatte ich in Form eines StepDown-Wandlers gedacht, 
welcher über eine PWM gesteuert wird. Sämtliche Schaltungen mit OPV's, 
Komparatoren etc. würden den hohen Strom nicht aushalten und abrauchen, 
oder? Leider bin ich bei der Suche nach einem passenden Wandler bisher 
auf Farnell abgestorben. Ist diese Art der Spannungsregelung gut 
gewählt, was wäre evtl. besser und habt ihr Bauteilvorschläge?

Bei der Stromregelung habe ich dann komplett den Überblick verloren. 
Erst kam mir in den Sinn, das Ganze über einen MOSFET o.Ä. zu 
realisieren. Allerdings habe ich des Öfteren gelesen, dass diese 
Variante wohl mehr schlecht als recht funktioniert. Wäre eine Regelung 
über den Wandler möglich? Welche sinnvollen Alternativen gäbe es noch?

Ich hoffe, ihr könnt mir einen kleinen Denkanstoß oder Stichworte zur 
Lösung geben könnt, da ich übertrieben gesagt im Moment nicht weiß wo 
oben und unten ist und eine Richtung brauche.

Vielen Dank schonmal!

Grüße,
Hans

Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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Hans schrieb:
> meine Ausgangslage ist wie folgt: Ich habe einen Generator, der etwa 20A
> und 28V liefert. Damit möchte ich 4 Batterien (jeweils 5Ah) laden
>
> Dafür müssen sowohl die Spannung (20V-25V) und der Strom
> (sicherheitshalber 5A pro Batterie) für jede Batterie

Was sind das für Akkus, daß du sie mit C/1h laden kannst? Je schneller 
man einen Akku lädt, desto weniger Zyklen überlebt er.

> Die Spannungsregelung hatte ich in Form eines StepDown-Wandlers gedacht,
> welcher über eine PWM gesteuert wird. Sämtliche Schaltungen mit OPV's,
> Komparatoren etc. würden den hohen Strom nicht aushalten und abrauchen,
> oder?

Oder.

Der OPV oder Komparator (sinnvoller: PWM-Controller) muß den Strom ja 
nicht selber aushalten, sondern steuert (über einen Treiber) die 
Leistungsbauteile (MOSFET, Transistoren). Und letztere muß man dann 
natürlich entsprechend den Spannungen und Strömen auslegen, die im 
Betrieb auftreten.

> Ich hoffe, ihr könnt mir einen kleinen Denkanstoß oder Stichworte
> zur Lösung geben könnt

Angesichts der Fragen die du stellst: so etwas kannst du auf absehbare 
Zeit nicht selber bauen. Kauf etwas fertiges.

Autor: Hans (Gast)
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Axel S. schrieb:

> Was sind das für Akkus, daß du sie mit C/1h laden kannst? Je schneller
> man einen Akku lädt, desto weniger Zyklen überlebt er.

Da kam schon der Fehlerteufel. Es sind eigentlich 7Ah-Baterrien :)

Axel S. schrieb:
> Der OPV oder Komparator (sinnvoller: PWM-Controller) muß den Strom ja
> nicht selber aushalten, sondern steuert (über einen Treiber) die
> Leistungsbauteile (MOSFET, Transistoren). Und letztere muß man dann
> natürlich entsprechend den Spannungen und Strömen auslegen, die im
> Betrieb auftreten.

Dankeschön, das hat mir deutlich weiter geholfen!

Ja, ich kann nicht nicht behaupten, wirklich Ahnung von Elektronik zu 
haben. Aber ich stelle mir gern neue Herausforderungen, auch wenn das 
unter Umständen dauern könnte. Was wären das dann für fertige Bauteile, 
die dir vorschweben? Meinst du normale Ladegeräte?

Gruß,
Hans

Autor: MaWin (Gast)
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Hans schrieb:
> Ich habe einen Generator, der etwa 20A
> und 28V liefert. Damit möchte ich 4 Batterien (jeweils 5Ah) laden
> können. Ein Mikrocontroller überwacht stets Strom, Spannung und
> Temperatur der Batterie und soll gemäß CCCV-Verfahren nachher den
> Ladevorgang umsetzen.
>
> Dafür müssen sowohl die Spannung (20V-25V) und der Strom
> (sicherheitshalber 5A pro Batterie) für jede Batterie einzeln geregelt
> werden. Nachdem ich mich zwei Tage durch das Internet gesucht habe,
> glüht mir jetzt aber eher der Kopf.

Es ist halt einfach eine idiotische Anforderung, 4 Akkus getrennt laden 
zu wollen-

Deine 28V und 20A sind weniger als eine LKW-Lichtmaschine, aber die 
regelt durch Regelung der Rotorwicklung weil sie dort einen weit 
geringeren Strom als den Laststrom regeln muss. Davon könnte man sich 
das sinnvolle Funktionsprinzip abgucken, wenn man sich die sinnvolle 
Lösung nicht durch solche idiotische Vorgaben zunichts machen würde wie 
du.

Natürlich kann man 4 Akkus aus 20A gesmt mit jeweils 5A laden, das ist 
kein besonders hoher Strom, trotzdem nutzt man eher nicht einem Regler 
mit eingebauten Schalttransistoren sondern externen Transistoren, und 
wenn man CCCV regeln passt gut der TL494.

Autor: Tom H. (toemchen)
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Nochmal zu den Batterien (eigentlich genauer: Akkus).
Das sind 4x  24V 7Ah Bleiakkus? Also eigentlich 8 Stück, weil je zwei in 
Serie?
Oder sind es nur 4x  12V 7Ah?

Im ersteren Fall würde ich gar keine Step-Down verwenden, 28V reicht ja 
gerade so um die vollzukriegen.
Im zweiteren Fall wäre Step-Down wohl vernünftig.

Wie immer:
Was ist das Endziel?
Willst Du die Akkus wirklich einzeln behandeln und einzeln als geladen 
entnehmen bzw.getrennt entladen?
Oder stehen Dir nur diese 4 Akkus einfach zuer verfügung und Du möchtest 
sie in ihrer gesamtheit als Speicher verwenden? Dann könnte man über 
fest seriell oder parallel schalten nachdenken.
Obwohl das "einzeln behandeln trotz gemeinschaftlicher 
Stromversorgungs-Aufgabe" seinen Reiz hat, z.B. schwachmatische im 
Verbund erkennen...

Nochwas zum Strom:
Man hört zwar immer wieder, daß man in einen leeren Bleiakku nahezu 
beliebigen Ladestrom hineinrauschen lassen kann. Andererseits schreiben 
die Hersteller schon einen Maximalstrom drauf, und bei 7Ah meine ich 
noch nicht mehr als 4,88A oder sowas gelesen zu haben - kann mich auch 
irren und es ist noch weniger.
Bei 12V-Akkus würdest Du aus den zur Verfügung stehenden 28V 20A per 
Step-Down auch noch wesentlich mehr Ladestrom machen. Da wäre dann 
wirklich begrenzen/regeln angesagt.

PS. Warum muß man immer gleich "idiotisch" schreiben?

: Bearbeitet durch User
Autor: Harald W. (wilhelms)
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Hans schrieb:

> Bei der Stromregelung habe ich dann komplett den Überblick verloren.
> Erst kam mir in den Sinn, das Ganze über einen MOSFET o.Ä. zu
> realisieren. Allerdings habe ich des Öfteren gelesen, dass diese
> Variante wohl mehr schlecht als recht funktioniert.

Dann nimm doch bipolare Transistoren.

Autor: Stefanus F. (stefanus)
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Bei Ebay und Amazon werden für wenige Euro Schaltregler mit 
einstellbarer Spannungs- und Strombegrenzung angeboten. Schau da mal 
nach.

Ansonsten fällt mir spontan der LM2576-ADJ ein. Da kannst du über einen 
Spannungsteiler die Ausgangsspannung festlegen und der Strom wird (je 
nach Hersteller) auf 5 bis 8 A begrenzt. Das passt doch, oder nicht?

: Bearbeitet durch User
Autor: Stefanus F. (stefanus)
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Heise empfiehlt da auch was: 
http://www.heise.de/make/artikel/Chinakracher-3044557.html

"Wer mehr als 3A Ausgangsstrom benötigt, sollte sich Module mit dem IC 
XL4001 oder dem XL4005 anschauen. Letzterer arbeitet mit einer 
Schaltfrequenz 300 kHz und liefert bis zu 5A Strom. "

: Bearbeitet durch User
Autor: tmomas (Gast)
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Hans schrieb:
> Ich habe einen Generator, der etwa 20A
> und 28V liefert.

Was für ein Generator ist das?

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