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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LiPo laden und belasten gleichzeitig per TP4056


Autor: Alfred S. (hood)
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Hallo zusammen!

Es geht um das TP4056 Board:
http://www.watterott.com/de/TP4056-Micro-USB-5V-1A...

Dort steht "Important! Disconnect load when charging" - Warum? Ist das 
wegen dem zusätzlich verbauten Protection Circuit?
Eigentlich sollte laden des Akkus und der Betrieb einer Last 
gleichzeitig möglich sein!?
Siehe Bild im Anhang -> Die angeschlossene Schaltung wird von dem 5V 
Step Up versorgt, welcher an den TP4056 angeschlossen ist.

Danke!

Autor: H.Joachim S. (crazyhorse)
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Alfred S. schrieb:
> Eigentlich sollte laden des Akkus und der Betrieb einer Last
> gleichzeitig möglich sein!?

Warum?
Wenn es extra da steht, wird es auch irgendeinen Sinn haben.
Willst du verstehen, warum man das nicht tun sollte oder willst du die 
Absolution, das es trotzdem machbar ist?
Ich kenn das Teil nicht, es könnte aber z.b. sein, dass der ne 
Ladungsbilanzierung macht (die käme dann durcheinander) oder einfach nur 
die Ladestromregelung nicht mehr korrekt funktioniert. Ich würde es 
lassen, wenn es nicht nur erwähnt, sondern extra als "important" 
gekennzeichnet wird.

Autor: Georg G. (df2au)
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Das Ladeende wird erkannt, wenn der Strom unter 10% des Maximalwertes 
liegt und in der Float-Phase die Endspannung erreicht wurde (siehe 
Datenblatt des Lade ICs). Wenn du eine Last dran hast, wird der Strom 
abhängig von der Last zu hoch sein, um ein Ladeende zu signalisieren. 
Allerdings würde der Schutz IC dann ggfs zu Hilfe kommen und abschalten.
Lies beide Datenblätter, die Situation ist etwas "speziell".

Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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Alfred S. schrieb:
> Dort steht "Important! Disconnect load when charging" - Warum? Ist das
> wegen dem zusätzlich verbauten Protection Circuit?

Nein. Das ist nur die übliche Paranoia.

> Eigentlich sollte laden des Akkus und der Betrieb einer Last
> gleichzeitig möglich sein!?

Ist es auch. Allerdings wird es für den Ladecontroller schwierig bis 
unmöglich, das Ladeende zu erkennen. Das gilt insbesondere für Lasten 
mit stark schwankendem Stromverbrauch. Im Extremfall kann z.B. der 
Ladecontroller durch einen Last-Impuls in einen neuen Ladezyklus 
geschickt werden, obwohl der Akku noch fast voll ist.

Wie ein Vorredner schon sagte: Li-Ion/LiPo Laderegler erkennen "Akku 
voll" wenn der Ladestrom auf einen bestimmten Bruchteil des Maximalwerts 
gefallen ist - beim TP4056 sind das 10%. Wenn du eine Last angeschlossen 
hast, die eben jenen Strom zieht, dann wird die Ladung nie beendet. Ob 
das schlimm ist, oder nur "schlimm" läßt sich erst mal nicht sagen.

Autor: Alfred S. (hood)
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H.Joachim S. schrieb:
> Willst du verstehen, warum man das nicht tun sollte oder willst du die
> Absolution, das es trotzdem machbar ist?

Ich würde gerne verstehen warum das nicht möglich sein sollte - 
Ladungsbilanzierung / Ladestromregelung durcheinanderbringen sind eine 
Erklärung.

Vielen Dank für die Ausführungen, ihr habt mir damit sehr geholfen!

Autor: Benjamin F. (Firma: Privat) (batterist)
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Ich würde hier verschiedene Arbeitspunkte genauer ansehen.

-Der Lederegler ist von Haus aus auf 1000mA voreingestellt. Per 
Widerstand.

Nehmen wir mal an das sei präzise...

-Ladeende ist bei 4,2V wenn der Strom unter 100mA sinkt.


Was kann also passieren?

1) Laststrom unter 100mA. Dabei wird der Akku mit mindestens 900mA 
geladen, die Last zieht höchstens 100mA. Die Akkuspannung steigt und der 
Ladestrom des Akkus sinkt auf nahezu Null. Der Laststrom und damit der 
Gesamtstrom liegt unter 100mA und der Laderegler beendet die Ladung.

Wenn die Last dann die Akkuspannung unter 4,0V fallen lässt, wird erneut 
geladen, das heisst der Laderegler übernimmt den Laststrom und lädt den 
Akku.

2)Laststrom größer 100mA aber kleiner 1000mA. Dabei wird der Akku 
geladen aber nur mit der Differenz aus 1000mA-Laststrom. Wegen der 
Strombegrenzung wird also der Ladestrom mit steigendem Laststrom 
kleiner. Da der Laststrom größer als 100mA ist, kann auch bei voll 
geladenem Akku und 4,2V Akkuspannung keine Abschaltung erfolgen. Der 
Regler wähnt sich noch immer in der Float-Phase und versorgt die Last 
weiter.

Der Akku wird stets an der oberen Spannungsgrenze gehalten. Das verkürzt 
die Lebensdauer.

3) Laststrom größer 1000mA. Da der Regler nur 1000mA liefert muss die 
Diffrenz aus Laststrom-1000mA aus dem Akku kommen. Dessen Spannung sinkt 
dabei da er entladen wird.

Fällt die Akkuspannung dabei unter 3V, so reduziert dr TP4056 den Strom 
auf wimre 100mA. Der Akku wird dann um so schneller entladen. Ob der 
TP4056 bei Unterschreiten einer weiteren unteren Grenzspannung irgendwas 
tut ist mir unbekannt. Ist aber auch egal denn ein dauerhafter Betrieb 
ist so ohnehin nicht möglich. Man hätte nur einen "Reglerunterstützten 
Akubetrieb".

Fazit:

Sofern die Last weniger Strom zieht als der Regler liefert steht einem 
Betrieb nichts im Wege.

Dem TP4056 sollte allerdings ein kleiner Kühlkörper aufgeklebt werden da 
er gegebenenfalls oft und lange am 1000mA Limit betrieben wird. 
Ausserdem sollten die 5V Eingangsspannung nicht wesentlich überschritten 
werden um Verluste im TP4056 zu minimieren

: Bearbeitet durch User
Autor: Dirk K. (dekoepi)
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Ergänzung: Auf dem Board sitzt ein DW01 mit 8205. Das heißt, unter 3,0V 
kappt der via Discharge-FET die Last. Die Spannung dürfte sich dann 
durch Laden mit 1A sehr schnell erholen, der FET leitet wieder, ... 
könnte also ungewollt schwingen.

Autor: Manfred (Gast)
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Benjamin F. schrieb:
> Ich würde hier verschiedene Arbeitspunkte genauer ansehen.

Genau das ist die Kernaussage - ich kenne ein kommerzielles Gerät, wo 
Laden und Betrieb gleichzeitig stattfinden. Da ist ein STC4054 drin, der 
sich parktisch wie der TP4056 verhält. Die Schutzschaltung befindet sich 
im Akku.

Vom Grundsatz her hätte ich keine Bedenken, Laden und Last gleichzeitig 
zu machen - wenn die Betriebsbedingungen insgesamt passen.

Von daher weder ein pauschales Nein noch ein Ja, solange Akkutyp und 
Lastprofil nicht bekannt sind.

Autor: Georg G. (df2au)
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Manfred schrieb:
> Die Schutzschaltung

Man sollte unterscheiden zwischen Schutzschaltung und Ladebegrenzung.
Das ist etwa wie Nennwert und Grenzwert im Datenblatt. Wenn ich den Akku 
permanent mit der Ladeendspannung der Schutzschaltung belaste, geht das 
stark in die Lebensdauer ein. Die Ladebegrenzung setzt vorher ein.

Autor: Manfred (Gast)
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Georg G. schrieb:
> Manfred schrieb:
>> Die Schutzschaltung
> Man sollte unterscheiden zwischen Schutzschaltung und Ladebegrenzung.

Schutzschaltung = Schutz gegen explodieren: Also abschalten, wenn die 
4,2V deutlich überschritten werden, wenn zuviel Strom fließt, wenn 
Spannung unterhalb der Entladegrenze.

> Das ist etwa wie Nennwert und Grenzwert im Datenblatt. Wenn ich den Akku
> permanent mit der Ladeendspannung der Schutzschaltung belaste, geht das
> stark in die Lebensdauer ein. Die Ladebegrenzung setzt vorher ein.

Das ist mir bekannt, aber gut, dass Du es in Erinnerung bringst. 
Li-Akkus permanent auf Ladeendspannung zu halten bringt die relativ 
zügig ans Ende.

Der TP4056 schaltet ab, allerdings habe ich dessen Hysterese nicht 
untersucht. Für eine Erhaltungsladung, oder nennen wir es 
Bereitschafts-Parallelbetrieb, würde ich eine Endspannung knapp unter 
4,0V anstreben.

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