Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schutzschaltung (auch gegen Verpolung) für 18650 ohne eingebaute Protection


von Tobias M. (twam) Flattr this


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Hallo allerseits,

Für verschiedene Projekte möchte ich gerne 18650 LiPos verwenden. Da ich 
den angegeben Kapazitäten und Schutzschaltungen 'günstiger' Batterie 
nicht traue, will ich gerne Marken Zellen von Samsung, LG, ... etc. 
einsetzen. Diese haben meist jedoch keine integrierte Schutzschaltung, 
so dass ich diese selbst einbauen muss.

Man findet hier allerlei ICs von den üblichen Herstellern, aber die 
meisten scheinen hauptsächlich gegen Unter/Überspannung und zu größe 
Ströme abzusichern, aber ein Verpolungsschutz der Batterie wird meist 
nicht in Betracht bezogen. Wenn ich aber eine Halterung für eine 18650 
Batterie vorsehe, sehe ich Verpolung durchaus als ein Problem an.

Ich habe den AP9214L von Diodes Incorporated gefunden (Datenblatt: 
www.diodes.com/downloads/10300), der erwähnt zwar polarity reversing, 
aber mir ist nicht ganz klar, ob er das wirklich auch verhindert oder 
nur nicht sofort kaputt geht.

Vielleicht hat jemand den AP9214L schon mal verwendet und kann dazu was 
sagen oder hat jemand eine andere gute Lösung für Verpolungschutz?

Tobias

: Verschoben durch User
von Christopher J. (christopher_j23)


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Ein p-Kanal Mosfet in der positiven Versorgungsleitung ist die 
einfachste Methode gegen eine Verpolung abzusichern, egal von welcher 
Spannungsquelle. Für die entsprechende Beschaltung einfach mal nach "p 
channel mosfet reverse polarity protection" googlen.

von Stefan F. (Gast)


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Ein Verpolungsschutz am Akku würde IMHO entweder das Laden oder das 
Entladen verhindern. Der Strom muss jedoch sinnvollerweise in beide 
Richtungen fließen können.

von Tobias M. (twam) Flattr this


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Die MOSFET Lösung habe ich gefunden, aber da hatte ich dieselbe Bedenken 
wie Stefan. Klappt das Laden, da trotzdem?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Tobias M. schrieb:
> Klappt das Laden, da trotzdem?
Nicht, wenn der Verpolschutz funktioniert...
Denn zum Laden muss der Strom ja "verkehrt" herum fließen.

> Wenn ich aber eine Halterung für eine 18650 Batterie vorsehe, sehe ich
> Verpolung durchaus als ein Problem an.
Wenn die Halterung ein wenig schlau konstruiert würde, dann kommt der 
Minuspol des Akkus nicht auf den Pluskontakt des Ladegeräts.

von Christopher J. (christopher_j23)


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Wenn zwischen Akku und Verbraucher ein Verpolungsschutz besteht kann man 
den natürlich trotzdem noch laden, man will den ja nicht über den 
Verbraucher laden.

Für einen Verpolungsschutz zwischen Ladegerät und Akku muss man dann 
aber noch separat sorgen. Hier funktioniert die Lösung mit dem p-Kanal 
Mosfet aber nicht mehr. Der simpelste weg ist eine Diode parallel zum 
Akku und eine Sicherung zwischen Diode und Akku, wie etwa hier 
beschrieben:
http://electronics.stackexchange.com/questions/213961/is-it-possible-to-use-a-mosfet-for-li-ion-reverse-polarity-protection-when-prote

von Trumpeltier (Gast)


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Lothar M. schrieb:
>> Klappt das Laden, da trotzdem?
> Nicht, wenn der Verpolschutz funktioniert...
> Denn zum Laden muss der Strom ja "verkehrt" herum fließen.

Naja, dem FET ist die Stromrichtung aber egal, dieser Schaltung auch, 
die "schaut" nur Spannungen an. Der Kanal des FET leitet ja 
gleichermaßen in beide Richtungen, wenn er mal eingeschaltet ist.

Um den FET einzuschalten, muss man nur eine Spannung korrekter Polarität 
anlegen. Zum Laden legt man ja keine Verpolte Spannung an, sondern eine 
mit anderem Wert, in korrekter Polung.

--> Somit sollte das tun, denke ich.

Zumindest hatte mein guter MAX1555 nie Probleme meine Akkus über diesen 
Verpolschutz zu laden, ich habe den PMOS auf jeder Batterieleitung auf 
vielen meiner Boards sitzen. Das tut da, ohne nennenswerte Verluste.

Simulieren und genau durchüberlegen ist schon noch nötig, weil der PMOS 
auf der Batterieseite sitzt.

von Stefan F. (Gast)


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Ja aber wenn eine verpolte Spannung anlegst, wie soll der FET davor 
schützen? Er wird ja von Akku ein geschaltet.

Ein falsch herum angeschlossenes Ladegerät würde letztendlich einen 
hohen Strom in die falsche Richtung (vom Akku zum Ladegerät) 
hervorrufen, und zwar so lange, bis der Akku so weit entladen ist, dass 
der Transistor nicht mehr leitet (was nicht Sprunghaft passieren wird).

Je nach G-S Schwelle des Transistor ist der Akku bis dahin wegen 
Tiefentladung zerstört, wenn der Transistor nicht vorher schon den 
Hitzetod gestorben ist.

von Tobias M. (twam) Flattr this


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Vielleicht wurde es aus meinem Text nicht ganz klar:

Die Schutzschaltung soll zwischen Akku und Lade-IC/PMIC. Dieser lädt 
entweder den Akku oder zieht Strom und versorgt die weitere Schaltung. 
Der Lade-IC bekommt den Strom zum Laden via USB. Es verpolen das Laders 
ist eigentlich also nicht möglich. Lediglich der Akku (ohne 
Schutzschaltung) ist entnehmbar und kann vertausch werden.

Wenn ich den Beitrag von Trumpeltier richtig versteh, könnte es also mit 
dem FET sogar klappen.

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