Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ladeschaltung NimH Akkus (LTC4010) + Spannungsregler


von Matthias F. (frank91)


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Hallo alle zusammen,

ich benötige für eine Anwendung eine Spannungsversorgung mit 
Batteriebetrieb.
eine entsprechende Ladeschaltung für 5 oder 6 NimH Akkus soll auch 
integriert sein (Über ein externes 12V Netzteil versorgt.)
Über die Dauer dieser Ladung habe ich keine Vorgaben.

Da Anwendung, für welche die Akkus benötigt werden soll auch mit 
Spannung versorgt werden, während die Akkus gerade geladen werden.

Gleichzeitig benötige ich nach der Ladeschaltung und dem Akku einen 
Spannungsregler. An diesem will ich eine Spannung von 1-5V (200mA) 
einstellen können.

Nun meine Fragen:

1. Kennt hier jemand einen guten und günstigen Lösungsansatz zu dem
   Laderregler?
   Ich selbst hätte nach einer Recherche
   den LTC4010 oder MAX712 verwendet.
   Ich bevorzuge den LTC4010.
   Diese haben integrierte Minus Delta U, Timer und Temperatur 
Abschaltung.
   Ich selbst habe allerdings noch keine Ladeschaltung aufgebaut und 
auch noch
   keine Erfahrungswerte mit diesen ICs.

2. Im Internet habe ich gelesen, dass der LTC4010 mindestens einen 
Ladestrom
   von C/2 benötigt. Der MAX712 C/4.
   Eigentlich wollte ich den Ladestrom aber nicht über 1 Ampere wählen.
   Neuere Akkus haben allerdings mittlerweile 2850mA. Also würde ich ja 
einen
   Ladestrom von über 1425mA benötigen beim (LTC4010).
   Hier habe ich vermutlich keine andere Chance als den Ladestrom 
geringer zu
   wählen oder den MAX712 zu verwenden?

3. Ist für meinen Anwendungsfall überhaupt eine Minus Delta U Erkennung
   notwendig? Es gibt ja auch C/10 Lader, welche allerdings nicht 
erkennen ob
   der Akku voll ist. Kann hier beim Überladen zwecks Sicherheit etwas
   passieren?
   Kann man hier trotzdem eine LED anbringen, welche signalisiert, dass 
der
   Akku voll ist?

4. Die Temperatur Abschaltung würde ich Sicherheitshalber auch 
integrieren.
   Reicht es hier einen NTC in der Nähe des mittleren Akkus zu 
befestigen?

5. Es gibt auch fertige Ladegeräte für Akkupacks mit C/10. Wenn ich ein
   solches Gerät extern an meine Anwendung anschließend würde könnte ich 
dann
   wahrscheinlich nicht gleichzeitig Strom aus der Anwendung ziehen?
   Ich bin mir nicht sicher, ob dies das Ladegerät beeinflussen würde.

6. Der angehängte Spannungsregler darf bei zu niedrigem Akku ja nicht 
mehr
   funktionieren, wegen der Tiefentladung. Wie realisiere ich dies am 
besten?
   Ich gehe davon aus, dass ich einen Spannungsregler mit Enable oder 
Shutdown
   Pin benötige und diesen entsprechend verschalten muss, so dass der
   Spannungsregler sich bei circa 0,9V x Zellenanzahl abschaltet.

: Verschoben durch Moderator
von Stephan (Gast)


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so lange Dein Netzteil den Strom zum Betrieb UND Laden aufbringt, warum 
nicht. Delta U Abschaltung bedingt meist Laderaten von 1C oder größer. 
Darunter ist der Effekt deutlich schwerer zu detektieren. Ein 
Ladecontroller kann schon Sinn machen, wenn Du sicher stellst das der 
Akku im Betrieb normal nicht benötigt wird. Wenn der Controller den Akku 
vor dem Laden entläd sollte Deine Schaltung das wissen und damit umgehen 
können. Alternativ kann man auch permanent mit 1/10 oder kleiner ran 
gehen.

von MaWin (Gast)


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Matthias F. schrieb:
> 1. Kennt hier jemand einen guten und günstigen Lösungsansatz

Ich kenne den MAX712

> 2. Im Internet habe ich gelesen, dass der LTC4010 mindestens einen
> Ladestrom von C/2 benötigt. Der MAX712 C/4.

Tja. Die werden wissen, warum. Im Prinzip reagieren die Laderegler aber 
alle auf die Temperaturerhöhung der Akkus wenn der Strom nicht mehr 
chemisch gebunden werden kann. Packt man die Akkus wärmeisoliert ein 
(Gehäuse) geht C/2 bis C/4.

> 3. Ist für meinen Anwendungsfall überhaupt eine Minus Delta U Erkennung
>    notwendig? Es gibt ja auch C/10 Lader, welche allerdings nicht
> erkennen ob
>    der Akku voll ist. Kann hier beim Überladen zwecks Sicherheit etwas
>    passieren?

Der Akku geht kaputt und verliert Energie. Mit C/25 kann man meist 
dauerladen und trotzdem 2 Jahre Akkulebensdauer erwarten.

> 4. Die Temperatur Abschaltung würde ich Sicherheitshalber auch
> integrieren.
>    Reicht es hier einen NTC in der Nähe des mittleren Akkus zu
> befestigen?

Ja, vor allem, wenn die Akkus wärmeisoliert in einem Gehäuse sind.

> 5. Es gibt auch fertige Ladegeräte für Akkupacks mit C/10. Wenn ich ein
>    solches Gerät extern an meine Anwendung anschließend würde könnte ich
> dann
>    wahrscheinlich nicht gleichzeitig Strom aus der Anwendung ziehen?

Doch, der kommt dann aus dem Akku, der eben währenddessen entladen statt 
geladen wird. Aber du wirst bei C/10 wissen müssen, wann dein Akku voll 
ist 8nach 14 Stunden gilt dann ja nicht mehr), und wie willst du das 
wissen, wenn du nicht weisst, welcher Strom effektiv beim Akku ankommt ? 
Man müsste eine fuel gauge (zählt Strom über Zeit) einbauen, wie manche 
alten Handys.

> 6. Der angehängte Spannungsregler darf bei zu niedrigem Akku ja nicht
> mehr
>    funktionieren, wegen der Tiefentladung. Wie realisiere ich dies am
> besten?

Die meisten ENABLE/Shutdown Eingänge haben nur eine unscharfe 
Schaltschwelle und genau die falsche Polarität. Man muss also extern 
nachrüsten. Ein ICL7665 geht meist und hat einen zweiten Kanal über den 
man kurz vor dem Abschalten warnen kann.

Arbeitet ein uC mit A/D-Wandler, kann er messen und das Abschalten 
(sleep) übernehmen, man braucht dann Spannungsregler mit niedrigstem 
Leerlaufstrom.

von ths (Gast)


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Also ich habe mit dem LTC4011 gute Erfahrungen gemacht. Funktioniert 
einwandfrei, keine Reklamationen oder Ausfälle bislang. Die möglichen 
Zustands-Led sind eigentlich überflüssig bis auf "Charge", insgesamt 
eher verwirrend als nützlich.

Was den idealen Ladestrom betrifft, hängt das von verschiedenen Faktoren 
ab. Der wichtigste Faktor scheint mir die Wahl des Akkus, manche 
erwärmen sich beim Laden deutlich stärker als andere (sogar wenn alle 
aus einer Packung sind), so dass ich letztlich C/4 gewählt habe, damit 
die Erwärmung nicht zu stark wird. Weiterhin kommt es drauf an, ob die 
Akkus als komplettes Pack verbaut werden (also gut kontaktiert) oder 
lose in einen Halter gelegt werden (also eher ungünstiger), so dass an 
jedem Kontaktpunkt Wärme entsteht.

Wenn man noch verhindern muss, dass irgend ein Spezialist Batterien 
statt Akkus in beliebiger Einbaulage einlegen kann, braucht man 
allerdings noch ein bisschen Peripherie drumrum.

von Matthias F. (frank91)


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ths schrieb:
> Also ich habe mit dem LTC4011 gute Erfahrungen gemacht. Funktioniert
> einwandfrei, keine Reklamationen oder Ausfälle bislang.

Hast du hierbei einen NTV verwendet?

von Matthias F. (frank91)


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Schon ein großes danke, für die vielen Antworten :P

Ich bin die Möglichkeiten mal mit meinem Vorgesetztem durchgegangen.
Da es sich bei dem Projekt vorerst noch um geringe Stückzahlen handelt 
und deswegen die Entwicklungsdauer nicht allzu hoch sein sollte, werde 
ich bei der ersten Generation der Serie einen fertigen C/10 Lader 
verwenden.
Das man hier nicht erkennt wann der Akku voll ist, ist für die erste 
Generation in Ordnung.

Rein rechnerisch sollten die Akkus genug Kapazität haben, so dass der 
Akku nur alle 2 Wochen geladen werden muss. Daher sollte die Lebensdauer 
des Akkus hierdurch nicht allzu reduziert werden.

Sobald das Projekt in größeren Stückzahlen läuft werde ich allerdings 
auf den LTC4010 oder LTC4011 umsteigen.

Der ICL7665 sieht passend aus um meine Anwendung abschalten zu können, 
wenn der Akkustand zu niedrig ist. Werde hier gleich ein paar Muster 
bestellen.

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