Hallo Leute!
Ich bin auf der Suche nach einer geeigneten Ladeschaltung für einen
Superkondensator. Folgende Ausgangssituation: Ich habe ein MSP430FR5969
Launchpad [1] und ein AS3955 DemoKit [2] (NFC Tag Interface). Der AS3955
kann aus dem HF-Feld Energy Harvesting betreiben (1,8V...4,5V @ 5mA).
Mit dieser Energiequelle würde ich gerne den SuperCap (C=0,1F) auf dem
Launchpad aufladen. Als Ladeschaltung möchte ich die angehängte
Schaltung verwenden. Da ich das Launchpad nicht umbauen möchte und nur
über ein eigenes Boosterpack verwenden möchte, habe ich einen P-Kanal
MOSFET als Highside Switch gewählt. Dieser wird mit Hilfe des N-Kanal
MOSFET durch den uC geschalten, wenn geladen werden soll. Über den
Daumen würde ein Ladevorgang 5 Minuten dauern. Nun würde ich gerne den
Ladevorgang etwas beschleunigen. Die Möglichkeit mit einer
Konstanstromquelle, fällt aufgrund des SuperCap aus. Ideal wäre es wenn
ich auf einfachem (Energie sparsamen) Wege, den Ladewiderstand variieren
könnte. Könnte man mit einer Spannungsmessung am Kondensator und mit
einem DAC an der MOSFET Stufe, den Ladewiderstand variieren? Oder mit
einem Stromspiegel + Konstanstromsenke den Ladestrom direkt
beeinflussen?
Die Schottky Diode ist dafür da, den uC zu betreiben, wenn das
NFC-Tag-Interface keine Spannung liefert.
Ich bedanke mich schon im Vorraus für eure Hilfe!
[1] http://www.ti.com/tool/MSP-EXP430FR5969
[2]
http://ams.com/eng/Support/Demoboards/Wireless-Connectivity/Sensor-Tags-Interfaces/AS3955-Demo-Kit
Deine momentane Schaltung (ohne auf die Details eingehen zu wollen)
macht ne Linearregelung.
Damit verheizt du Energie (imho genau die Hälfte, sofern Vin =
Vladeschluss ist).
Ggf. brauchst du nen Schaltregler mit Strombegrenzung, das wäre
effizienter.
Den Vorgang einfach zu beschleunigen ist einfach: den Ladestrom erhöhen.
Im obigen Entwurf werden die MOSFETs rein als Schalter verwendet. Ja
Rcharge verbrät Energie beim Laden. Allerdings muss ich im
Einschaltzeitpunkt den Ladestrom begrenzen.
Jap Ladestrom erhöhen! Nun ist die Frage wie das am geschicktesten und
elegantesten geht. :)
In wie fern würde mir ein Schaltregler weiterhelfen? Die Ladespannung
kann ich am SuperCap ja nicht beliebig erhöhen. Diese sind nicht sehr
spannungsfest.
Benji schrieb:> Im obigen Entwurf werden die MOSFETs rein als Schalter verwendet.
Q1 nicht wirklich, Ugs kann bei 3,6V Vin auch schon sehr nahe an Uth
kommen, was Q1 zu einer Stromquelle macht. Das hängt jetzt ein bischen
davon ab, welche Spannungen am SC anliegen und was das für ein FET ist.
> Rcharge verbrät Energie beim Laden. Allerdings muss ich im> Einschaltzeitpunkt den Ladestrom begrenzen.
Den musst du die ganze Zeit begrenzen. Auf nen konstanten Wert am
besten. Stromverlauf am Widerstand ist allerdings nicht konstant sondern
e-Funktion.
> Jap Ladestrom erhöhen! Nun ist die Frage wie das am geschicktesten und> elegantesten geht. :)
FET oder BJT als Stromquelle betreiben, Ladewiderstand weglassen. Ube
Konstantstromquelle wäre so ne übliche Lösung.
> In wie fern würde mir ein Schaltregler weiterhelfen? Die Ladespannung> kann ich am SuperCap ja nicht beliebig erhöhen.
Ein Schaltregler kann auf ne maximale Spannung und nen maximalen Strom
eingestellt werden, verbrät aber nicht so viel Leistung wie eine linear
geregelte Konstantstromquelle. Bei Energy Harvesting empfiehlt sich
sowas.
> Diese sind nicht sehr spannungsfest.
Achwas.
Benji schrieb:> Ich bin auf der Suche nach einer geeigneten Ladeschaltung für einen> Superkondensator.
Was verstehst Du dadrunter? Einen hoch- oder niederimpedanten
Doppelschichtkondensator? Je nach Typ sind unterschiedliche
Lade/Entladeströme zulässig. Siehe Datenblatt.
> Die Möglichkeit mit einer> Konstanstromquelle, fällt aufgrund des SuperCap aus.
Grundsätzlich ist das die übliche und schnellste Methode.
Allerdings scheuen manche den zusätzlichen Aufwand
> Ideal wäre es wenn> ich auf einfachem (Energie sparsamen) Wege, den Ladewiderstand variieren> könnte.
Sowas nennt man Stromquelle. :-)
THOR schrieb:> FET oder BJT als Stromquelle betreiben, Ladewiderstand weglassen. Ube> Konstantstromquelle wäre so ne übliche Lösung.
Ah sowas wie im verlinkten Artikel steht, hatte ich mir eh auch schon
überlegt. Nur erschien mir das irgendwie, warum auch immer, nicht so
ideal. Aber ich werde mich einmal genauer damit auseinander setzen.
Harald W. schrieb:> Was verstehst Du dadrunter? Einen hoch- oder niederimpedanten> Doppelschichtkondensator? Je nach Typ sind unterschiedliche> Lade/Entladeströme zulässig. Siehe Datenblatt.
Doppelschichtkondensator
http://www.mouser.at/ProductDetail/Panasonic/EEC-S0HD104H/?qs=ANJC8C65Mw5lhF9MN2e2yg%3D%3D> Sowas nennt man Stromquelle. :-)
Aye :)
Benji schrieb:> Würde sich ein LM134 anbieten? Dieses Bauteil sieht sehr> interessant> aus.> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm334.pdf>> Kann ich damit einfach "Rcharge" ersetzen?
Ja, aber einerseits nur 10mA und zweitens wieder ein Linearregler. Ich
dachte du machst Energy Harvesting und willst daher guten Wirkungsgrad?
Benji schrieb:> Im obigen Entwurf werden die MOSFETs rein als Schalter verwendet. Ja> Rcharge verbrät Energie beim Laden.
Um einen Kondensator an einer Spannungsquelle aufzuladen, brauchst
Du immer einen Ladewiderstand. An diesem wird wie Thor schon gesagt
hat, die Hälfte der Energie "verbraten".
> In wie fern würde mir ein Schaltregler weiterhelfen?
Dort wird der Widerstand durch eine Induktivität ersetzt. Diese hat
zumindest theoretisch keine Verluste. Aber auch ein Schaltregler
kann in der Praxis nicht verlustfrei arbeiten. Insbesondere bei
derart kleinen Spannungen.
THOR schrieb:> Ja, aber einerseits nur 10mA und zweitens wieder ein Linearregler. Ich> dachte du machst Energy Harvesting und willst daher guten Wirkungsgrad?
Der AS3955 spuckt ja auch nur 5mA aus?
Harald W. schrieb:> Benji schrieb:>>> Im obigen Entwurf werden die MOSFETs rein als Schalter verwendet. Ja>> Rcharge verbrät Energie beim Laden.>> Um einen Kondensator an einer Spannungsquelle aufzuladen, brauchst> Du immer einen Ladewiderstand. An diesem wird wie Thor schon gesagt> hat, die Hälfte der Energie "verbraten".>>> In wie fern würde mir ein Schaltregler weiterhelfen?>> Dort wird der Widerstand durch eine Induktivität ersetzt. Diese hat> zumindest theoretisch keine Verluste. Aber auch ein Schaltregler> kann in der Praxis nicht verlustfrei arbeiten. Insbesondere bei> derart kleinen Spannungen.
Danke, aber das ist mir eigentlich alles bewusst.
THOR schrieb:> Wirklich der IC?
Ja. Im Fokus des ganzen steht nicht das Laden. Es ist nur der Teil des
ganzen, bei dem mein Wissen nicht so Tief ist. ;)
Ich danke euch beiden auf jeden Fall für euer Helfen!
