Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie Li-Ion Tiefentladung verhindern?


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von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Hallo :)

ich hab eine Schaltung, die u.a. einen Li-Ion-Laderegler und einen 
Step-Up-Wandler (auf 5V) verwendet.

Die Schaltung ist so gebaut, dass der Li-Ion-Akku nicht belastet wird, 
wenn sie an USB angeschlossen ist. Dann wird auch der Akku geladen.

Was ich mich nun frage ... Der Step-Up-Wandler arbeitet ab 2V, wobei 
Li-Ion-Akkus unter 2,5V beschädigt werden.

Ich könnte die Batterie-Spannung mit einem Analog-Eingang meines AVRs 
überwachen, allerdings bin ich da recht knapp mit den Pins, d.h. alles 
ist belegt.

Im Schaltplan sieht man auch meine Einschaltlogik. Zum einen kann man 
den Step-Up per Taster aktivieren, zum anderen kann der AVR den Step-Up 
im eingeschalteten Zustand halten.

Hat jemand eine Idee, wie man mit möglichst wenig Aufwand da jetzt noch 
eine Abschaltung dazu baut, um Schäden an dem Li-Ion-Akku zu verhindern? 
D.h. eine Abschaltung unter 2,5V.

Vielen Dank für Input!
Mampf

: Verschoben durch Admin
von Andreas B. (bitverdreher)


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Hi,
einen Akku kaufen, der diesen Tiefentladeschutz schon enthält. Der ist 
bei vielen LiPolymerakkus schon drin.
i.A. ist das so etwas:
http://www.ebay.de/itm/3-7V-Li-ion-Akku-Protection-Board-PCB-2-5A-Tiefentlade-und-Uberladungsschutz-/122351424427?hash=item1c7cb693ab:g:Ip0AAOSw9GhYhJPe

Gruß
Andreas

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Andreas B. schrieb:
> einen Akku kaufen, der diesen Tiefentladeschutz schon enthält.

Ich fürchte die sind alle zu groß ... Der Akku hat 250mAh und eine 
Baugröße von 20*17mm oder so ... Ist ein Ipod Shuffel 2 Akku :)

: Bearbeitet durch User
von Andreas B. (bitverdreher)


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Hmm, also bis jetzt war dieser Tiefendladeschutz bei allen Akkus, die 
ich beim freundlichen Chinesen gekauft hatte, schon drin.
Darf es auch 20x20 sein?
http://www.ebay.com/itm/3-7V-250mAh-062020-Li-polymer-Rechargeable-battery-cell-for-MP4-GPS-Bluetooth-/222248391302?hash=item33bf095286:g:GSYAAOSw9IpX1yWf

von THOR (Gast)


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Gibt es fertig zu kaufen:

http://www.ebay.de/itm/10pcs-3-7V-Li-Batterry-Protection-Board-PCB-4-2V-5V-2-5A-Continuous-Current-/232151383519?hash=item360d4cfddf:g:9fAAAOSwmLlX7K29

Alternativ hat dein MCP1640 ja noch nen Enable-Pin, zieh' den unter 3V 
Akkuspannung einfach auf low.

von Andreas B. (bitverdreher)


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THOR schrieb:
>
> Alternativ hat dein MCP1640 ja noch nen Enable-Pin, zieh' den unter 3V
> Akkuspannung einfach auf low.

Dazu muß er die Spannung ja messen, was er ja gerade vermeiden wollte.

von THOR (Gast)


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Andreas B. schrieb:
> THOR schrieb:
>>
>> Alternativ hat dein MCP1640 ja noch nen Enable-Pin, zieh' den unter 3V
>> Akkuspannung einfach auf low.
>
> Dazu muß er die Spannung ja messen, was er ja gerade vermeiden wollte.

Weil er am AVR keine ADC Pins mehr frei hat. Wasch mich, aber mach mich 
nicht nass?

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Andreas B. schrieb:
> Hmm, also bis jetzt war dieser Tiefendladeschutz bei allen Akkus, die
> ich beim freundlichen Chinesen gekauft hatte, schon drin.
> Darf es auch 20x20 sein?
> Ebay-Artikel Nr. 222248391302

Ah, dann hat mein Akku das vlt eingebaut ... Muss ich mal genauer 
schauen.

Danke btw für den Link zu eBay! Ich hatte für den Akku gefühlt ewig 
gesucht und der von dir ist genau das, was ich gebraucht hätte :)

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Mampf F. schrieb:
> Hat jemand eine Idee, wie man mit möglichst wenig Aufwand da jetzt noch
> eine Abschaltung dazu baut, um Schäden an dem Li-Ion-Akku zu verhindern?
> D.h. eine Abschaltung unter 2,5V.

Dazu mußt du den Schaltungsteil um den Enable-Eingang des MCP1640 
erweitern um einen Komparator, der die Akku-Spannung mit einer 
Referenzspannung vergleicht. Derartige Kombis aus Referenzspannungs- 
quelle und Komparator gibt es fertig zu kaufen, z.B. MCP65R41.

Allerdings brauchst du auch zwingend eine der MCP1640 Varianten mit 
true disconnect. Nochwas: bei Q6 sind in deiner Schaltung Drain und 
Source vertauscht.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Axel S. schrieb:
> Allerdings brauchst du auch zwingend eine der MCP1640 Varianten mit
> true disconnect.

Den hab ich :)

Axel S. schrieb:
> Nochwas: bei Q6 sind in deiner Schaltung Drain und
> Source vertauscht.

Nein, ist nicht vertauscht :)

Die Schaltung hab ich nicht selbst erfunden und sie kam mir zuerst auch 
seltsam vor. Hab sie dann mit LTSpice simuliert und sie macht genau das, 
was sie soll :)

Ist aber wichtig, dass die Ugs-Threshold sehr klein ist (~1V), sonst 
geht es nicht.

Quelle: 
http://blog.zakkemble.co.uk/a-lithium-battery-charger-with-load-sharing/

*edit*: Ist tricky die Schaltung ... Ich denke sie funktioniert, weil 
die Spannung über USB höher ist als die Akku-Spannung und deshalb die 
Body-Diode im MOSFET sperrt. Und im anderen Fall schaltet der MOSFET 
durch und überbrückt die Body-Diode.

: Bearbeitet durch User
von S. M. (lichtmensch)


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Achtung Böse Erfahrung!
Also die Tiefentladeplatinen an den Zellen selber sind so knapp 
eingestellt meist so 2,8v das machen die Zellen je nach Lagerzeit nicht 
lange mit.
Ich habe über Weihnachten einige Led Kerzen von Knopfzelle auf Li-Ion 
umgebaut und auch gedacht die Elektronik macht das schon. Gerade wenn 
man langsam entläd reicht die Zeit wohl schon um die Zellen zu 
beschädigen. Aufgeladen habe ich sie ungefähr spätestens am nächsten 
Tag.
Jetzt habe ich mir eigene eingebaut mit einem Tiny13 auf 3,3v Das halten 
die Zellen auch etwas länger entladen aus.

von batman (Gast)


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Kommt wohl drauf an. Meine LiIon-Kameraakkus waren nach 20 Jahren im 
Schrank noch wie neu.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Mampf F. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Nochwas: bei Q6 sind in deiner Schaltung Drain und
>> Source vertauscht.
>
> Nein, ist nicht vertauscht :)

Ach Mist, da hab ich die Body-Diode vergessen. Ich dachte erst, die 
Schaltung sollte die Verbindung zwischen Akku und Stepdown trennen,
wenn der USB-Anschluß Spannung liefert. Aber es ist ja nur die
altbekannte "ideale Diode".

von Joerg L. (Firma: 100nF 0603 X7R) (joergl)


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Nimm statt dem MCP73831 den MCP73871.
http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?product=MCP73871
Hier sind die Komparatoren und der externe FET gleich eingebaut.

von THOR (Gast)


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batman schrieb:
> Kommt wohl drauf an. Meine LiIon-Kameraakkus waren nach 20 Jahren
> im
> Schrank noch wie neu.

Wenn die UVLO Schaltung nur ein paar uA zieht ist das auch nicht 
verwunderlich.

Aber bei den "BMS PROTECTION CIRCUIT PCB LI ION" Alibaba-Angeboten für 
12 Cent inklusive Versand aus China bekommt man halt, für was man auch 
bezahlt hat.

Den hier:
https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=8&ved=0ahUKEwj25NeznY3SAhWDBywKHW7JClAQFgg7MAc&url=http%3A%2F%2Fwww.linear.com%2Fdocs%2F4829&usg=AFQjCNEukCFyfOmh0YRJCBcA74pup2LAgA&sig2=BnWleK8VmDEgYy9B3N-YMg

hab ich mal nachgebaut. Selbst mit nem LM358 und ner ollen Z-Diode als 
Referenz zieht das nur 200uA und der Akku kann monatelang rumliegen.

von Joerg L. (Firma: 100nF 0603 X7R) (joergl)


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THOR schrieb:
> > https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&sou...

Ohne die google Tracking Informationen ist das dann
http://www.linear.com/docs/4829

von Axel R. (Gast)


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von Manfred (Gast)


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THOR schrieb:
> Aber bei den "BMS PROTECTION CIRCUIT PCB LI ION" Alibaba-Angeboten für
> 12 Cent inklusive Versand aus China bekommt man halt, für was man auch
> bezahlt hat.
Ich habe etwas mehr bezahlt, 29ct. Angeregt Durch Deinen Kommentar packe 
ich mal fix 4,1V aus dem Labornetzgerät drauf - sieht doch gut aus.

Die Streuung dieser drei geht von 3,9 bis 4,5µA.

von THOR (Gast)


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Deutlich besser als erwartet, das muss ich zugeben.

von Student (Gast)


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batman schrieb:
> Kommt wohl drauf an. Meine LiIon-Kameraakkus waren nach 20 Jahren
> im
> Schrank noch wie neu.

Nach 20 Jahren. Klar. Die haben ja keine Selbstentladung und fallen 
natürlich nach ein paar Jahren nicht unter eine Spannung, die die Chemie 
nicht mag. Zauberakkus.

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