Hallo,
ich möchte mit einem 5V/1A Steckernetzteil zwei in Serie geschaltene
NiMH-Akkus (AAA 700mAh) laden.
Der Ladestrom soll ca. 700mA betragen.
Ich habe mir die beiliegende Schaltung ausgedacht. Mit einer PWM (von
einem Mikrocontroller) schalte ich den MOSFET. Den Strom messe ich
indirekt über R6 mit dem ADC.
Die Akkuspannung soll auch per ADC gemessen und bei -deltaV Erkennung
schalte ich die PWM ab.
Was meint ihr dazu? Kann ich das so in einem diskreten Aufbau machen
oder gibt es bessere Alternativen?
M. G. schrieb:> Kann ich das so in einem diskreten Aufbau machen
2.2uH ? Nein. Dein uC regelt dafür nicht schnell genug, das 1kHz reicht
vorne und hinten nicht eher MHz oder mH. Lerne Grundlagen zu step down.
D2 ist nicht unbedingt nötig, der M2 wird über 2k2 zu langsam
geschaltet, die 100n/10k dämpfen 1kHz nicht stark genug, die Auslegung
ist also völlig schräg, obwohl dss Prinzipschaltbild schon passt, siehe
MAX713.
M. G. schrieb:> ich möchte mit einem 5V/1A Steckernetzteil zwei in Serie geschaltene> NiMH-Akkus (AAA 700mAh) laden.>> Der Ladestrom soll ca. 700mA betragen.>> Ich habe mir die beiliegende Schaltung ausgedacht. Mit einer PWM (von> einem Mikrocontroller) schalte ich den MOSFET.
Warum überhaupt einen Schaltregler? Dein Netzteil kann die 700mA direkt
liefern. Und bei angenommenen 1.2V pro Zelle liegt der Wirkungsgrad
einer linearen Konstantstromquelle (z.B. mit LED als "Z-Diode" und
Transistor) auch schon bei knapp 50%. Bei 1.5V pro Zelle schon bei 60%.
So wahnsinnig viel besser wird dein Schaltregler auch nicht werden.
Das Problem ist, dass ich hier keinen Platz für eine größere Spule habe.
PWM Frequenz kann ich aber erhöhen. R5 und C1 habe ich noch nicht
dimensioniert!
@MaWin: Wie meist du das "M2 wird über 2k2 zu langsam geschaltet"?
Nochmal Ladeschlussspannung liegt je nach Hersteller bei bis zu 1,65V
/Zelle.
Das sind 3,3V. Du hast nur 5V. Was soll der Schaltregler da noch steppen
?
Stephan schrieb:> Nochmal Ladeschlussspannung liegt je nach Hersteller bei bis> zu 1,65V / Zelle.
Zuzüglich Spannungsabfall am Innenwiderstand und Batteriehalter. Ich
habe zwei Ladegerät für NiMH Rundzellen. Das eine zeigt bei 1,9V ERROR
an. Leider passiert das oft. Die betroffenen Akkus lade ich in dem
anderen Gerät weil sie meistens noch gut zu gebrauchen sind, das bricht
erst bei 2,2V ab. Erst wenn das Gerät auch abbricht, schmeiße ich sie
weg.
Daraus leite ich ab, dass ein für mich zufriedenstellendes Ladegerät
etwas mehr als 2V können muss.
Anm.: Beide Ladegeräte laden die AA Zellen mit 2A starken Impulsen. Dass
man den Innenwiderstand durch vollständige lade/entlade-Zyklen wieder
etwas reduzieren kann, ist mir bewusst und das mache ich auch, wenn es
nötig ist.
Christian S. schrieb:> sind die 700mA nicht etwas viel für die kleinen Akkus?
Bei guter Ladeenderkennung und Einzelzellenüberwachung
durchaus möglich. Ein µC ohne Zusatzelektronik wird das
aber wohl nicht schaffen.
M. G. schrieb:> Das Problem ist, dass ich hier keinen Platz für eine größere Spule habe.
Tja, keine Arme, keine Kekse.
> PWM Frequenz kann ich aber erhöhen
Auf 1Mhz (wären bei 8 bit Zähler 256 MHz CPU Frequenz) ?
M. G. schrieb:> ie meist du das "M2 wird über 2k2 zu langsam geschaltet
Na, dass das Entladen des Gates und damit Abschalten des MOSFETs langsam
erfolgt.
Stefanus F. schrieb:> Das eine zeigt bei 1,9V ERROR an. Leider passiert das oft. Die> betroffenen Akkus lade ich in dem anderen Gerät weil sie meistens noch> gut zu gebrauchen sind, das bricht erst bei 2,2V ab
Na ja, 1C ist zwar viel, aber 2.2V pro Zelle würde den Ladewirkungsgrad
auf 55% drücken, da muss man schon sagen die Zdlle ist kaputt.
@N.G.
Mit deinem Netzteil brauchst du keinen Buck Converter zum Laden. Kannst
direkt mit PWM laden.
Passenden Elko am Ausgang und Duty Cycle auf max. 700mA einstellen.
Nimm' statt der selbstgebastelten Step-Down-Schaltung am besten einen
fertigen LED-Treiber, so was wie den da.
https://www.diodes.com/assets/Datasheets/AL8860.pdf
Kostet weniger als 1€.
Natürlich hängt die Batterie spannungsmäßig "in der Luft", aber bei
NiMh-Akkus kannst Du ja z.B. 1x je Minute an beiden Stellen stromlos
messen.
Wenn Du Deinen Spieltrieb aber beibehalten und Deine Schaltung
realisieren willst, dann gibt es einige Dinge zu beachten (tw schon von
anderen angesprochen). Grundsätzlich gilt dafür: Größere Induktivität
bzw. viiiiiiel höhere Schaltfrequenz: Deine jetzige Auswahl hat bei
völlig entladenen Batterien eine Stromsteilheit von (5V-2*650mV)/2.2uH =
1,68A/us - das muß um den Faktor 10-50 runter.
Daher:
1. Einen anderen MOSFET. Deine Auswahl hat eine viel zu hohe Gate-Ladung
und benötigt mit den 2k2-Widerstand >60us zu Ausschalten.
Vorschlag http://www.vishay.com/docs/72066/si2301bds.pdf oder was
ähnliches. Außerdem statt 2k2 max. 470R. Dann sinkt die Entladezeit auf
max. 2us.
2. Wenn (1) ausgeführt, dann die Schaltfrequenz auf ca. 50kHz erhöhen.
Das geht sich mit den Schaltzeiten gerade noch vernünftig aus.
3. Bei fast vollen Akkus (also 2*1,5V) ist der Duty Cycle bei 2*1,5V/5V
= 60%. Für 700mA bei angenommenen 40% ripple (d.h. 280mA) muß die
Induktivität etwa so groß sein: delta_U/L <= 400mA*50kHz/60% => L >=
(5V-2*1,5V)/(400mA*50kHz)*60% = 48uH.
Da ich die Verluste in der Freilaufdiode und Spule vernachlässigt habe,
ist man mit diesen Werten auf der sicheren Seite.
Nachtrag meinerseits:
Sofern Du natürlich deinen uC mit 5V betreibst, kannst Du den
Leistungs-FET direkt vom UC-Pin aus antreiben. Dann erledigt sich die
lange Entladezeit und Du solltest problemlos mit 200-500kHz arbeiten
können. Dann wird die Induktivität wieder etwas kleiner.
Als Induktivität bei z.B. 200kHz bietet sich an:
7443642200 von Würth: ca. 3x3x2mm³, 22uH, ganze 6mW Verlustleistung.
buck_Regler.png
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