Hallo! Ich habe eine Schaltung aufgebaut, mit welcher ein Raspberry Pi 3a+ mit Strom versorgt werden soll. Der Raspi (z. B. als Phoniebox oder Retropi) soll in der Regel über den Akku laufen. Ist kein Netzteil angeschlossen, wird über den LTC4413 der Raspi über zwei parallele Lithium-Ionen-Akkumulatoren mit Strom versorgt. Der LTC4413 steuert dabei auch, wie viel eine einzelne Zelle an Ladung abgibt (Balancing). Ein Spannungsregler (MT3608) erhöht die Spannung dann auf 5V. Wir das Netzteil(5v, 2A) angeschlossen, schaltet der LTC4413 den Mosfet Q4 an und der Strom fließt direkt vom Netzteil zum Raspi. Außerdem trennt der LTC4413 die beiden Akkus vom Raspi. Gleichzeitig werden dann durch Einstecken des Netzteils TP4056 (Akku-Laderegler) und die zwei LTC4412s (Lade-Balancing) wachgerüttelt. Der Ladestromm kommt vom TP4056 und wird ausbalanciert an die zwei Zellen weitergeleitet, damit sie laden können. Zumindest ist das halt der Plan :D Ich hoffe, dass auch alles so funktioniert. Ich habe ganz am Ende beim Ausgang noch C9 dazugeschaltet, damit durch das Schalten des Mosfets der kurze Spannungsabfall ausgeglichen wird. Nun zu meiner Frage: Wird das so funktionieren? Habe ich die LTC4412/LTC4413s richtig eingesetzt? Und welche P-Mosfets sollte ich für die 3 Mosfets in der Schaltung benutzen (Q1,Q6,Q4 - die Indizes sind leider falsch nummeriert)? Schon mal Frohe Weinachten an alle und vielen Dank im voraus für die Ratschläge!!!
Das macht für mich überhaupt kein Sinn. Zwei parallele Zellen kannst du doch einfach wie eine mit größerer Kapazität behandeln. Der 4413 ist doch genau für die Umschaltung zwischen Batteriebetrieb und Netzteil gedacht, wozu der andere Aufwand?
> Das macht für mich überhaupt kein Sinn. > Zwei parallele Zellen kannst du doch einfach wie eine mit größerer > Kapazität behandeln. > Der 4413 ist doch genau für die Umschaltung zwischen Batteriebetrieb und > Netzteil gedacht, wozu der andere Aufwand? Danke für den Hinweis! Meine Hintergedanken zu meinem Vorgehen: Man kann zwei parallele Zellen wie eine mit größerer Kapazität betrachten. Allerdings wollte ich weitere Schutzmechanismen haben. Dafür die zwei LTC4412s, die laut Hersteller ein balanciertes Laden von zwei parallelen Zellen mit einem Ladegerät sicherstellen sollen. Falls im Laufe der Zeit eine Zelle schlechter wird, dann soll die eine Zelle die andere nicht aufladen, was ja in der parallelen Anordnung passieren kann. Natürlich hätte ich auch Schottky-Dioden nehmen können, allerdings hätten die einen größeren Verlust. Die zwei LTC4412s steuern ja einen Mosfet, der dann wie eine "ideale Diode" wirkt. Außerdem hat jede Zelle hier auch noch eine Schutz-IC (FS312F-G), der vor Over-Charge/-Discharge und Kurzschluss schützen soll.
Burination S. schrieb: > Falls im Laufe der Zeit eine Zelle schlechter wird, > dann soll die eine Zelle die andere nicht aufladen, > was ja in der parallelen Anordnung passieren kann. Zu Weihnachten werden immer Märchen erzählt.
Manfred schrieb: > Burination S. schrieb: >> Falls im Laufe der Zeit eine Zelle schlechter wird, >> dann soll die eine Zelle die andere nicht aufladen, >> was ja in der parallelen Anordnung passieren kann. > > Zu Weihnachten werden immer Märchen erzählt. Ist denn der Gedanke falsch, dass wenn zwei Zellen parallel direkt angeschlossen sind und eine Kaputt geht, die andere dann als versuchen wird, diese aufzuladen?
Zur Information sei angemerkt, der vorangehende Thread des TO ist hier zu finden: Beitrag "Eine ultimative USV für Raspberry Pi 3a+"
Burination S. schrieb: > Ist denn der Gedanke falsch, dass wenn zwei Zellen parallel direkt > angeschlossen sind und eine Kaputt geht, Wenn die andere Zelle hochohmig wird, ist das in der Regel keine Herausforderung. Wenn mehrere Zellen parallel geschaltet wurden und eine Zelle abrauchen sollte, wäre es aber sinnvoll eine Sicherung vorzusehen, so dass die anderen Zellen nicht ihre volle Leistung in die gerade durchgehende Zelle pumpen kann. Das spielt vor allem eine Rolle, wenn mehr als zwei Zellen parallel verschaltet wurden, die auch noch hochstromfähig sind.
Burination S. schrieb: > Ist denn der Gedanke falsch, dass wenn zwei Zellen parallel direkt > angeschlossen sind und eine Kaputt geht, die andere dann als versuchen > wird, diese aufzuladen? In Millionen von Laptops sind Gruppen aus je zwei parallelen 18650 eingebaut, das funktioniert einfach. Die Antwort von Dieter D. schrieb: > Wenn die andere Zelle muss ich nicht wiederkäuen, die passt.
Danke Manfred und Dieter für eure sehr wertvollen Tipps! Ich glaube ich habe da einfach viel zu kompliziert gedacht. Ich werde einfach die beiden 18650 Akkus parallel schalten und gut ist. Jede Zelle bekommt dann einfach ne 5A Sicherung. Ich hoffe dass das dann reicht. Ich benutze ja auch nagelneue Zellen (Samsung INR18650-35E) und keine gebrauchten. Da es Neuware ist, sollten meine Bedenken darüber, dass die Zellen sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen könnten, eher überflüssig sein. Und wenn im Laufe der Zeit eine Zelle schlechter wird oder den Geist aufgibt, dann hilft mir ja die Sicherung. Ich wechsele dann einfach immer beide Zellen aus, anstatt nur eine neue hinzuzufügen. Also so ähnlich wie beim Reifenwechseln am Auto :D Damit beide immer halt aufeinander abgestimmt sind. Ich glaube ich hatte es auch falsch verstanden, wenn im Datasheet vom TP4065 oder LTC4412/LTC4413 von Single-Cell oder Dual-Cell gesprochen wird. So wie ich es jetzt verstanden habe, kann ich zwei parallele Lithium-Ionen Akkus immer als Single-Cell betrachten und nicht als Dual-Cell.
Burination S. schrieb: > Ich werde einfach die > beiden 18650 Akkus parallel schalten und gut ist. Vorher über einen Widerstand parallelgeschaltet sollen sich aber die Spannungen der Zellen erst einmal angleichen. Sonst fliegt schon gleich am Anfang die Sicherung.
Burination S. schrieb: > Jede Zelle bekommt dann einfach ne 5A Sicherung. Wenn schon, würde ich da etwas knapper auslegen, was braucht das µC-Bord? Tun es nicht auch 2A-träge? > Ich glaube ich hatte es auch falsch verstanden, wenn im Datasheet vom > TP4065 oder LTC4412/LTC4413 von Single-Cell oder Dual-Cell gesprochen > wird. Ich gucke mir gerade mal die Datenblätter der LTC441x an, die sind als verlustarme Umschalter zwischen Netzteil- und Batterieversorgung beschrieben, von Single-Cell oder Dual-Cell sehe ich dort nichts. TP4065 - wirklich 4065 oder eher TP4056? Zum 4065 finde ich nur Datenblätter mit massig chinesischen Schriftzeichen, egal, auch da steht irgendwo "Single-Cell". Den 4056 kenne ich recht gut von 25ct-China-Platinchen, passt gut, einen LiIon zu laden. Natürlich lädt der auch zwei parallele, dauert dann eben doppelt so lange. Beim TP4056 bitte nicht den 0,5..1 Ohm in der 5V-Zuführung ignorieren, bei weit entladenem Akku wird es dem SO-8 Käferchen sonst noch wärmer.
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Dual_Battery_Charge.JPG
48 KB -
TP4056-Single_Cell.JPG
94 KB
Manfred schrieb: > Wenn schon, würde ich da etwas knapper auslegen, was braucht das > µC-Bord? > Tun es nicht auch 2A-träge? Also für den Raspi 3a+ wird ein Netzteil mit 5v 2,5A empfohlen. Ich weiß aber nicht, was sein max. input ist. Wenn ich es richtig verstanden habe, hat mein Spannungsregler (MT3608) einen "Internal 4A Switch Current Limit", der LTC4413 einen "2.6A Maximum Forward Current". Also dann dürfte doch nicht mehr als 2.6A fließen, vor allem wegen dem LTC4413. > Ich gucke mir gerade mal die Datenblätter der LTC441x an, die sind als > verlustarme Umschalter zwischen Netzteil- und Batterieversorgung > beschrieben, von Single-Cell oder Dual-Cell sehe ich dort nichts. Ich hatte ja noch im "alten" Schaltplan die zwei LTC4412s, um die beiden Akkus separat zu laden. Dort wird von Dual-Cell gesprochen (s. Anhang Bild). Also so wie ich das jetzt verstanden habe, würde diese Schaltung unnötig sein, für ein 1s2p Battery-Pack. > TP4065 - wirklich 4065 oder eher TP4056? Zum 4065 finde ich nur > Datenblätter mit massig chinesischen Schriftzeichen, egal, auch da steht > irgendwo "Single-Cell". Den 4056 kenne ich recht gut von > 25ct-China-Platinchen, passt gut, einen LiIon zu laden. Natürlich lädt > der auch zwei parallele, dauert dann eben doppelt so lange. Genau, das tut mir Leid. Ich meinte TP4056. Im Anhang auch die Stelle, wo dann von "Single-Cell" gesprochen wird. Hierunter würden dann mein 1s2p fallen, die dann aber doppelt so lange zum laden brauchen. > Beim TP4056 bitte nicht den 0,5..1 Ohm in der 5V-Zuführung ignorieren, > bei weit entladenem Akku wird es dem SO-8 Käferchen sonst noch wärmer. DANKE, den hatte ich vergessen!!
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Bearbeitet durch User
Burination S. schrieb: > Ich weiß aber nicht, was sein max. input ist. Beim Raspi 3B war ich mit angeschlossener Tastatur, Maus und USB-Stick (gemütlicher Stick 64GB) nicht über 5W gekommen. Das sei mal so als Anhaltswert mitgegeben. Allerdings damit der Akku nicht leer wird in diesem Falle und die gesamte Leistung (kein Bypass für das Netzteil) würde insgesamt 2A Ladestrom benötigt werden, wenn auf der 5V-Seite 1A entnommen würde.
Angehängte Dateien:
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Spannungen.JPG
280 KB -
Strom-Akku.JPG
270 KB -
Strom-Netzteil.JPG
280 KB
Ich habe versucht, genau den Teil der Schaltung zu simulieren, welcher für das Schalten und für den Spannungsboost auf 5V verantwortlich ist. Im Anhang die Bilder. Die Spannungen passen an sich so, wenn man nur Eingangs- und Ausgangsspannungen sich anschaut. Aber beim Umschalten gibt es kurz Schwankungen, die fast bis auf auf 5.17V gehen. Wäre das problematisch? Wenn man sich die Ströme anguckt, wird es noch suspekter. Beim Netzteil gehen die beim Umschalten bis auf ca. -19A und bei der zweiten Spannungsquelle, die die Akkus darstellen soll, gibt es Peaks mit ca. -11A und ca. 7A. Anstatt des MT3608 habe ich für die Simulation den LTC3872 verwenden, da dieser in LTSpice vorhanden ist. Erkennt jemand den Fehler?
Burination S. schrieb: > Erkennt jemand den Fehler? Die Spikes dürften dadurch entstehen, dass die Bauteile in der Realität nicht ideal sind. Der Mosfet und die Diode haben parasitäre Kapazitäten. Das Verursacht Peaks und die Zeit in den Dioden zur Ausräumung der gespeicherten Ladungen beim Übergang vom leitenden in den sperrenden Betrieb. Im Realen haben die Leiterbahnen und Kabel noch einen Widerstand, der die Peaks schwächt. 5.17V sind für den Raspi kein Problem. Interessant finde ich an den kleinen Spannungsschwankungen, dass sich der LTC3278 davon etwas beeinflussen läßt.
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