Lüfter an Akku und Netzteil parallel betreiben

[Pascal (pascal12345)]

Hallo zusammen,
Ich möchte gerne einen 12V DC Lüfter an einem 12V Akku betreiben. 
Außerdem diesen Akku gleichzeitig laden, sobald er leer ist. Dazu habe 
ich ein kleines Schaltbild erstellt und wollte mal fragen, ob da jemand 
drüber schauen kann.

Poti R1 und NTC R2 bilden zusammen mit dem Schmitt Trigger die 
Temperaturüberwachung und sollen das Gate der FETs T1 und T2 schalten.

Funktionsprinzip:
Der Lüfter soll per Akku betrieben werden. Wenn Akkutemperatur OK, dann 
dreht der Lüfter. Wenn Akkutemperatur zu hoch, dann Lüfter aus.

Wenn Akku leer, dann wird das 15V Netzteil eingesteckt(zur besseren 
Darstellung über Schalter S1), der Akku geladen und der Lüfter dreht an 
15V.
Wenn Akkutemperatur zu hoch, Ladevorgang AUS, aber Lüfter dreht weiter 
an 15V.


Im Bild sind 2 Pfeile mit Fragezeichen eingezeichnet. Muss an dieser 
Stelle noch je eine Diode in Sperrrichtung rein?

Den 12V Lüfter an 15V zu betreiben ist unschön, aber da er per PWM 
gesteuert wird, ist zumindest eine übermäßige Beanspruchung der Mechanik 
auszuschließen. Oder doch besser mit Zener Diode in diesem Strang 
arbeiten?

Wäre super, wenn vor dem Teile bestellen und rumlöten jemand drüber 
schauen könnte.
Vielleicht hat jemand Tipps, welche FETs und welches Schmitt Trigger IC 
hier am besten reinpassen würde. Auch mit der Belastung der Bauteile 
etwas Luft nach oben, falls mehrere Lüfter darüber laufen sollen.

Freue mich auf Rückmeldung
Gruß
Pascal

[Pascal (pascal12345)]

Habe gerade gesehen, dass der Schalter falsch positioniert war.
Ist jetzt umgezeichnet und neues Bild angehängt.

[Frank L. (hermastersvoice)]

wenn du die FETs und die Diode eh überbrückst, lass sie doch einfach 
weg.

[Jörg R. (solar77)]

Pascal schrieb:
> Hallo zusammen,
> Ich möchte gerne einen 12V DC Lüfter an einem 12V Akku betreiben.
> Außerdem diesen Akku gleichzeitig laden, sobald er leer ist. Dazu habe
> ich ein kleines Schaltbild erstellt und wollte mal fragen, ob da jemand
> drüber schauen kann.

Wo ist die Ladeelektronik für den Akku?

> Funktionsprinzip:
> Der Lüfter soll per Akku betrieben werden. Wenn Akkutemperatur OK, dann
> dreht der Lüfter. Wenn Akkutemperatur zu hoch, dann Lüfter aus.

Im ernst? Umgekehrt wäre es wohl sinnvoller.


2 N-Channel Mosfet um HighSide zu schalten?

Überdenke das Ganze nochmal.

[Frank O. (frank_o)]

Pascal schrieb:
> ch möchte gerne einen 12V DC Lüfter an einem 12V Akku betreiben.
> Außerdem diesen Akku gleichzeitig laden, sobald er leer ist.

So wie ich das verstehe, ist der Lüfter permanent an der Batterie 
angeschlossen und die Batterie permanent an einem Ladegerät 
angeschlossen.
Der Lüfter soll eigentlich vornehmlich immer laufen - wäre da nicht der 
Akku ...

Wieso dann nicht den Lüfter mit Netzstrom betreiben?
Stromausfallsicherheit kann das auch nicht sein, da du den Lüfter 
ausstellen willst, wenn die Akkutemperatur zu hoch ist (warum auch immer 
die zu hoch sein sollte.

Ich verstehe den ganzen Ansatz und die Problemstellung nicht.

[Pascal (pascal12345)]

Hallo und danke für die Rückmeldungen.

Das Netzteil wird nur dann angeschlossen, wenn der Akku leer ist. Einmal 
um den Lüfter anzutreiben, und zum Anderen um den Akku zu laden. Zur 
besseren Darstellung habe ich den Schalter eingezeichnet. Den Schalter 
gibt es nicht. Entweder Netzteil angeschlossen oder nicht.

Es geht um ein NiMH Akkupack, in dem ein NTC Widerstand schon drin ist. 
Ich habe den Akku nicht selber gebaut. Es sind auch keine Balancer in 
dem Pack verbaut, deswegen hier auch keine eingezeichnet. Es ist halt 
ein fertiges Akkupack das hier rumliegt.

Lüfter aus, wenn Akku heiß, ist schon richtig so. Wenn Akku heiß, dann 
kein Laden und keine Verbraucher dran. Die Lüfter sollen den Akku ja 
nicht kühlen.

Die FETs und die Diode werden gebrückt, wenn der Akku überhitzt beim 
laden. Was ist daran verkehrt? Es fließt ja kein Strom zurück in die 
Schaltung wegen der Diode. Und was ist an den FETs generell falsch im 
Bezug auf High Side schalten? Low Side wäre besser, aber da bin ich 
nicht auf die Lösung gekommen. Kann ich mir aber nochmal anschauen.

Hoffe die Verwirrung etwas entwirrt zu haben.

[Achim H. (pluto25)]

Pascal schrieb:
> Im Bild sind 2 Pfeile mit Fragezeichen eingezeichnet. Muss an dieser
> Stelle noch je eine Diode in Sperrrichtung rein?

Am Ausgang des Schmitt Trigger keinesfalls (Die Fet sollten nicht "in 
der Luft hängen"). Unter T2 vielleicht eine zur Ladespannungsbegrenzung?
Und eine sollte an Stelle des durchgestrichenen S1 damit der Ventilator 
auch läuft wenn das Ladegerät an aber der Accu zu warm ist.

Pascal schrieb:
> jemand Tipps, welche FETs

Dazu sollten die zu erwachtenden Ströme bekannt sein. Pc-Lüfter oder 
Kühlerventilator? 10 AAA Nimh oder Lkw Batterie?
Als Fet p-Channel (D/S tauschen). Als Schmitt Trigger ist so ziemlich 
jeder geeignet der mit 15V klar kommt.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Es fehlt die Funktion: Lüfter aus, wenn Akku leer.

Wohl Freitag um 1h u. 2min verpasst?

[Pascal (pascal12345)]

Lüfter aus wenn Akku leer fehlt, da haste recht. Zumindest eine Anzeige, 
wenn Akkuspannung unter einem Bestimmten Bereich ist. Da muss ich 
nochmal nach schauen.

10x AAA NiMh und max 1,5A Stromaufnahme ist zu erwarten.
Es sollen PC Lüfter sein + weitere Elektronik, die aber schon 
zusammengebaut ist.

Wofür den N Fet gegen P Fet tauschen? Hast du das gemeint?

[Michael B. (laberkopp)]

Pascal schrieb:
> Außerdem diesen Akku gleichzeitig laden, sobald er leer ist.

Falsch.

Man lädt den Akku, sobald das Ladenetzteil bereit ist. Als Ladenetzteil 
schaltet es von selbst ab, wenn der Akku voll ist. Und wenn es irgendwas 
taugt, nimmt es keinen Strom rückwärts auf, wenn es ausfällt.

Also kommt das Ladenetzteil direkt an den Akku, kein MOSFET dazwischen.

Pascal schrieb:
> Funktionsprinzip:
> Der Lüfter soll per Akku betrieben werden. Wenn Akkutemperatur OK, dann
> dreht der Lüfter. Wenn Akkutemperatur zu hoch, dann Lüfter aus.

Klingt jetzt merkwürdig, ich würde eher zu heisse Akkus per Lüfter 
kühlen, aber es ist dein Ding.

Was du als Schmitt-Trigger eingezeichnet hast, kann nur symbolisch 
gemeint sein. Ihm fehlt die Versorgungsspannung. Normale 74HC14 kann man 
nicht mit 12V betreiben. CD4093 gingen, haben aber sehr ungenaue 
Schaltschwellen und keine einstellbare Hysterese. Ich gehe davon aus, 
dass dein Schmitt-Trigger in Wirklichkeit eine ganze Schaltung ist, z.B. 
aus einem ICL7665.

Ein NTC ist in Batterieanwendungen nicht so doll, da der Spannungsteiler 
bei höheren Temperaturen relevant Strom zieht. Ein LM334 wäre sparsamer, 
oder LM35.

Dein T1 'vor' dem Lüfter in der positiven Versorgung bedeutet ein 
PMOSFET wie IRF4905, der Schmitt-Trigger schaltet auf low um den MOSFET 
einzuschalten. Kann man machen, bei open collector Komparatorausgängen 
muss noch ein pull up (10k-100k) vom Gate zum Source des MOSFETs.


Da dein Lüfter ständig läuft, wenn der Akku kühl ist, würde ich noch 
einen Schutz vor Tiefentladung einbauen. Wie gut, dass der ICL7665 2 
Komparatoren enthält.

[Pascal (pascal12345)]

Michael B. schrieb:
> Man lädt den Akku, sobald das Ladenetzteil bereit ist. Als Ladenetzteil
> schaltet es von selbst ab, wenn der Akku voll ist. Und wenn es irgendwas
> taugt, nimmt es keinen Strom rückwärts auf, wenn es ausfällt.
> Also kommt das Ladenetzteil direkt an den Akku, kein MOSFET dazwischen.
Der Akku würde geladen werden, wenn ich das Netzteil einstecke. Im 
Normalfall ist das Netzteil nicht eingesteckt. Außer der Akku ist halt 
leer.
Ob das Gerät was taugt oder nicht, weiß ich nicht.

Michael B. schrieb:
> Pascal schrieb:
>> Funktionsprinzip:
>> Der Lüfter soll per Akku betrieben werden. Wenn Akkutemperatur OK, dann
>> dreht der Lüfter. Wenn Akkutemperatur zu hoch, dann Lüfter aus.
>
> Klingt jetzt merkwürdig, ich würde eher zu heisse Akkus per Lüfter
> kühlen, aber es ist dein Ding.
Der Lüfter pustet den Akku nicht an. Wenn der Akku aufgrund von einem 
Defekt heiß wird, soll kein Verbraucher oder das Ladenetzteil am Akku 
angeschlossen sein.

Michael B. schrieb:
> Was du als Schmitt-Trigger eingezeichnet hast, kann nur symbolisch
> gemeint sein. Ihm fehlt die Versorgungsspannung. Normale 74HC14 kann man
> nicht mit 12V betreiben. CD4093 gingen, haben aber sehr ungenaue
> Schaltschwellen und keine einstellbare Hysterese. Ich gehe davon aus,
> dass dein Schmitt-Trigger in Wirklichkeit eine ganze Schaltung ist, z.B.
> aus einem ICL7665.
Jau hab die Spvg nicht eingezeichnet. Hätte ich machen sollen.

Michael B. schrieb:
> Ein NTC ist in Batterieanwendungen nicht so doll, da der Spannungsteiler
> bei höheren Temperaturen relevant Strom zieht. Ein LM334 wäre sparsamer,
> oder LM35.
Okay das war mir nicht klar gewesen. Der NTC ist halt im Akkupack 
verbaut, daher bin ich diesen Weg weiter gegangen.

Michael B. schrieb:
> Dein T1 'vor' dem Lüfter in der positiven Versorgung bedeutet ein
> PMOSFET wie IRF4905, der Schmitt-Trigger schaltet auf low um den MOSFET
> einzuschalten. Kann man machen, bei open collector Komparatorausgängen
> muss noch ein pull up (10k-100k) vom Gate zum Source des MOSFETs.
Da muss ich wohl Tomaten auf den Augen haben... Wenn Temperatur zu hoch, 
Schaltet der Schmitt Trigger auf 0. Dann schaltet Lüfter aus, bei einem 
N Fet.

Das mit dem pull up(oder eher pull down?) stimme ich zu. Wird gemacht.

Michael B. schrieb:
> Da dein Lüfter ständig läuft, wenn der Akku kühl ist, würde ich noch
> einen Schutz vor Tiefentladung einbauen. Wie gut, dass der ICL7665 2
> Komparatoren enthält.

Das macht Sinn. Schaue ich mir mal an, danke.
Aber ständig laufen tut der auch nicht. Immer mal wieder etwas per PWM 
angesteuert. Der kleine 2100mAh Akku müsste das ne Woche hinbekommen 
können. Das wird aber die Praxis zeigen.

[Michael B. (laberkopp)]

Pascal schrieb:
> Der NTC ist halt im Akkupack verbaut, daher bin ich diesen Weg weiter
> gegangen.

Ok, da kann man zwar was machen, um die Stromaufnahme zu reduzieren, nur 
impulsweise 1ms während 1s messen, niedrigere Spannung am 
Spannungsteiler, aber das bedeutet mehr Aufwand.

Pascal schrieb:
> bei einem N Fet.

...geht deine Schaltung gar nicht, der bräuchte 25V zum einschalten.
Nimm besser den P Fet.

Pascal schrieb:
> Wenn der Akku aufgrund von einem Defekt heiß wird, soll kein Verbraucher
> oder das Ladenetzteil am Akku angeschlossen sein.

Ok, dann bleibt der MOSFET in der Leitung vom Ladenetzteil zum Akku, 
sollte aber auch ein P Fet werden.

Deine Schaltung hat eine Unschönheit: ist das Ladenetzteil aus und der 
Akku heiss, also die Fets alle abgeschaltet, wird der Lüfter über die 
Body-Diode des T2 versorgt und läuft trotzdem auf Akkustrom. Es müsste 
noch eine Diode vor T2 und dann kann das Ladenetzteil nicht mehr den 
Akku richtig vollladen.


Man könnte auch die ganze Schaltung umdrehen und N Fet in die 
Massezuleitung zum Akku legen, aber dazu müsste man alles umzeichnen.

[Pascal (pascal12345)]

Wie bekomme ich den P Fet denn wieder abgeschaltet? Dafür muss die Gate 
Spannung doch über der 15V Source Spannung liegen.

Habe aber mal von Fet weg auf Relais gezeichnet. Weniger Bauteile und 
deutlich einfacher. Ist die Temperatur OK, schaltet der Schmitt Trigger 
die Relaisspule und schließt den Ladekreis.  Der stand by Verbrauch bei 
diesen kleinen mini Relais ist ja auch überschaubar. Alternativ kommt 
dann halt noch ein Ein/Aus Schalter direkt hinter den Akku. Aber wie 
gesagt, dass muss die Praxis erstmal zeigen.
Außerdem habe ich noch eine 12V Zener Diode für die 15V Versorgung mit 
reingepackt.

Dein ICL7665 sieht sehr interessant aus, aber das gibt eine Rechnerei 
mit der Hysterese :)
Da das IC einen Invertierten und einen nicht invertierten Ausgang hat, 
müsste ich für den Unterspannungsschutz den invertierten Ausgang nehmen. 
Der Andere ist für meine Schaltung schon belegt.

Gibt es da einen Trick, wie man sich diese Rechnerei sparen kann? Das 
würde es leichter machen..

[Michael B. (laberkopp)]

Pascal schrieb:
> Habe aber mal von Fet weg auf Relais gezeichnet

Die Schaltung ist auch unsinnig.

15 Ohm zwischen 15 und 12 V bewirkt 200mA durch die Z-Diode, macht 2.4 
Watt, und der Lüfter darf nur weniger als 200mA verbrauchen. Läuft er 
vom Akku und braucht z.B. 100mA bekommt er wegen dem Widerstand nur noch 
10.5V.

Viel einfacher ist es, den Lüfter direkt an den 12V Akku anzuschliessen, 
dann bekommt er immer nur 12V.

Und das 15V Netzteil ist ja ein Ladenetzteil, da kann man auch direkt an 
den 12V Akku anschliessen, es geht dann mit der Spannung auf 12V zurück 
bei vollem Ladestrom und schaltet hoffentlich bei vollem Akku ab.

Bleibt die Akku-Übertemperaturabschaltung und tunlichst eine 
Akku-Tiefentladungsabschaltung. Ein Relais, das nur anzieht, wenn der 
Akku kühl und voll genug ist, kann direkt an den Akku. Natürlich braucht 
das Relais viel Strom, der von der Akkukapazität abgeht. Besser also 
MOSFET nutzen.

Pascal schrieb:
> Wie bekomme ich den P Fet denn wieder abgeschaltet? Dafür muss die Gate
> Spannung doch über der 15V Source Spannung liegen

Nein, einfach Gate=Source, dan ist er aus.

Pascal schrieb:
> Gibt es da einen Trick, wie man sich diese Rechnerei sparen kann

Grundschüler fragen, die haben das gelernt was an dir offenbar vorbei 
gegangen ist.

[Marcel V. (mavin)]

Pascal schrieb:
> Habe aber mal von Fet weg auf Relais gezeichnet.

Die Freilaufdiode D1 muss parallel zum Relais geschaltet werden!

Pascal schrieb:
> Gibt es da einen Trick, wie man sich diese Rechnerei sparen kann?

Wie groß soll denn deine Hysterese werden?

[Martin S. (mmaddin)]

Pascal schrieb:
> Ist jetzt umgezeichnet und neues Bild angehängt.

Versuche doch mal deine Bilder durchgehend in Leserichtung anzuhängen, 
da bekommt man ja Nackenschmerzen.