Moin,
ich möchte mir einen LiIon-Simulator bauen und entwerfe hierzu gerade die Ausgangsstufe für die zwei notwendigen Quadranten "push" und "pull". Ziel ist eine Batterie-Spannung vorzugeben (VIn im Schaltplan), die dann bei welcher Stromrichtung auch immer (laden, entladen) aufrechterhalten wird.
An den derzeitigen Stand habe ich mich mit Hilfe von Google, KI und NI heran-iteriert. So sind hoffentlich keine Anfängerfehler mehr drin und ich habe auch die richtigen falschen Infos der KI herausgefiltert.
Randbedingungen:
- Einzel-Zelle
- Spannungsbereich von tiefentladener Zelle bis überladen, also etwa 0.5V bis 4.5V
- Strombegrenzung auf +-2A bis 4.2V am Ausgang
- Ausgangsstrom oberhalb von 4.2V und unterhalb von 2.5V (fast) egal; muss zum Testen einer BMS reichen
- 5V-Versorgung vom Hilfskanal des Labornetzteils. Daher nur 5V Versorgungsspannung für die push/pull-Ausgangstufe. (Die ebenfalls benötigen 9V werden intern erzeugt (hier nicht Thema))
Drei offene Themen bleiben aber (unterer Zweige jeweils entsprechend)
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Temperatur-Stabilität Mein Verständnis ist, dass bei Montage von Q102, Q103 und Q104 auf einem Kühlkörper alle Transistoren der gleichen Temperatur-Drift von -2mV/K unterliegen. Funktioniert natürlich nicht perfekt, daher R104 als negative Gegenkopplung, um die gewünschte Temperatur-Unabhängigkeit zu erreichen Frage 1: Ist das richtig so?
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Einstellung des Ruhestroms Q102 – R104 – R106 – Q108: Geht, denke ich, nur indirekt. Wenn der Strom durch Q104, eingestellt über die Stromquelle um U101 (~8.2mA), 'ausreichend' groß ist, wird, da die Basis-Emitter-Spannung gemäß Diodenkennlinie von Q104 größer sein wird als die Q103 (hier nur uA) ein paar Millivolt für R104 übrig bleiben. Damit sind sowohl Q102 als auch Q108 wie gewünscht „offen“. Finaler Wert von R101 durch ausprobieren. Frage 2: Ist das der zu wählende Mechanismus, um den Ruhestrom im Lastpfad einzustellen? Wenn nicht, wie sonst?
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Stabilität: Tja, die Zelle wird in der Zielanwendung eine kapazitive Last sehen (vom Lade-Regler, vom Buck-Boost-Converter, andere Abblock-Kondensatoren), die sich zu etwa 35uF aufaddieren. Und nun weiß ich nicht, ob das Ding überhaupt stabil zu bekommen ist.
- R105 ist keine wirklich gute Idee. Gerne genommen zur Entkopplung von OpAmp-Ausgängen von kapazitiven Lasten, aber mit 22R und 2A Ausgangsstrom wird das alles nichts. (also nur zur Info, mal erwogen, aber gleich wieder in die Tonne getreten)
- Mit großen Zeitkonstanten gebildet aus C102 und R110 ließe sich der Regelkreis wohl stabilisieren, möglicherweise aber auf Kosten von einer batterie-untypischen langen Ausregelzeit von Lastsprüngen
Frage 3: Hat das Konzept eine Chance auf eine Bandbreite von, hm, 10kHz oder ein bisschen mehr?
Über Antworten und Anregungen würde ich mich freuen. Und wenn die Schaltung nicht zu retten ist, hätte ich gerne verstanden, warum, und wie eine Alternative aussehen könnte.
Gruß
P.S.: Datenblätter sind, denke ich, nicht notwendig. Der ZXTC2045 ist ein NPN/PNP Kleinsignal-Transistorpaar, das bei mir rumliegt. Die BD-Typen sind Allerwelts-Leistungs-Transistoren und mehr als ausreichend für den Anwendungsfall (liegen hier aber auch rum), der OPA2991 ein R2R OpAmp.
