Laddkrets till LiFePO4 batteri

[ollef]

Jag sitter och försöker att konstruera en laddkrets till ett LiFePO4 batteri. Laddaren ska få sin ström från en inomhus solcell (50uA 5V), och det är här jag stöter på problem. På grund utav att jag har en så pass liten ström så kan jag inte använda det kretsar jag hittat på internet, då avstängnings mekanismen för dessa drar för mycket ström. Jag har gjort ett första försök att fixa en egen krets mha en komparator och en transistor, som helt enkelt skall stänga av strömmen när batterier uppnått lämplig spänning (3,6V). Men denna uppför sig konstigt...

Jag har helt enkelt kört fasst och skulle behöva hjälp och idéer för att komma vidare med min krets, skickar med (paint) ritning samt datablad till komparatorn och transistorn..

Ha det fint /Olle

http://img63.imageshack.us/img63/1411/laddkrets.png

http://www.datasheetcatalog.org/datashe ... /71333.pdf
http://www.farnell.com/datasheets/97297.pdf

[jesse]

vadå uppför sig konstigt?
hur då?
vad har du för värden på motstånden?

[jesse]

Du ritar inte ut vad som är drain och source på din mosfet?

Dessutom använder du en N-kanals... du bör använda en P-kanals, annars kan du aldrig få den till "on"-läge.
Och din mosfet slår inte på ordentligt förrän den har ca 4 - 4.5 volt Vgs. Du bör skaffa en som slår på "on" redan vid 2.5 volt... alltså inte Vgs - treshold, utan Vgs-on.

Vad händer om det blir mörkt? Kommer det att gå en backström genom solcellen? Din MOSFET har ju en diod som kommer att läcka ström från batteriet om spänningen över solcellen blir för låg.

[jesse]

Välkommen förresten.... kollade inte så noga på ditt alias, så jag trodde du var en "gammal" medlem.

[ollef]

Sorry..

Jo tanken jag hade var ju att transistorn skall gå i "cut of" när spänningen blir högre än 3,6 V på batteriet, och att detta skulle regleras med hjälp av komparatorn. Men spänningen som ligger över batteriet varierar mellan ca 4,5-3,5 V samtidigt som jag inte kan se att utsignalen från kompatatorn ändras. Dvs komparatorn verkar inte slå om oberoende på hur stor spänning som ligger över batteriet...

Drain är till höger på bilden..

Jesse, jag kanske har blandat ihop mosfetarna...men min tanke var att om jag laddade så skulle komparatorn skicka ut en hög (2-3V) signal annars en låg signal då spänningen över batteriet blev tillräckligt stor. Har jag tänkt fel då jag vill lägga en spänning på gaten för att få den att leda ström?

/Olle

[ollef]

Hum..angående backströmmar genom mosfeten om det blir mörkt så hade jag inte tänkt på det, är fortfarande lite fast i ideala komponent tänket .

Men har du någon ide på hur man kan förhindra detta?

jag får alltså skaffa mig en ny mosfet...men är inte n påslagna vid en hög signal?

angående motstånden, så är återkopplingen från ut till plus på komparatorn samt den från plus på komparatorn till jord 200k ohm och det sista 39 k ohm

[jesse]

är fortfarande lite fast i ideala komponent tänket

men dioden är ju t.o.m inritad i symbolen för transistorn, om du kollar i databladet!

jag misstänket att det är mer än ett feltänk i den här konstruktionen. Men ge inte upp - det är precis sånt här man lär sig mycket på. Jag har inte en självklar lösning på problemet heller då det är så många faktorer som spelar in här.

Du tänker rätt att gaten ska ha en positiv spänning, om det är en N-kanals MOSFET. Men gatespänningens är i förhållande till Source-pinnen, inte till GND, eftersom transistorn inte har kontakt med GND i det här läget. Source-pinnen har ju en potential på ca 3.6 volt , och om gaten ska ha positiv spänning behöver du lägga på ytterligare kanske 2-3 volt. Och den spänningen finns inte. Eller... jo, om solcellen ger 5-6 volt. Men vad som då händer är att så fort transistorn börjar leda kommer spänningen över solcellen att falla (den kortsluts ju till batterispänningen)... men den faller bara en bit, lagom så att gaten inte riktigt fungerar längre.... (gatespänningen blir för låg)...

("gatespänningen kallas Vgs i databladet , just för att det är spänningsskillnaden mellan gate och source (g-s) som är intressant)

Så alternativet P-kanals MOSFET fungerar istället så att transistorn aktiveras (till "on"-läge) genom en negativ spänning på gaten, i förhållande till source. Och det finns ju..

Men då uppstår ett problem vid själva OP-förstärkarens ingångar. Du vill slå på om batterispänningen är lägre än 3.6 volt. Men hur får du fram jämförelsespänningen? Du delar solcellens spänning (som jag antar kan variera en del?) med en spänningsdelare... eftersom solcellens spänning blir densamma som batterispänningen vid "on" så kommer även spänningen på OP:ns plusingång att sjunka så att mosfeten stängs av... vanligtvis uppstår då ett slags jämviktsläge då transistorn är halv-på hela tiden, oavsett hur hög batterispänningen blir. Men nu har du även lagt in ett motstånd från OP:ns utgång till plus-ingången, vilket skapar en hysteres (schmitt-trigger-funktion), vilket antagligen kan orsaka en oscillation med en så hög frekvens att du inte kan uppfatta den om du inte har ett oscilloskop....

...som sagt.. det är lite småkomplicerat det här...

[blueint]

Ladda en kondensator. När tillräckligt med energi samlat, så laddar du batteriet en kort stund. Och sedan väntar man tills nästa "kick"

[nifelheim]

LiFePO4 är mycket tåligare än Li Ion.
Hur många mAh är batteriet på?
50 uA är så lite att det borde gå bra att bara shunt reglera med en zenerdiod motsv..

[ollef]

Jesse, nu förstår jag vad du menar men Vgs på runt 4-4.5 V...Det är precis de problemen som du nämner som jag brottas med, men nu är ju i alla fall ett problem borta.

Angående Zenerdiod, Jag kollade lite på den möjligheten för att reglera spänningen från ca 5 V till 3.6 V men som jag förstod det så kräver en zenerdiod en backström i mA för att kunna behålla det korrekta spänningsfallet! Som sagt så är jag inte helt bekväm med databladen än, men jag kollade efter dioder med låg "Max power dissipation"

Jag har läst mig till att LiFePO är väldigt tåliga, och min prototyp kommer att dra mer ungefär lika mycket ström per dag som jag maximalt kan få ur solcellen. Så strömmarna som kan överladda batteriet kommer att vara väldigt små!!

[jesse]

Nja... jag tror nog en zenerdiod skulle kunna fungera. Den specifika spänningen är definierad vid 1 mA, och zenerdioden har en något lägre spänning vid lägre strömmar. Men ofta är läckströmmen vid bara några tiondels volt under märkvärdet så pass låg att du klarar dig. Det går ju relativt enkelt att testa om man har en zenerdiod, ett par motstånd, en spänning och en voltmeter (voltmetern drar ca 4µA vid 4 volt om det är en billig digital - bättre modeller drar 0.4µA), så kan du mäta spänningen vid 10 - 50µA. Zenerdiodens läckström tror jag mäts i nanoampere.