Trennung mittels P-Fet funktioniert nicht einwandfrei

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Trennung mittels P-Fet funktioniert nicht einwandfrei

    







BID = 981649

nabruxas

Monitorspezialist



Beiträge: 9098
Wohnort: Alpenrepublik
 

  


Ich habe einen Ni-Co-Mn/Li Akku für ein E-Bike mit internen Balancer und Schutzschaltungen vor mir liegen.

Dieser Akku bestimmt über eine Sense Leitung ob geladen werden soll oder nicht. Damit der Akku aus dem Suspend Mode aufwacht benötigt er zunächst eine Steuerspannung von 12V auf besagten Sense- Anschluß.
Auch braucht er den im Schaltbild eingezeichneten R1 mit 2k2 damit der Akku das Ladegerät erkennt.
Das funktioniert auch prima.

Ich wollte jedoch zur Sicherheit eine komplette Trennung des Ladegerätes und Akkupacks nach Beenden des Ladevorgangs einbauen. Auch will ich damit erreichen, dass der Akku sich nicht über das Ladegerät falls dieses abgesteckt wird, entlädt.
Hierfür verwende ich zwei P-FET. Aus welchem Grund auch immer schalten diese nicht einwandfrei Ein bzw. Aus.
Q2 schaltet einwandfrei. Trotzdem schalten die FET nicht vollständig ab.
Den R14 habe ich aus einem Schaltungsvorschlag entnommen, bin mir nicht wirklich sicher warum der da reinsoll.

Kann mir bitte jemand weiterhelfen?




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Harald73

Schreibmaschine


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Zitat :
dass der Akku sich nicht über das Ladegerät falls dieses abgesteckt wird, entlädt.

das macht er aber jetzt über R1, R12, ZD1 und IC1, die werden doch immer vom Akkus aus versorgt


Zitat :

Q2 schaltet einwandfrei.

Was ist, wenn du die Verbindung C/Q2 zu entfernst? Ist dann alles leitende weg, außer den 2k2?


Zitat :

Den R14 habe ich aus einem Schaltungsvorschlag entnommen, bin mir nicht wirklich sicher warum der da reinsoll.

ist der "pull down" für das gate, damit ohne Steuersignal UGS = 0.


Edit:

Moment mal: Wenn "rechts" (sagen wir mal) 20V anliegen und "links" (Ladegerät) nur 10V und Q2 sperrt: Usource ~ 20V (wegen Bodydiode Q5). Spannungsteiler R14/R5. U(R14) ~ 8,2V, also Ugs = -8,2V, Q4 sperrt nicht. Bei Belastung an "links" schaltet es wegen R5 durch. Oder verdehe ich mich setzt selber???? Und C7 wird dabei auch noch verpolt aufgeladen.

Außerdem: Welche Spannung? Wenn Q2 durchschaltet liegt die volle Akkuspannung am Gate-Source an. Der SUP50P06 darf max +-20V. Klar geht der nicht bei 20,1V hopps, ist aber unschön.




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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Harald73 am  9 Feb 2016 14:00 ]

BID = 981659

nabruxas

Monitorspezialist



Beiträge: 9098
Wohnort: Alpenrepublik

Ich habe den Schaltplan (sekundär) des Original Ladegerätes anhand der Leiterplatte herausgezeichnet.

Die Problemstellung ist folgende: (ich habe in einem anderen Beitrag kurz darüber berichtet)

In einem Hotel werden E-Bikes mit Panasonic Akkus an die Gäste verliehen.
Am Abend nach der Radtour sollen die Gäste die Akkus im Fahrradraum in die Ladegeräte reinstecken. Gelegentlich kommt es vor das der eine oder andere Akku sich versehentlich in einem Gästekoffer bei der Abreise versteckt. Jetzt werden daher die Akkus diebstahlsicher und fest mit dem Rad verbunden.
Um die Akkus laden zu können wurde an der vorderen Radnabe links und rechts je ein Kontakt montiert. Das Ladegerät und die korrespondierenden Kontakte sind im Fahrradständer stationär eingebaut.
Jetzt habe ich aber nur zwei Kontakte zur Verfügung. Den Sense Kontakt der im Originallader ausgeführt ist muss ich nun simulieren, da der Akku ansonsten nichts macht.
Die kleine, zu erstellende PCB soll dann im Akkupack verschwinden. Da habe ich 3x3 cm, also ausreichend Platz.

Wenn der Akku vollgeladen ist, ist die Spannung des Senseausgang ca. 600mV. Wenn der Akku geladen werden möchte ist die Spannung ~3,3V.
Wenn nun der Akku voll ist, möchte ich diesen vom Ladegerät trennen.
Das hätte auch den Vorteil, dass die beiden Kontakte bei Volladung an der Radnabe spannungslos sind wenn das Rad aus dem Ständer genommen wird.

In einem anderen Forum wurde das Problem schon einmal grundsätzlich durchgekaut, doch ging dort "Michael-123" von falschen Annahmen aus wie anhand des Schaltplanes des Laders zu sehen ist. Außerdem so eine Bratstation wie er sie konstruiert hat möchte ich nicht ins Pack einsetzen....

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: nabruxas am  9 Feb 2016 16:52 ]

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Offroad GTI

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C7=10µF? Das Verschleift die Ausschaltung zumindest ordentlich.

Um die Gates der Transistoren nicht mit 30V zu traktieren, sollte noch eine Z-Diode (12...15V) parallel zu R14 (auf 10k verkleinern) und ein Widerstand (2k7) in den Kollektorzweig von Q2 gesetzt werden.




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nabruxas

Monitorspezialist



Beiträge: 9098
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Offen gestanden habe ich die Originalschaltung des Ladegerätes, die ich herausgezeichnet habe, nicht 100%ig verstanden.

Es fängt schon beim Shunt R20 mit 0.1R an. Damit die Diffusionsspannung von D9 erreicht werden kann, muss ja ein Strom von ca. 6-7A fließen.
Bei längerer Überschreitung von 3,15A ist aber die F2 schon zerschossen.
Im IC4A wird die Strommessung also nie eingreifen, oder doch?

Vielleicht hat ja jemand die Muße und hilft mir den Panasonic-Bauteilhaufen zu verstehen... Das wäre super.



Zurück zu meinem Schaltungsentwurf: Ich werde die Einbauten vornehmen und berichten. DANKE euch beiden!

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perl

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Zitat :
Q2 schaltet einwandfrei. Trotzdem schalten die FET nicht vollständig ab.
Kann doch nicht.
Wenn von rechts Plus vom Akku kommt, dann läuft der Strom zunächst nicht abschaltbar über die Substratdiode des Q5.

D.h. nur noch Q4 könnte den Rückstrom verhindern, aber wenn das Ladegerät negativer ist, wird das Gate des Q4 über den Spannungsteiler R5-R14 angesteuert.
Der Q4 fängt bei bei etwa U_GS= -2,2V an zu leiten, und deshalb sollte sich an der Sicherung F1 eine Spannung von etwa 3V unter der Akkuspannung einstellen.
Auf diese Weise lutscht der 7805 und R12 dann allmählich den Akku leer.




[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  9 Feb 2016 22:21 ]

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nabruxas

Monitorspezialist



Beiträge: 9098
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@Perl:
Ja, ich konnte Deine Ausführungen nachvollziehen. Ich verwende anstelle des Akkupacks und Ladegerät zwei Labornetzgeräte denn da fühle ich mich einfach wohler.
Hinweis: Das Netzgerät, welches den Akku simuliert, kann auch als Stromsenke verwendet werden.

@Offroad GTI:
Ich habe nun die Modifikation vorgenommen, doch ändert es nichts daran, dass die FET nicht vollständig durchschalten/ sperren.



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Offroad GTI

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Zitat :
wird das Gate des Q4 über den Spannungsteiler R5-R14 angesteuert.
Dieser R5 hat mich nebem C7 auch schon gewundert. Wenn die beiden entfernt werden, dürfte das Problem nicht mehr auftauchen.
Da R1 offensichtlich nicht mit abgeschaltet wird, findet aber nachwievor eine gewisse Entladung statt.

Ich bin noch nicht so ganz dahinter gestiegen, wie besagter R1 seine Funktion im Original übernimmt




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perl

Ehrenmitglied



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Zitat :
Damit der Akku aus dem Suspend Mode aufwacht benötigt er zunächst eine Steuerspannung von 12V auf besagten Sense- Anschluß.
Dann wird wohl ein N-FET in der negativen Leitung richtig sein.


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