USB-Ladegerät mit Akku Im Unterforum Projekte im Selbstbau - Beschreibung: Selbstbau von Elektronik und Elektro
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BID = 777009
timmmme26 Gelegenheitsposter
Beiträge: 61
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Guten Abend,
Ich möchte mir ein USB-Ladegerät, welches mit 8 Mignon-Akkus oder Alkali-Batterien gespeist wird, selber bauen. Dazu habe ich bereits verschiedene Schaltpläne angeschaut und nun meinen eigenen entwickelt.
Da ich aber noch nicht so viel Erfahrung habe was solche Schaltungen angeht, möchte ich Euch bitten, meinen Schaltplan anzuschauen um Fehler oder Schwächen ausfindig zu machen.
K1 dient als Strombegrenzung. In diesem Fall soll ein maximaler Strom von 500mA fließen, damit an K2 keine zu große Verlustleistung produziert.
Hier sind meine Rechenergebnisse:
R1 = 1,25V / Imax
R1 = 1,25V / 0,5A
R1 = 2,5 Ohm
PK1 = U * I
PK1 = 1,25V * 0,5A
PK1 = 0,63W
R3 = R2 * (Ua / 1,25V -1)
R3 = 240 Ohm * (5V / 1,25V -1)
R3 = 720 Ohm
PK2 = (Uemax - UK1 - Ua) * Imax
PK2 = (12,8V - 1,25V - 5V) * 0,5A
PK2 = 3,28W
Im Internet habe ich diese Formel für den Kühlkörper von K2 gefunden:
Rk = (Tmax-TUmfeldmax)/Pv - Rg
Das Problem: Ich habe nirgends Rg für einen LM317 finden können, was laut der Seite der Wärmewiderstand zwischen Kristall und Bauteilgehäuse ist. Rg vom Spannungsregler Typ 7812 steht dort allerdings: 5 K/W.
Den habe ich erstmal genommen und habe den Wärmewiderstand des Kühlkörpers ausgerechnet:
Rk = (125-50)/3,28W - 5 K/W
Rk = 17,87 K/W
Somit ist dieser Kühlkörper geeignet, richtig?
Link
Danke im Voraus
[ Diese Nachricht wurde geändert von: timmmme26 am 22 Jul 2011 19:49 ] |
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BID = 777011
Mr.Ed Moderator
Beiträge: 36188 Wohnort: Recklinghausen
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Warum machst du dir das Leben so kompliziert?
Nimm einen LM2940CT-5.0, einen 0,47µF, einen 22µF und speise das ganze mit 5 Akkus oder Batterien, fertig.
Kostet weniger, heizt weniger.
Noch sparsamer wird es mit einem Schaltwandler.
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Anfragen bitte ins Forum, nicht per PM, Mail ICQ o.ä. So haben alle was davon und alle können helfen. Entsprechende Anfragen werden ignoriert.
Für Schäden und Folgeschäden an Geräten und/oder Personen übernehme ich keine Haftung.
Die Sicherheits- sowie die VDE Vorschriften sind zu beachten, im Zweifelsfalle grundsätzlich einen Fachmann fragen bzw. die Arbeiten von einer Fachfirma ausführen lassen. |
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BID = 777022
timmmme26 Gelegenheitsposter
Beiträge: 61
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Danke für den Hinweis.
Ich habe den Stromlaufplan angepasst.
Im Datenblatt des LM2940CT-5.0 habe ich gelesen, dass mindestens 6,25V benötigt werden, um vernünftig zu regeln. Deshalb nehme ich 6 Akkus/Batterien.
Ist es entscheidend, welchen Kondensatortyp ich benutze, also ElKo, Keramik oder Folie?
Nun ist es doch so, dass ich für den Worst-Case-Fall wieder den Kühlkörper berechnen muss.
6 voll aufgeladene Batterien haben ja zusammen 9,6V und damit soll es ja auch klappen.
Diesmal mit 1A Imax.
PK1 = (Uemax - Ua) * Imax
PK1 = (9,6V - 5V) * 1A
PK1 = 4,6 W
Rk = (Tmax-TUmfeldmax)/Pv - Rg
Rk = (125-50)/4,6W - 5 K/W
Rk = 11,31 K/W
-> Link
Stellt sich nur die Frage, ob die Formel richtig ist. Kennt sich jemand damit aus?
[ Diese Nachricht wurde geändert von: timmmme26 am 22 Jul 2011 20:57 ]
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BID = 777154
timmmme26 Gelegenheitsposter
Beiträge: 61
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Ich benutze doch wieder den LM317. So ein großer Preisunterschied oder Vorteil ist für mich nicht erkennbar.
Nun möchte ich meine Schaltung mit der Feinsicherung F1 gegen Verpolung sichern. Zuerst habe ich natürlich an einen Gleichrichter oder eine einzelne Diode nachgedacht, doch durch den Spannungsabfall von 1,4V bzw 0,7V müsste ich mehr Spannung, was nicht so einfach möglich ist, weil ich dann 7 Akkus bräuchte. Und da es keine 7er Batteriehalter bei Reichelt gibt, wäre ich wieder bei 8 -> zu heiß.
Löst die eingebaute Sicherung bei Verpolung von Ue schnell genug aus, bevor R9 gebraten ist?
[ Diese Nachricht wurde geändert von: timmmme26 am 23 Jul 2011 18:04 ]
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BID = 777159
Mr.Ed Moderator
Beiträge: 36188 Wohnort: Recklinghausen
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Zitat :
| Im Datenblatt des LM2940CT-5.0 habe ich gelesen, dass mindestens 6,25V benötigt werden, um vernünftig zu regeln. |
Wo hast du denn dieses komische Datenblatt gefunden? Der Hersteller behauptet jedenfalls was anderes.
Zitat :
| The LM2940/LM2940C positive voltage regulator features
the ability to source 1A of output current with a dropout
voltage of typically 0.5V and a maximum of 1V over the
entire temperature range. |
Bei 500mA und 25°C Umgebungstemperatur sind es sogar nur 0,25V.
Zitat :
| Nun möchte ich meine Schaltung mit der Feinsicherung F1 gegen Verpolung sichern |
Was soll die Sicherung und die Diode denn da? Gegen Verpolung schützt sie auf jeden Fall nicht.
Normalerweise setzt man die in die Zuleitung, dahinter die "Deppendiode", parallel zur Betriebsspannung.
Es wäre übrigens sehr sinnvoll, wenn du dich beim Schaltplan an geltende Regeln halten würdest und die Buchstaben so wie alle anderen verwenden könntest. Ein IC wird nicht mit einem K gekennzeichnet, es ist kein Relais, eine Diode ist auch kein Widerstand und wenn man die Verbindungen entsprechend der Norm mit einem Punkt kennzeichnet, kann man auch erkennen was es werden soll.
Was soll die Z-Diode vor der LED und was sollen die beiden Spannungsteiler an den Datenleitungen?
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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Mr.Ed am 23 Jul 2011 18:30 ]
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BID = 777170
timmmme26 Gelegenheitsposter
Beiträge: 61
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Zitat :
| Wo hast du denn dieses komische Datenblatt gefunden? Der Hersteller behauptet jedenfalls was anderes. |
Ich bin von den Daten auf Seite 4 unter Output Voltage ausgegangen. Das wichtigste überlese ich gerne mal
http://html.alldatasheet.com/html-p......html
Vorerst bleibe ich jedoch trotzdem beim LM317. Den bekomme ich kostenlos vom Betrieb.
Zitat :
| Es wäre übrigens sehr sinnvoll, wenn du dich beim Schaltplan an geltende Regeln halten würdest und die Buchstaben so wie alle anderen verwenden könntest. Ein IC wird nicht mit einem K gekennzeichnet, es ist kein Relais, eine Diode ist auch kein Widerstand und wenn man die Verbindungen entsprechend der Norm mit einem Punkt kennzeichnet, kann man auch erkennen was es werden soll. |
Laut DIN EN 61346-2:2000 werden sowohl Widerstände als auch Dioden mit R gekennzeichnet.
Und K bezeichnet auch nichtmehr nur Relais oder Schütz, sondern auch weitere Bauteile der Signalverarbeitung. Bei dem IC habe ich einen Fehler gemacht. Als Konstanthalter wird er ebenfalls mit R gekennzeichnet. Und die Verbindungspunkte... joa die wären sinnvoll Die DIN 40719-2 galt nur bis zum Jahr 2000.
Zitat :
| Was soll die Z-Diode vor der LED |
Mit der Z-Diode und der LED habe ich versucht, auf einfache Weise darzustellen, ob die 6 Akkus noch ausreichend geladen sind. Sobald die Ausgangsspannung um 0,3V von 5V abweicht, soll die LED erlöschen.
Zitat :
| Normalerweise setzt man die in die Zuleitung, dahinter die "Deppendiode", parallel zur Betriebsspannung. |
Habe ich korrigiert, danke.
Zitat :
| und was sollen die beiden Spannungsteiler an den Datenleitungen |
Damit soll das angeschlossene Gerät in den Ladezustand wechseln und mehr als 100mA ziehen.
Ich habe verschiedene Lösungsvorschläge dazu gefunden und habe mich für diesen entschieden. Ob der richtig ist, weiß ich allerdings nicht.
Weiß dazu jemand genaueres?
[ Diese Nachricht wurde geändert von: timmmme26 am 23 Jul 2011 19:37 ]
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BID = 777185
Mr.Ed Moderator
Beiträge: 36188 Wohnort: Recklinghausen
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Zitat :
| Laut DIN EN 61346-2:2000 werden sowohl Widerstände als auch Dioden mit R gekennzeichnet. |
Leider benutzt die bis heute kaum jemand. Auch in aktuellen Schaltplänen werden immer noch die alten Bezeichnungen verwendet.
Zitat :
| Sobald die Ausgangsspannung um 0,3V von 5V abweicht, soll die LED erlöschen. |
Das weiß die LED leider nicht, daher wird sie dir diesen gefallen nicht tun.
Zitat :
| Müsste ja dann so gehen, danke. |
Im Falle einer Verpolung brennt nun die Sicherung durch. Mehr passiert nicht, der Rest der Schaltung hängt immer noch an der Spannung.
Lese dir nochmal durch, was ich geschrieben habe.
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BID = 777193
timmmme26 Gelegenheitsposter
Beiträge: 61
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Zitat :
| Leider benutzt die bis heute kaum jemand. Auch in aktuellen Schaltplänen werden immer noch die alten Bezeichnungen verwendet. |
Ich muss immer diese Norm verwenden, sonst werden meine Pläne vom Ausbilder durchgerissen, was aber auch sonst nicht gerade selten der Fall ist.
Zitat :
| Das weiß die LED leider nicht, daher wird sie dir diesen gefallen nicht tun. |
Ich habe mir das so vorgestellt: Bei 5V Ausgangsspannung liegt an der Z-Diode 2,7V und an der LED 2V an.
Somit liegt am Vorwiderstand 0,3V an und es fließt ein Strom von 2 mA. Wird die Spannung weniger, behalten die Dioden ihre Spannung. Lediglich am Vorwiderstand fällt immer weniger ab und begrenzt so immer weiter den Strom.
5V Ausgangsspannung -> 2mA
4,9V Ausgangsspannung -> 1,34mA
4,8V Ausgangsspannung -> 0,67mA
4,7V Ausgangsspannung -> 0mA
Wo genau ist meine Denkweise falsch?
Zitat :
| Lese dir nochmal durch, was ich geschrieben habe. |
Erledigt und korrigiert. Nun fallen aber über der Sicherung 200mV bei 1A Ladestrom und 3,5V bei 100mA Ladestrom über der Sicherung ab. Da ist ja sogar noch ne einfache Diode besser geeignet.
So wären die 6,25V für den LM317 schon bei voll aufgeladenen Akkus nicht mehr gegeben.
Muss wohl doch der Festspannungsregler her , oder gibt's da 'ne Alternative, abgesehen von mehr Akkuzellen? Oder aber ich verpole sie einfach nicht.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: timmmme26 am 23 Jul 2011 20:25 ]
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BID = 777194
perl Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| Laut DIN EN 61346-2:2000 werden sowohl Widerstände als auch Dioden mit R gekennzeichnet. |
Ist doch logisch: R wie "rund".
Bierflaschen auch.
Ist das ein Aprilscherz?
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BID = 777196
timmmme26 Gelegenheitsposter
Beiträge: 61
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Zitat :
| Ist das ein Aprilscherz? |
Leider nein.
Steht hier
und in meinem neuen Tabellenbuch von Europa Lehrmittel.
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BID = 777198
Mr.Ed Moderator
Beiträge: 36188 Wohnort: Recklinghausen
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Zitat :
| Wo genau ist meine Denkweise falsch? |
Eine LED ist keine Z-Diode. Die Spannung hängt vom Strom durch die Diode ab.
Zitat :
| Nun fallen aber über der Sicherung 200mV bei 1A Ladestrom und 3,5V bei 100mA Ladestrom über der Sicherung ab. |
Häh? Wie kommst du denn nun schon wieder auf diesen krummen Gedanken und diese absurden Werte?
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BID = 777200
Tom-Driver Inventar
Beiträge: 8792 Wohnort: Berlin-Spandau
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Offtopic :
| Das wird dann aber sicher noch sehr lange dauern, bis so alte Zausel (wie ich)
eine Diode mit R und einen Transistor mit K kennzeichnen (wenn überhaupt)... |
_________________
[x] <= Hier Nagel einschlagen für neuen Monitor!
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BID = 777201
timmmme26 Gelegenheitsposter
Beiträge: 61
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BID = 777205
Mr.Ed Moderator
Beiträge: 36188 Wohnort: Recklinghausen
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Überlesen wohl kaum, eher wieder irgendwas irgendwo reininterpretiert oder falsch gelesen. Daher nochmals die Frage, wie kommst du auf diese Werte?
Ganz nebenbei, was willst du mit einer 100mA Sicherung anfangen?
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BID = 777209
timmmme26 Gelegenheitsposter
Beiträge: 61
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Die 100mA Sicherung war noch die alte von vorher. Ist geändert. 2A-Sicherung klingt gut, oder?
Mehr als dies sollten ein USB-Gerät nun wirklich nicht ziehen.
Jetzt sehe ich auch wie ich die Werte falsch abgelesen habe. 160mV Spannungsabfall auf der Sicherung sollten unproblematisch sein.
Kann ich ähnlich einfach (und billig) den Ladezustand der 6 Akkuzellen anzeigen, wie ich es mit der Z-Diode versucht habe?
Weiß noch jemand etwas genaueres dadrüber, wie ich die USB-Geräte in den Ladezustand versetze? Ist mein Spannungsteiler okay?
[ Diese Nachricht wurde geändert von: timmmme26 am 23 Jul 2011 21:07 ]
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