Stromversorgung mit und ohne Akkus

Anforderungen

allgemein

  • Safety first!
  • Schutz gegen Überlast und Kurzschlüsse vorsehen

Netzbetrieb

  • Schutz gegen Fehlbedienung (falsche Spannung, falsche Polung etc.)

Akkubetrieb

  • LiPo nicht ohne Tiefentladeschutz betreiben
  • lieber konservatives Akkumanagement
  • Signalisierung für Ladestatus vorsehen

 

allgemein

 

  • Tiefentladeschutz
  • Überlastsicherung
  • gleichzeitig Laden und Stromversorgung
  • gemeinsame Masse für Eingang, Ausgang und Batterie
  • Anzeige und/oder Signal für Ladevorgang

 netzunabhängiger Betrieb

  • lange Betriebsdauer
  • geringe Selbstentladung

Überbrückung bei Stromausfall

  • lange Lebensdauer (Ladeentspannung nicht zu hoch)

sinnvolle Tests

  • Masseverbindungen prüfen
  • Ladeendspannung prüfen
  • Tiefentladeschutz prüfen
  • Entladestrom unbeschaltet prüfen
  • idealerweise Strom/Spannungs-Diagramm mit vollständigem Lade- und Entladezyklus bei verschiedenen Lasten
  • ggf. Überlastsicherung prüfen

Anmerkungen

  • Tiefentladeschutz greift oft erst bei 2.5V, besser wäre 3V
  • eventuell zusätzlich Überwachung per Software implementieren und unterhalb von 3V zumindest in Sleepmode wechseln

Varianten

direkte Versorgung (4.2V unreguliert)

  • minimale Verluste
  • Lademodule sind mit Tiefentladeschutz verfügbar (senkt Ausgangspannung auch gleich etwas)
  • Spannung ist etwas zu hoch für ESP8266, sollte aber noch funktionieren

Lademodul mit integriertem Boostkonverter 5V

  • Achtung: inbesondere bei neueren Modulen für Powerbanks oft nicht gleichzeitig Laden und Entladen möglich
  • Wemos Battery Shield (passt direkt auf Wemos D1, ist aber nicht völlig durchdacht)

Lademodul mit integriertem Boostkonverter 9V

  • Modul mit Ladeschaltung und Boost-Konverter
  • Input: 5V, 500mA
  • Output: 9.2V, 500mA
  • ebay
  • Ausgangsspannung event. modifizierbar?

Lademodul mit integriertem Boostkonverter (regelbar)

  • Modul mit Ladeschaltung und Boost-Konverter
  • Input: 4 .. 8V, 1A max
  • Output: 4.3 .. 27V, 2A max (??)
  • ebay ca. 2,50€
  • große Kontaktflächen, große Massefläche auf der Rückseite
  • Potentiometer nicht sehr präzise und reagiert auf Berührung
  • Entladestrom unbeschaltet ~150µA
  • Ladeentspannung ~4,2V
  • Ladestrom 1,06A bei 3,0V Zellenspannung
  • Test mit Glühlampe als Last (5V/~500mA):
    Ausgangsspannung stabil, kein Tiefentladeschutz!
  • bei 12V Ausgangsspannung bricht bei 700mA die Spannung auf ~11V ein, wenn der Akku nicht ganz voll geladen ist
  • bei tiefentladener Batterie keine Ladung möglich, solange Ausgang belastet ist
  • Ladestrom sinkt, sobald Ausgang belastet wird (kein Bypass?)
  • Boostkonverter müsste sich abtrennen lassen für externen Schalter

eigene Schaltung mit AVR

  • es gibt Applicationnotes von Atmel für einen LiPo-Lader (AVR146, AVR450) und Schaltungsvorschläge für einen Boostkonverter mit AVR
  • auf dieser Basis ließe sich eventuell eine eigene Schaltung entwickeln, bei der Ladeentspannung und Tiefentladeschutz für den jeweiligen Bedarf optimal angepasst sind
  • der Betriebs- und Ladezustands etc. ließe sich dann z. B. auch digital signalisieren
  • optional Kapazitätsmessung und tatsächlicher Ladezustand
  • optional Akkutest
  • optional Temperaturkontrolle
  • optional Ladestandanzeige
  • optional Battery-ID und Temperatursensor auslesen (s. AVR458)
  • Bypass für Netzbetrieb möglich
  • optional akustischer/optischer Alarm