Netzteil mit Batteriepufferung UBat bricht zusammen

[meinity]

Hersteller: Netzteil

Typenbezeichnung: Netzteil mit Batteriepufferung

kurze Fehlerbeschreibung (2-3 Worte): Batteriespannung bricht ab 640mA zusammen

Meine Messgeräte::
kein Messgerät
Analog/Digital Voltmeter
Oszilloskop

Schaltbild vorhanden?:
Ja, als PDF

Guten Tag,

ich hoffe, ich habe die richtige Kategorie gewählt.Ich habe für ein Projekt ein Netzteil gebaut. Die Bedingungen an das Netzteil sind, dass es mit 230 V und im Batteriebetrieb funktionieren soll. Ich hänge Euch ein Schaltplan an.

Nun gibt es folgendes Problem:

Bei Netzbetrieb funktioniert das Gerät einwandfrei. An dem Gerät hängen ein paar Sensoren dran, die durch einen Microcontroller ausgelesen werden. Die ursprüngliche Stromaufnahme waren ca. 400mA. Jetzt ist aber noch ein Netzwerkmodul hinzugekommen, dass mit 350mA zu Buche schlägt. Im Netzbetrieb gibt es keine Probleme.

Beim Batteriebetrieb (2x 3,6V Lithiumzellen mit jeweils 2400mAh) über eine Diode 1N4004 eingekoppelt, gab es bei 400mA keine Probleme. Jetzt mit dem Netzwerkmodul erhöht sich der Strom und die Batteriespannung bricht von 7,2V auf 5,1V ein und das Gerät funktioniert nicht mehr.

Wer kann helfen? Welche Möglichkeiten gibt es?

 

[barclay66]

Hi,

ich würde zunächst die Diode 102 gegen eine Schottky-Diode mit min. 2A Belastbarkeit tauschen. Über so eine 1N4004 fallen im ungünstigsten Fall bis zu 1,1V ab, sodass für den Regler nicht mehr genug EIngangsspannung bleibt, obwohl es sich um einen Low-Drop Regler handelt.
Noch besser wäre es, die Schaltung mit der Diode durch ein Relais zu ersetzen (Keine Verluste mehr durch die Diode!). Man nehme ein Releis mit geeigneter Spulenspannung (könnte mit einem 12V Relais gehen) und einem Umschaltkontakt. Die Spule hängt man zwischen Masse und dem Emitter von T101 (antiparallele Diode nicht vergessen!). Ist das Relais angezogen, schaltet der Eingang vom L4940 an den Netzteilausgang. Ist das Netzteil nicht aktiv, fällt das Relais ab und schaltet den Akku auf den Regler. Ich habe mal die Zeichnung entsprechend umgearbeitet...



Gruß
barclay66

 

[meinity]

Danke - aber bist du dir sicher, dass die Batteriespannung dann nicht auch einbricht?

Ich hatte vorher die SB120 als Einspeisediode drin, dort ist aber ein permanenter Strom von ca. 10mA geflossen, da die Diode nicht richtig gesperrt hat.

SB120:

SB 120 :: Schottky Diode, DO41, 20V, 1A

Dann wäre evt. die SB 140 die richtige, 0,5V UF bei 1A

 

[barclay66]

Hi,

nun ja, wenn die Belastung zu groß ist und dadurch die Spannung zu sehr einbricht, gibt es eigentlich nur zwei Möglichkeiten:
- Die Belastbarkeit durch Parallelschalten weiterer Akkus oder durch Ersatz mit stärkeren erhöhen -oder-
- Weniger Stomentnahme durch weniger Verbraucher (schwierig).

Gruß
barclay66

 

[Hannes_L]

Also wenn ich den ersten Beitrag richtig verstehe, bricht die Batteriespannung schon ein. Es liegt also, gemessen direkt an der Batterie, nur etwa 5V an.
Dafür gibt es meines Erachtens nur zwei Gründe:
1.) Die Batterie ist nicht ausreichend geladen
2.) Die Batterie kann eine Last von fast 800mA nicht treiben, was bei einem normalen NiMH-Akku nicht ungewöhlich wäre.

Was mir bei der Schaltung noch auffällt: Es gibt keine Batterieladung. Sowas könnte man doch bei dieser Art Schaltung gleich mit einbauen, dann hat man auch einen echten USV-Betrieb

 

[Bertl100]

Hallo zusammen,

die Ladung zweier in Reihe liegender Li-Ion Akkus ist nicht trivial. Da braucht ein Batterie Management, Stichwort "Balancer", sonst werden die Akkus nie gleichmäßig voll.

Hast du die Daten der Li-Ionen-Zellen? Ein 2400mAh Akku sollte i.a. schon 800mA liefern können.
Mess doch mal die beiden Teilspannungen der beiden Akkus getrennt. Wenn diese nicht gleichmäßig einbrechen, ist wohl ein Akku nicht voll (wurde ja schon erwähnt). Oder er ist defekt!

Gruß
Bernhard

 

[meinity]

Hallo!

Ich hab die Zellen beim Reichelt gekauft. Man findet sie unter: Artikel-Nr.: TEKCELL AA01

TEKCELL AA01 :: TEKCELL Lithium, AA, 2400 mAh, 14,5x50,0mm

Allgemeines
Typ
AA, Mignon
Technologie
Lithium

Elektrische Werte
Kapazität
2400 mAh
Spannung
3,6 V

Maße
Ø
14,5 mm
Höhe
50 mm

Ausführung
Anschluss
Standard, Top

Vielleicht liegt es auch an der Diode?

 

[Bertl100]

Hallo,

wenn die Spannung an den Zellen selber einbricht, liegt es nicht an der Diode.

Zitat aus der Produktbeschreibung:

"hionychloride, Bobbin Type, die 10-Jahresbatterie für niedrige Ströme."

... also eine typische Pufferbatterie, kein Akku.
Solche Pufferbatterien sind gebaut, um z.B. Prozessor mit einigen µA oder wenigen mA am Leben zu erhalten.
800mA werden diese Zellen einfach nicht können.
Im Datenblatt steht, dass bei 14mA Entladestrom schon die Kapazität fast halbiert ist!
Für höhere Ströme gibt es keine Aussage mehr.

-> Zellen sind nicht geeignet.

Gruß
Bernhard

 

[meinity]

OK und wenn ich 6 Mignonzellen in Reihe schalte?

 

[Bertl100]

-> müßte funktieren!

Gruß
Bernhard

 

[meinity]

Hab mir auf dem nach Hause weg die Akkus beschafft - es funktioniert!

Nun muss ich noch eine Funktionsbeschreibung des Netzteils machen.

 

[meinity]

Trafo: Transformiert die Wechselspannung 230V / 50 Hz auf 9V herunter. Es steht eine Effektivspannung von 12,76V am Brückengleichrichter.

Brückgleichrichter: Klappt die negativen Halbwelle nach oben. Es entsteht eine pulsierende Gleichspannung. Am Brückengleichrichter gehen 2x 0,7V verloren.

Um die pulsierende Gleichspannung zu glätten, benötigt man Ladekondensator. Der Ladekondensator wurde nach 1 Ampere auf 1000µF bestimmt.

Über die Diode D102 1N4004 wird die Batteriespannung von 7,2Volt im Netzausfall eingespeist. Wenn die Kathode der Diode positiver sperrt die Diode.

C102 10µF: weiß ich momentan nicht, könnte man ggf. zur Akkupufferung nutzen, aber ist mit 10µF zu klein oder?

C103 100nF: sitzt in unmittelbarer Nähe zum Low-Drop-Regler 4940 um Schwingneigungen "Kurzzuschließen" oder zu vermeiden

D103 1N4007 Rückflussdiode: falls die Ausgangsspannung positiver wie die Eingangsspannung ist, würde der Spannungsregler kaputt gehen, mit Hilfe der Rückflussdiode ist der spannungsregler geschützt.

4940 Low Drop Regler: wird benötigt, da ich eine Batteriespannung von nur 7,2V zur Verfügung hab. Über die Einspeisediode gehen 0,7V verloren. 6,5V reichen genau aus, damit der Low Drop regler funktioniert.

C104 100nF: sitzt in unmittelbarer Nähe zum Low-Drop-Regler 4940 um Schwingneigungen "Kurzzuschließen" oder zu vermeiden

C105: da habe ich gelesen, dass der Kondensator 1/10 vom Ladekondensator sein soll. Warum wird er überhaupt benötigt?

D104: dürfte das gleiche Prinzip sein wie D103 als Rückflussdiode oder?

Was ich in der Schaltung noch nicht verstanden habe, ist die Transistorsteuerung. Der Transistor schaltet wohl durch, wenn die sppannung an der Basis abfällt. Dadurch leuchtet die LED rot.

 

[barclay66]

Hi,

die Schaltung um T101 sorgt für die Anzeige des Betriebszustandes. LED101 leuchtet nur, wenn Netzversorgung vorliegt. In diesem Fall sperrt T101, damit nicht auch LED102 leuchtet. Fällt nun die Netzversorgung weg, ist die Versorgung für LED101 nicht mehr vorhanden und sie erlischt. Durch die Akkupufferung wird der Emitter von T101 über D102 versorgt. T101 leitet, da seine Basis negativer ist und damit leuchtet LED102...

Gruß
barclay66