CCS-Akkuladegerät, 2 und 4 Ampere

Ausgangspunkt war neben dem Ladecontroller (das CCS-Evaluations-Board, Conrad-Elektronik, ca. 50,- Euro) ein altes Schaltnetzteil, das den Trafo, die drei Kondensatoren C1, die Dioden D1 bis D3, die beiden parallel geschalteten pnp-Darlingtons BDX64B sowie die Drossel L1 lieferte. Über in o.a. Schaltbild hinausgehende Angaben zu diesen Bauelementen sind mir nicht bekannt. Die Darlingtons und D3 sind auf einem ca. 100mm x 70mm x 20mm großen Kühlkörper montiert. Mit geeignetem Trafo und größerem Kühlkörper dürfte diese Schaltung auch für Ströme von 8A oder möglicherweise sogar 12A geeignet sein. Noch weit höhere Ströme sind machbar, denn der Schaltregler TL497A kann gleichzeitig mehrere Pärchen BDX64B ansteuern (alternativ auch einzelne MJ11015 o.ä.), dann sollten jedoch zur gleichmäßigen Stromverteilung niederohmige Widerstände in die Emitterzuleitung eingeschleift und C1 und C4 größer gewählt werden.

Anmerkungen:
Die LEDs, der Buzzer und die MT-Einstellung sind gemäß der Beschreibung des Boards beschaltet, Diode 2 auf dem Board wurde ausgelötet.
Die Widerstände R7 und R8 , von denen die Strombegrenzung abgeleitet wird, erhöhen für das Board anscheinend den Innenwiderstand des Akkus. Vermutlich dürfte daher eine Zellenzahl = 1 nicht funktionieren.
R5 stellt die Ausgangsspannung des Schaltreglers ein. Sie beträgt etwa (R5/kOhm +1,2)V; bei den angegebenen 16kOhm also ca. 17V.

Probleme:
Aufgrund der etwas zu geringen Sekundärspannung des Trafos reicht die Ausgangsspannung von 17V ggf. nicht für 8 Zellen.
Der Ladecontoller hat Schwierigkeiten mit der Akku-Erkennung über den "Akku-Erkennungsstrom", der über R11 fließt, möglicherweise wird das Problem noch durch die Widerstände R7 und R8 im Ladekreis verschärft. Bei einer Fehlermeldung des CCS-Bausteins führt das z.B. dazu, dass der Ladevorgang immer wieder neu gestartet wird. Ich verzichte deshalb auf diesen zweifelhaften Komfort und habe R11 weggelassen: Vor dem Laden eines Akkus schalte ich das Gerät ein und den Akku an, diesen nach Beendigung der Ladung wieder ab und das Gerät aus.
In meinem Gerät verwende ich den 78L12 an  Stelle des 78L15 (wie in der Applikation und in obigem Schaltbild) als Spannungsstabilisator für dien Schaltregler TL497A.
Schon bei einem Ladestrom von 2A  werden die Andruckfedern der Akku-Halterungen zu regelrechten "Heizspiralen". Die Plastik-Halterungen schmelzen einfach weg.

Empfehlenswerte Verbesserungen:
Der hohe Spannungsabfall an R7 und R8 im Ladekreis von ca. 1V führt außer zu dem unter Probleme angeführten Unzulänglichkeiten auch zu einer erheblichen Erwärmung dieser Widerstände. Es empfiehlt sich, diese Widerstände auf 1/10 ihres Wertes zu reduzieren, einen OpAmp, der für asymmetrische Versorgung mit niedriger Spannung (den 5V vom CCS-Board) geeignet ist (z.B. CA3140) mit 10-facher und nicht invertierender Verstärkung nachzuschalten und dessen Ausgang dann mit R9 zu verbinden.

Meine Selbstbau-Niederohmwiderstände hatten an Stelle der angestrebten 0,047Ohm tatsächlich 0,08Ohm, hier das zugehörige Schaltbild dieser Verbesserungen:

Nach entsprechender Aufrüstung der eingangs dargestellten Schaltung (auch der Widerstand R11 wurde wieder eingelötet) funktioniert die Ladung aller Akkus nun einwandfrei. Auch eine Ladestufe für die Zellenzahl = 1 wurde nachgerüstet und mit vier teil-entladenen Akkus der Marke FIF (Mignon 1600mAh von Aldi) aus meinem Scanner getestet. Bei einem Ladestrom vo 2A war die Ladung bei zwei Zellen nach 14 Minuten und bei den beiden anderen nach 15 Minuten beendet. Wieder erstaunte mich hier die Präzision der Erkennung des 100%igen Ladezustands, denn alle vier Akkus aus dem Scanner waren ja gleichermaßen entladen. Siehe dazu auch hier.

Versuchsaufbau, noch ohne nachgerüstetem CA3140:

Ergänzung März 2006

Erläuterungen zu obigen Schaltung (s. auch Forum  http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-25064.html)

Die Dioden D1 und D2 sowie die parallelgeschalteten BDX64 mit der Diode D3 stammen aus einem ausgeschlachteten Schaltnetzteil,  D3 dürfte tatsächlich eine Schottkydiode sein. Bei PB-Akkus bringt das CCS-Ladeverfahren auf  Grund der OVP (Überspannungsschutz) keine Vorteile. Dies gilt aúch für Li-Akkus.

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