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Elektor

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Nach und nach erscheinen immer mehr Lithiumakkus auf dem
Markt, meistens in Form von Akkupacks für portable Geräte wie
Camcorder, Mobiltelefone und MD-Spieler. Für diese Akkus exi-
stiert noch keine einheitliche Normung, so daß vor dem Laden mit
einem fremden Akkulader ein genaues Studium der Akkudaten
unumgänglich ist.
Das Bild zeigt die Schaltung eines schaltenden Akkuladers, der
mit einem speziellen IC von Maxim bestückt ist. Der Ladestrom
kann bis zu 4 A betragen, die Akkupacks können aus einer bis vier
Zellen bestehen. Die Ladespannung läßt sich zwischen 4 V und
4,4 V pro Zelle mit einer Genauigkeit von 1 % einstellen. Diese
hohe Genauigkeit ist erforderlich, weil die Zellen bei zu niedriger
Ladespannung nicht oder nur unzureichend geladen werden und
zu hohe Ladespannungen zu Beschädigungen führen können. Die
Akkudaten müssen zuverlässig bekannt sein, denn 1 % ist eine
sehr enge Toleranz!
Das Maxim-IC schaltet mit der vergleichsweise hohen Frequenz
300 kHz. Das ist auch der Grund dafür, daß der Selbstbau des
Akkuladers eigentlich nur dann konkrete Aussicht auf Erfolg hat,
wenn man bereits solide Erfahrungen im Bau von Schaltnetzteilen
sammeln konnte. Die Entwickler von Maxim haben diese Hürde
erkannt und ein Kit herausgebracht, das alle Bauteile einschließ-
lich der Platine enthält.
Und nun zur Schaltung: Der Akku wird an die Klemmen BAT+
und BAT- rechts im Bild angeschlossen, der Ladevorgang wird mit
Schalter S1 (ganz links) ein- und ausgeschaltet. Die Ladespannung
hängt von der Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände
R3/R9 ab. Wenn man diese Widerstände durch ein Mehrgangpoti
ersetzt, läßt sich die Ladespannung exakt einstellen. Der Lade-
strom wird mit Jumper JP3 umgeschaltet. Auch hier (anstelle
R5/R8) ist ein Mehrgangpoti einsetzbar, wenn man den Strom
kontinuierlich einstellen möchte. LED D1 leuchtet auf, solange
der volle Ladestrom fließt.
Über JP1 und JP2 wird die Ladespannung an die Anzahl der Zel-

len angepaßt: Bei einer Zelle liegen beide Jumper nach Masse, bei
zwei Zellen liegt nur JP2 an VL, bei drei Zellen liegt nur JP1 an
VL, und bei vier Zellen liegen beide Jumper an VL. Die Ein-
stellung läßt sich leicht prüfen, indem man die Ausgangsspannung
mißt. Die Eingangsspannung muß stets einige Volt über der Aus-
gangsspannung liegen, da der Akkulader Spannungen nur abwärts
transformieren kann. An die Stelle von S1 kann auch ein NTC-
Widerstand treten; in diesem Fall schaltet der Lader ab, wenn die
Spannung an Anschluß THM unter 2,1 V sinkt, er schaltet wieder
ein, wenn sie 2,3 V übersteigt.
Von einem üblichen Schaltnetzteil unterscheidet sich die Schal-
tung noch durch einige weitere Details: T1 ist ein N-Kanal-FET,
er arbeitet mit einer ”gebootstrapten” Hilfsspannung, die mit C7
erzeugt wird. D5 dient als Freilaufdiode für den Fall, daß T1 sperrt.
Parallel zu D5 wird während dieser Zeit T2 leitend, was eine bes-
sere Energiebilanz zur Folge hat. Der Spannungsabfall an D5
beträgt nämlich 0,3...0,4 V, während der Spannungsabfall an dem
leitenden FET T2 unter 0,1 V liegt. Dieses Prinzip wird auch als
”Synchrongleichrichtung” bezeichnet. Der Ausgangsstrom wird
mit Hilfe von R1 gemessen.
Was die Auswahl der Bauteile betrifft, sollte man sich bei wenig
Erfahrung mit Schaltnetzteilen an das Kit von Maxim halten. Die
drei Schottky-Dioden sind schnelle 3 A/40 V-Typen von Motorola.
Für T1 und T2 wurde der Dual-FET IRF7303 von International
Rectifier gewählt, zwei einzelne FETs sind jedoch auch geeignet.
Allerdings sind wegen der hohen Schaltfrequenz von 300 kHz
keine FETs mit hoher Eingangskapazität brauchbar; zur Gatean-
steuerung stehen maximal 20 mA zur Verfügung. Die wichtigsten
Kenndaten des IRF7303 sind folgende: 30 V, 5 A, 0,05

Ω und

520 pF.

(994074gd)

(Maxim-Applikation)

D4

MBRS340T3

T2

1

7

2

8

T1

3

5

4

6

D3

MBRS340T3

D5

MBRS340T3

L1

22

µ

H

2A8

R1

0

Ω

1

3W

C6

1n

C1

68

µ

20V

C7

100n

R6

1k

D1

D2

1N

JP2

JP1

C11

100n

C9

100n

4148

C3

47n

C2

100n

C4

220n

R2

10k

R9

100k

1%

R8

100k

1%

R3

100k

1%

R5

100k

1%

R4

10k

JP3

S1

C8

150

µ

35V

C10

150

µ

35V

C5

4

µ

7 10V

6...24V

ON/OFF

0A

1A

2A

3,4

1,2

2,4

1,3

R7

24

Ω

FAST/FLOAT

IRF7303

/

1

2

IRF7303

/

1

2

BAT+

BAT–

984074 - 11

THM/SHDN

MAX745

STATUS

MAXIM

CELL1

CELL0

IC1

PGND

VADJ

SETI

DCIN

IBAT

BATT

GND

REF

CCI

CCV

DLO

DHI

BST

EAP

16

10

13

11

12

CS

15

17

18

LX

19

20

14

VL

7

8

9

5

4

2

1

6

3

5V1

050

Lithium-Akkulader