Ladegerät für happy-light Ostar15

Selbst in unseren Breiten ist es auch im tiefsten Winter mindestens acht Stunden hell. Diese Zeit kann problemlos als Ladezeit für den Akku genutzt werden. Bei acht Stunden Ladezeit kann der entsprechende Ladestom sehr gering, im Bereich C/10, ausfallen. Bei Verwendung von Ni-Cd oder wie in meinem Fall Ni-MH Akkus kann bei einem Ladestrom von C/10 auf eine Ladestromabschaltung des Ladegerätes verzichtet werden. Daher hält sich der Schaltungs- und Preisaufwand des Ladegerätes in Grenzen.

Da die Prototypen-Serie des Ladegerätes leichte thermische Probleme hatte, habe ich mir für die zweite Serie ein größeres Gehäuse mit reichlich Lüftungsschlitzen ausgesucht. Als Transformator kommt wieder ein 18V 10W zum Einsatz. Primärseitig wird er mit einer Temperatursicherung (77°C) und einer Schmelz- sicherung (100mA) abgesichert. Auf der Sekundärseite kommt ein Gleichrichter und ein kombinierter Strom-/Spannungsregler zum Einsatz.
Der Gleichrichterbesteht aus vier Schottky-Dioden in Brückenschaltung und einem großen Elko als Ladekondensator. Als Stromregler dient ein L200. Dieser kann als Strom-/Spannungsregler beschaltet werden. Der Ladestrom ist auf 400mA begrenzt. Zusätzlich wird die Ladeschlussspannung begrenzt. Dadurch wird bei vollem Akku und dementsprechend steigender Spannung der Ladestrom reduziert. Dadurch wird eine Überhitzung des vollen Akkus vermieden. Sekundärseitig ist noch eine Schmelzsicherung (800mA) als Kurzschlussschutz vorgesehen.

Zusätzlich verfügt das Ladegerät jetzt über zwei Status-LEDs. Die grüne LED signalisiert das die Netzspannung anliegt und das Ladegerät betriebsbereit ist. Die rote LED zeigt an, das der Akku ange- schlossen wurde und der Ladestrom fließt. Bei Erreichen der Ladeschlusspannung erlischt die rote LED, der Akku ist jetzt zu ca. 95% geladen.
Als Steckverbinder zum Akku wird ein Hohlstecker, wie wir ihn von Standartnetzteilen kennen, verwendet.

Ladegerät
Ladekurve

Das Diagramm links stellt den Ladespannungsverlauf eines komplett entladenen Akkus dar. Während der Ladung steigt die Spannung anfangs sehr schnell, zwischenzeitlich relativ langsam und zum Ladeende hin wieder schneller an. Nach etwa 10 Stunden Ladezeit (grüne Kurve) ist der Akku zu ca. 95% geladen. Jetzt wird der Ladestrom, durch Begrenzung der Ladeschlusspannung, immer geringer und die rote LED am Ladegerät erlischt.

Die Ladespannung steigt jetzt kaum noch an (rote Kurve). Der Ladestrom wird jetzt nicht mehr in chemische Energie umgesetzt, sondern in thermische Energie. Der Akku beginnt sich leicht zu erwärmen . Durch die Ladespannungs- bergrenzung wird der Ladestrom auf einen unkritischen Wert reduziert. Dadurch nimmt der Akku keinen Schaden auch wenn er längere Zeit am Ladegerät verbleibt.



Weiterführende Links:
Beschreibung Messequipment
Beschreibung Akku
Technische Daten des Komplettsystems