Wie haben Ingenieure Li-Ionen-Akkus geladen, bevor es die heutigen hochintegrierten Ladermodule gab? Bereits 2007 veröffentlichte Elektor einen kompakten, auf dem MAX745 basierenden Lader, der ein effizientes Abwärtswandler-Design, einstellbaren Ladestrom und Unterstützung für bis zu vier Li-Ionen-/LiPo-Zellen in sich vereinte.

Das Design

Auf den ersten Blick wirkt Paul Goossens' Projekt unkompliziert: ein Ladegerät für Li-Ionen- und LiPo-Akkupacks mit einer bis vier Zellen. Doch das Besondere steckt im Schaltungsdesign. Der Lader verwendet eine Abwärtswandler-Architektur (Buck-Converter), die ihn effizienter macht als viele Ladegeräte seiner Zeit. Im Mittelpunkt steht ein Maxim MAX745, ein dedizierter Lade-Controller für Lithium-Akkus. Der IC überwacht kontinuierlich die Akkuspannung und regelt den Ladestrom über einen externen MOSFET sowie eine induktorbasierte Leistungsstufe.
Lithium-Lader 2007 Elektor Schaltung
Der vollständige Lade-Controller steckt in IC1.
"In unserem Fall verwendet der Lader einen Abwärtswandler", erklärte Goossens. "Auf diese Weise geht im Ladegerät sehr wenig Leistung verloren, und es kann ohne Kühlkörper betrieben werden. Der vollständige Lade-Controller befindet sich in IC1. Für den Abwärtswandler sind nur wenige externe Bauteile erforderlich – nämlich FET T1 und seine umliegenden Komponenten."

Ein weiteres cleveres Merkmal ist die Jumper-Konfiguration für die Zellenzahl. Zwei Jumper stellen den Lader auf eine, zwei, drei oder vier in Reihe geschaltete Lithiumzellen ein. Die Schaltung passt die Ziel-Ladespannung entsprechend an und stellt sicher, dass jede Zelle die korrekte maximale Spannung erhält.
 
Lithium-Lader 2007 Elektor
Die Platine
Die Platine zeigt auch, wie praktische Leistungselektronik-Layouts gestaltet wurden, bevor die heutigen hochintegrierten Ladermodule zur Norm wurden. Ein großer Ringkern-Induktor, eine Handvoll diskreter Bauteile und eine sorgfältig entwickelte doppelseitige Platine liefern eine vollständige Ladelösung.

Fast zwei Jahrzehnte später bleibt dieses Projekt ein überzeugendes Beispiel für analoges und leistungselektronisches Design.

Das Lithium-Lader-Projekt

Der Originalartikel "Lithium Charger" erschien in der Elektor-Ausgabe Juli/August 2007. Den Artikel gibt es hier.
Hinweis der Redaktion: Der Artikel erschien erstmals in einer Elektor-Ausgabe von 2007. Aufgrund des Alters des Projekts sind einige Bauteile und Komponenten möglicherweise nicht mehr erhältlich. Das Projekt kann jedoch als Inspiration für ein neues Design dienen.
 
Elektor Newsletter 42026 (1)