Hobby-Elektronik: Einfache Ladeschaltung für einzellige Lipo-Akkus

Für die Miniatur-Zimmer-Helikopter werden einzellige (3,7/4,2 Volt) kleine längliche Lipo-Akkus mit etwa 150 mAh Kapazität verwendet, die etwa mit einer Stromstärke von 1C (Kapazitätswert in mA) geladen werden sollten.

Als Ladeverfahren für Lipo-Akkus wird u.a. häufig das I/U-Verfahren (Ladung zunächst mit konstantem Strom, dann mit konstanter Spannung) gewählt (siehe Bild 1).

Hier wird eine einfache Schaltung mit Ladestrombegrenzung gezeigt, die das I wegläßt und den Lipo nur bei konstantem U (U-Lader) lädt. Die Ladezeit wird dadurch etwas länger, die Schaltung ist dafür einfach nachzubauen.

Bild 2 zeigt das Schaltbild des U-Laders unter Verwendung des altbekannten ICs 723. Durch das Verhältnis der Widerstandswerte R1/R2 wird die Ladeschlußspannung des Lipo-Akkus auf 4,2 Volt eingestellt. Dieser Wert ist sehr genau einzuhalten. Mit dem Widerstand R4 wird der Strom auf etwa 1C eingestellt. Ich habe für meine Lipo-Akkus den Ladestrom kurz vor dem Tiefentladungsbereich, bei dem die Heli-Platine den Heli automatisch abschaltet, nämlich bei 3 Volt, auf 200 mA begrenzt, was ich für einen angemessenen Wert erachte.

Abgleich der Schaltung.Bei stromlosem Ausgang stellt man mit einem genauen Multimeter die Ausgangs-Ladespannung mit dem Trimmer R2b auf 4,2 Volt (bis 4,21 Volt) ein. Dieser Wert ist sehr genau einzuhalten; Lipo-Akkus reagieren hierauf empfindlicher als die üblichen Akkus. Ist er zu klein, wird der Lipo nicht voll geladen; ist er zu groß, wird der Lipo überladen. Man hängt einen Widerstand von 15 Ohm (200 mA bei 3 Volt) an den Ausgang der Schaltung und regelt durch Wahl von R4 die Schaltung auf 3 Volt ein. Jetzt müssen bei richtigem Abgleich sich am Ausgang in stromlosen Zustand 4,2 Volt und bei Kurzschluß des Ausgangs sich 200 mA ergeben.

Anzeige. Die Ladeschaltung hat keine Anzeige und man erhält daher keinerlei Information über den Zustand des Akkus. Mit einer alten Aussteuerungsanzeige aus der Bastelkiste läßt sich der Ladezustand des Akkus anzeigen. Zwischen Lipo und Ground wird R5 eingefügt und dessen abgegriffene Spannung der Anzeige zugeführt, wie Bild 3 schematisch zeigt. Die Anzeige ist also proportional dem Ladestrom. R5 wird so gewählt, daß sich mit 5 Anzeige-LEDs etwa Ströme von 200 mA bis 20 mA erfassen lassen. Sind alle 5 LEDs aus, fließt kein Strom (außer dem Ladeerhaltungsstrom) mehr , da die Akkuspannung auf den gleichen Wert wie die Ladespannung (4,2 Volt) gestiegen ist. Der Akku ist fast voll geladen ! Die sechste LED dient der Betribsanzeige.

Ergänzend zeige ich den aufgenommenen Schaltplan des Original-LiPo-Ladegerätes von E-flite EFLC1003, das dem mCX2 von Blade beiliegt. Dabei ist mir das SMD-IC mit der Aufschrift GCLR unklar geblieben. Der Trimmer R7 dient zur Einstellung des Ladestromes. Ich habe ihn durch einen 4,7kOhm-Trimmer ersetzt, mit dem sich der Ladestrom auf 200 mA herabsetzen läßt.