Kleiner LiPo-USB-Charger mit MCP73831T

Mit den LiPo-Lade ICs von Microchip lassen sich mit minimalem Schaltungsaufwand kompakte USB-Ladegeräte für Single-Cell (3,7V) LiPo/Li-Ion Akkus aufbauen. Der IC kostet gerade einmal 50 Cent und die kosten der paar C’s und R’s fallen nicht wirklich ins Gewicht. Rechnet man die Bauteilkosten zusammen, dann muss man nicht mehr als 1€ zahlen.

Wenn man nicht gleich vor den SOT-23-Gehäuse zurückschreckt, lässt sich das ganze sehr Kompakt auf einer Lochrasterplatine unterbringen.  Wirklich kleiner bekommt man das ganze mit einer geätzen Platine auch nicht hin. Der Aufbau war bei mir in weniger als 15 Minuten fertig.

Die Schaltung ansich ist nichts besonderes, ich habe sie praktisch 1:1 aus dem Datenblatt übernommen:

Der Ladestrom wird über den Widerstand zwischen PROG und VSS (bzw. GND) eingestellt.
Der Ladestrom lässt sich dabei durch die Formel IREG = 1000V/RPROG berechnen.
Da ich kleine LiPo-Akkus mit einer Kapazität zwischen 100-300mAh verwende, und die meisten Akkus nur 1C Ladestrom vertragen, habe ich über einen 10kΩ Widestand den Ladestrom auf 100mA eingestellt.
Die Status-LED erlischt wenn der Akku geladen ist oder kein Akku angeschlossen ist.
Da 4,7µF Kondensatoren auch in 0603 verfügbar ist, kann das ganze auf eine recht kleine Fläche untergebracht werden.  Also viel Spaß beim Basteln

 

Links

MCP73831 Produktseite

Dieser Beitrag wurde unter Basteleien abgelegt und mit , , , , , , , , , , , , verschlagwortet. Setze ein Lesezeichen auf den Permalink.

53 Antworten auf Kleiner LiPo-USB-Charger mit MCP73831T

  1. wolfgang sagt:

    hallo,
    danke für den Hinweis – bringe ich das als Laie hin ? oder gibts noch ne andre
    Lösung?
    mfg
    w

  2. Fly sagt:

    woher bekommt man den MCP73831? Die Firma Ju-Tec Elektronik scheidet aus!

  3. Fidi sagt:

    Super Sache :-) ist bei @bay im 100er pack für 15 Euronen (Stück 15Cent) verfügbar.
    Nur die Wartezeit ist echt zermürbend wenn man es eilig hat ist es nicht von Vorteil.

  4. keks sagt:

    Also ich habe es mit 2kOhm probiert und er funktioniert bei mir nicht. Wie herum muss man diesen halten damit die Pinbezeichnung stimmt?

    • MasterFX sagt:

      Steht doch im Datenblatt auf der ersten Seite unten Rechts! (Top View)

      • keks sagt:

        Ja, nur hat dieser auf beiden Seiten weder eine Makierung noch einen Halbmond.

        • MasterFX sagt:

          Aber zumindest hat er auf einer Seite nur 2 pins und auf der anderen 3. Ist das nicht eindeutig genug? Und beachte dass die pin Nummern im Schaltzeichen anders angeordnet sind!

          • keks sagt:

            Auf einer Seite hat er eine kurze Bezeichnung aufgedruckt. Und ich gehe mal davon aus, das bei SMD-Bauteilen die untere Seite dort ist wo die Pins diesen Knick haben und eben mit dem Gehäuse abschließen damit man sie auf der Platine anbringen kann? Und im Datenblatt ist doch die obere Seite angegeben?

          • MasterFX sagt:

            Genau. Unten ist dort wo die pins auf der Platine aufliegen

  5. keks sagt:

    Ok. Dann werde ich nochmal eine Rückmeldung geben. Das dieses kleine Bauteil bis zu 500mA abkann kann ich mir fast nicht vorstellen.

    Achja, gibt es hier verschiedene Qualitäten? Bei ebay gibts ein 50er Pack für 9€. Bei Conrad kostet das Teil pro Stück schon um die 0,60-0,70€?

    • MasterFX sagt:

      Das ding macht bei mir schon Monate lang seine 500mA Problemlos. Ab 75°C junction Temperatur wird der Ladestrom automatisch reduziert damit es nicht kaputt geht. Steht aber ja alles im Datenblatt.

      Dass größere Stückzahlen günstiger sind ist klar. Davob abgesehen dass Conrad generell auch schon teurer ist als so mancher anderer Händler .

    • keks sagt:

      Noch eine Frage: Hast du das mit den TR18650 Akkus auch schon probiert?

      • MasterFX sagt:

        Nö. Wird aber funktionieren, die 5 Stunden Ladezeit wären mir allerdings zu lang…

        • keks22 sagt:

          Ich habe den angegebenen Schaltplan mal im Datenblatt noch mit einer zusätzlichen LED ergänzt. Ich habe die grüne LED, die den Status “fertig” darstellen soll mit der Anode und einem Vorwiderstand an den statpin angeschlossen. So wie ich das aus dem Datenblatt herausgelesen habe springt der statpin je nach status entweder auf – oder + Potenzial. Somit würde das funktionieren oder?

          • MasterFX sagt:

            Genau. Der MCP73831 schaltet den STAT-Pin gegen High wenn fertig geladen oder Standby und gegen Low bei Konstantstrom, Konstantspannung oder Preconditioning. Der MCP73832 schaltet nur gegen Low und bei fertig geladen oder Standby ist er hochohmig

          • keks sagt:

            Ah, du scheinst dich hier gut auszukennen. Ich habe den MCP73831 bzw. demnächst. Bisher habe ich nur am Schaltplan ein wenig geschaut. Einer ist mir abgeraucht, eben weil ich ihn falsch herum hatte.

            Ist das ein 1″ Lochraster auf dem Foto oben?

          • MasterFX sagt:

            Ich habe lediglich das Datenblatt gelesen, ist kein besonderes Wissen für nötig.

            Ja das ist eine 2,54mm Lochraster-Platine

  6. keks sagt:

    Alles klar. Danke!

  7. keks sagt:

    Also habe jetzt nochmal welche gekauft. Wenn ich die Spannung messe dann zeigt es mir 3,2V an? Habe alles richtig verbunden. Kannst du mir mal deine Emailadresse geben?

    • MasterFX sagt:

      Die Spannung regelt er anhand des Ladezustands des Akkus. Es wird erst mit Konstantstrom und bei der Ladeschlussspannung (4.2V) mit Konstantspannung geladen. Unbelastet kommt da “irgendwas” raus.

  8. keks sagt:

    Achso! Werde dann bis morgen mal abwarten. Was auf jedenfall nicht funktioniert ist das mit der zusätzlichen LED. Habe 2 LEDS in Reihe und eine LED geht von Vdd auf Stat und die andere LED geht von Masse auf Stat. Hätte gedacht, das der statpin je nach Zustand sein Potenzial ändert aber die LED’s leuchten beide als wie sie in Reihe geschalten wären. Vermutlich brauche ich hier einen Transistor.

    • keks sagt:

      Also der Akku ist immer noch so leer wie vorhin. Die rote statusled leuchtet auch nicht auf. Ich habe zu 100% alles richtig angeschlossen. Entweder liegt es an den Akkus (haben auch einen zusätzlichen Selbstentladeschutz) oder dieser Controller schaltet ab bei zu wenig Strom. Habe ihn auf 500mA eingestellt. Kann so viel ein USB Anschluss überhaupt liefern?

      • MasterFX sagt:

        Eine LED muss mit der Kathode an den Stat und mit der Anode an VCC, die andere muss mit der Anode an Stat und mit der Kathode an GND. Da der STAT Pin nur 4mA treiben kann den entsprechenden Vorwiderstand der LED nicht gegessen. Ein Transistor ist nicht notwendig, da der MCP73831 dafür ja extra die Mosfets drin hat.
        Ich glaube nicht dass du alles 100% richtig aufgebaut hast. Vermutlich immernoch Pins verdreht, da bist du ja schonmal mit durcheinander gekommen. Glaub mir ich habe das ding schon 30 mal verbaut und IMMER hat es hingehauen. Auch bei Akkus mit eingebauter Schutzschaltung.
        Wie leer sind denn die Akkus? Hast du mal den Ladestrom gemessen?
        Der USB Port kann 500mA liefern, allerdings muss sich das Gerät (in dem Fall das zu ladende) beim Rechner anmelden dass es eben 500mA benötigt, ansonsten darfst du nur 100mA ziehen. Ich gehe mal davon aus, dass du nicht den USB-Bus bedienst. Nimm daher lieber zum Testen ein USB Ladegerät.

        • keks sagt:

          Die Akkus sind so leer das der Selbstentladeschutz sie hindert Strom fließen zu lassen (getestet an einem Widerstand).

          Habe den Akku verpolt eingelegt und komischerweise hat es 4,24V angezeigt und 0,06A sind geflossen. Normalerweise müssten das 0,5A sein. V_BAT muss doch auf + vom Akku und – vom Akku eben auf Masse. Und bei mir ist es genau andersherum, V_BAT auf – und Masse vom Akku auf +. Also solche Probleme hatte ich noch nie. Die 2 Kondensatoren sind bei mir etwas größer, aber das dürfte ja nicht das Problem sein.

          • keks sagt:

            Wenn ich es tatsächlich falsch angeschlossen haben sollte, dann ist die Pinbelegung im Datenblatt von der Unterseite angegeben. Ich habe mich nicht nach diesem Symbol im Schaltplan orientiert (dort stimmt ja die Pinbelegung nicht). Sondern eben auf das rechte Bild. Dieser Halbmond existiert bei mir zwar nicht, dafür steht KDNA drauf.

          • MasterFX sagt:

            Also V_BAT muss natürlich an “+” des Akkus. Das verpolt dort strom geflossen ist könnte an der Schutzschaltung liegen die dies dann anderweitig ableitet.
            Das Pinning ist nicht von der Unterseite angegeben sondern von der Oberseite (wie es ja auch im Datenblatt steht).
            Die Schutzschaltung des Akkus kann aber auch dafür sorgen dass der Akku gar nicht mehr geladen werden kann (das hängt vom IC ab). Ich habe auch ein Akku bei dem die Zelle tiefenentladen war und die Schutzschaltung hat dadurch kein Laden mehr zugelassen. Überbrücke mal die Schutzschaltung und achte auf die richtige Polung.
            Bist du dir sicher, dass du die Schaltung so wie hier dargestellt aufgebaut hast? http://www.pcmx.de/images/MCP73831.png
            Und wenn du Elkos verwendet hast, dann hast musst du natürlich auch auf die Polung achten

          • keks sagt:

            Also dann liegt es vermutlich an der Schutzschaltung. Wenn ich die entferne ist halt der Akku beschädigt bzw. kann erst recht tiefentladen werden. Warum sollte diese Schaltung eigentlich ein Laden verhindern? Kann es mal testen und nochmal berichten.

        • keks sagt:

          Vielen vielen Dank für deine Zeit um mir zu helfen! Nun zeigt es 0,51A Ladestrom an. Die Ladespannung steigt kontinuierlich langsam an. Vielen Dank nochmal!

          • keks sagt:

            Lag tatsächlich an dieser dämlichen Schutzschaltung. Wenn man diese im Verbraucher einbauen würde wäre das sinnvoller.

  9. keks sagt:

    Hast du dieses Problem auch, dass wenn du die Akkus entnimmst und wieder einlegst sie nicht mehr geladen werden? Muss erst wieder ausstecken und wieder einstecken damit es wieder einen Ladestrom anzeigt.

    • MasterFX sagt:

      Nein, er läd immer wie es notwendig ist.

      • keks sagt:

        Mir ist aufgefallen das ich dieses Problem nur habe, wenn ich parallel zum Akku einen Elko mit 10µF dazuschalte. Braucht man diesen Kondensator überhaupt?

        • keks sagt:

          Habe ihn mal weggelassen und scheinbar reagiert dieser Controller ziemlich empfindlich auf Kontaktprobleme. Die 2 LEDs scheinen zu funktionieren. Wenn der Akku voll ist dann leuchten beide LEDs (rot und grün) und während des Ladens leuchtet nur die rote LED. Ich dachte, dass der statpin zwischen + und – schaltet sodass nur noch die grüne LED leuchtet wenn fertig geladen?

          • MasterFX sagt:

            Bei Shutdown und keiner Batterie schaltet der Ausgang in den Tristate. Dann kann es natürlich sein, dass deine LEDs trotzdem leuchten da dann durch beide LEDs der Strom fließt (siehe Tabelle 5-1 im Datenblatt)

        • MasterFX sagt:

          Den Kondensator sollte man verwenden, damit die Stabilität unter allen bedingungen gegeben ist.
          Entweder ist deiner verpolt, defekt oder kein Low ESR. Siehe Datenblatt 6.1.1.3.
          Also wie immer vorher das Datenblatt lesen, da steht i.d.R. alles drin.

          • keks sagt:

            So, habs jetzt nochmal laden lassen. Wenn die Akkus gut leer sind aber nicht tiefentladen dann funktioniert das mit der LED. Die grüne und rote LED leuchtet, wenn ich den Akku einlege dann leuchtet nur noch die rote. Aber laut Datenblatt sollte die grüne leuchten wenn der Ladevorgang beendet ist. Das tut sie nicht, es leuchtet immer noch die rote. Aber warm wurde auch nichts sodass etwas aufs Überladen hindeuten könnte. Liegt das eventuell an dem fehlenden Kondensator? Der Kondensator den ich benutzt habe ist ein normaler Elko kein Low ESR wie er in PC o.ä. verbaut ist.

          • keks sagt:

            Ich denke das meine Leiterbahnen auch zu lange sind. Diese sind ca. 6-7cm lang (ging nicht anders weil ich ein Gehäuse habe). Auch der fehlende Kondensator am Ein- und Ausgang wird sicher eine Rolle spielen. Komischerweise springt das grüne Licht manchmal an und manchmal nicht wenn ich einen metallischen Gegenstand an + oder – halte. Reagiert wohl ziemlich empfindlich auf kapazitive Störungen.

  10. keks sagt:

    Also funktioniert jetzt. Allerdings sollte man die Leitungswege möglichst kurz halten und saubere Lötstellen haben. Bei Lackdraht gut abkratzen.

  11. hp sagt:

    Hallo,
    worin liegt der Unterschied bei den verschiedenen, auch bei Conrad angebotenen,
    Versionen mcp73831-2 ACI und ATI ? Kann nichts in den Datasheets finden.

    • Fidi sagt:

      @hp
      Hallo, ich habe mal im Datenblatt nachgeschaut.
      auf der letzten Seite stehen die unterschiedlichen Spezifikationen.

      für ACI =
      AC = Vpth/Vreg = 66,5 und Vrth/Vreg = 96,5
      I = -40°C bis 85°C (Industriell)

      und für ATI =
      AT = Vpth/Vreg = 71,5 und Vrth/Vreg = 94
      und wieder das I = -40°C bis 85°C (Industriell)

      die Kürzel werden im Datenblatt unter Punkt 6.1.1.2 beschrieben.

  12. Peter sagt:

    Hallo MasterFX,

    vielen Dank für die kleine Schaltung. Ich möchte 10 von diesen Ladern bauen, um 10 LiPo-Akkus gleichzeitig aufzuladen. Welche Steckbuchsen benötigt man, um diesen Akku anzuschließen. Woher bekommt man die?

    Gruß
    Peter

  13. tom sagt:

    hallo ich habe folgendes problem die schaltung habe ich soweit aufgebaut aber bei mir leuchtet nur die rote led aber er ladet nicht bzw. es ändernd sich auch nach 10 min nicht die akkuspannung! die rote led leuchtet einfach und das wars wenn ich den akku abstecke dann leuchtet auch die rote led nicht mehr ! bitte um hilfe! was mache ich falsch!

    • tom sagt:

      update zu eintrag

      wenn ich die GND von den +5V nehme leuchtet nicht mal die rote led wenn ich die GND vom zu ladenden akku nehme dann leuchtet die led erst wenn ich nen akku anschliesse

      • MasterFX sagt:

        Naja den GND zu 5V musst du schon dran lassen, sonst arbeitet das IC gar nicht erst. Die LED leuchtet wenn der Akku geladen wird. Allerdings kann das IC es nicht so gut ab, wenn irgendwelche Verbindungen schlecht sind (also Steckbrett kann schon Probleme bereiten). Ach die Kondensatoren von Ein- und Ausgang sind nicht ganz unwichtig. Zeig mal deinen genauen Aufbau (Foto und/oder Schaltung)

  14. tom sagt:

    ok dann sollte ich eine prototype platine machen so wie in deiner zeichnung oben und werde dann berichten

Hinterlasse eine Antwort

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert *

*

Du kannst folgende HTML-Tags benutzen: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>