Ladeschaltungsdesign leicht gemacht: Einfaches Ladegerät versorgt das Smart Home

Smart-Home-Systeme verfügen heute über zentrale, mit Strom versorgte Basiseinheiten sowie drahtlose (mobile) Sensoren und Kameras mit diversen Lithium-Ionen-Akkus. Deren unterschiedliche Ladeanforderungen lassen sich leicht mit der Ladeschaltung bq25606 von Texas Instruments abdecken.

Smart Home Bildquelle: © Texas Instruments

Bild 1: Ansicht einer exemplarischen Smart-Home-Installation

Die modularen Bestandteile, aber auch zentralen Steuereinheiten von Smart Homes kommen heute immer seltener ohne wieder aufladbare Lithium-Ionen-Batterien aus, sei es für den Normalbetrieb oder zur Hilfsstromversorgung bei Netzausfall (siehe Bild 1). Spezielle ICs für den Bereich der Lade-Applikationen decken heute ein weites Anwendungsspektrum ab und erlauben es Entwicklern, sich mit der Systemfunktionalität zu beschäftigen, anstatt sich mit Fragen wie der Stromversorgung und dem Wiederaufladen der Akkus zu befassen.

Smart Home Bildquelle: © Texas Instruments

Bild 1: Ansicht einer exemplarischen Smart-Home-Installation

Für kleine Batterien und niedrige Ladeströme empfiehlt sich eine kosteneffektive und relativ einfach zu implementierende, lineare Ladelösung. Leistungsfähigere Peripheriegeräte wie zum Beispiel hochauflösende Kameras verfügen dagegen über größere Batterien, die höhere Ladeströme und damit vorgeschaltete Ladegeräte benötigen, da lineare Ladeschaltungen mit ihren großen Verlusten hier zu viel Wärme erzeugen würden.

Viele geschaltete, für höhere Stromstärken ausgelegte Ladegeräte erfordern eine softwaremäßige Steuerung durch einen Host-Prozessor, die naturgemäß mehr Entwicklungszeit in Anspruch nimmt. Vorteilhaft an diesen programmierbaren Ladegeräten ist dagegen, dass sie eine flexible Anpassung unterschiedlicher Akkutypen und Ladeströme erlauben. Andere geschaltete Ladegeräte benötigen stattdessen möglicherweise externe Leistungs-FETs oder Strommess-Bauteile, um für unterschiedliche Ladeströme geeignet zu sein.

bq25606 Bildquelle: © Texas Instruments

Bild 2: Schaltbild einer beispielhaften Implementierung mit dem bq25606

Flexibel einstellbare Lösung ohne Softwareentwicklung und Layout-Aufwand

Der Baustein bq25606 von Texas Instruments, für den Bild 2 ein Implementierungsbeispiel zeigt, bietet die gesamte Funktionalität, die für eine typische Single-Cell-Ladeschaltung und die System-Stromversorgung benötigt wird. Zudem ermöglicht der bq25606 mit wenigen externen Widerständen ein Optimieren des Ladestroms und der Batterie-Klemmenspannung. Auch ein Überspannungsschutz ist eingebaut, der vor Spannungsspitzen auf dem Stromnetz oder beim Anschließen schützt und automatisch die von den meisten standardmäßigen USB-Quellen verfügbare Leistung detektieren kann.

Mit wenigen externen Bauelementen lassen sich die eingangsseitige Strombegrenzung, der Ladestrom und die Batteriespannung (je nach Batterietyp 4,2 V, 4,35 V oder 4,4 V) festlegen. Eine einfach anzuwendende, universelle Akkuladelösung ist also machbar; ‚intelligent‘ muss nicht gleichbedeutend mit ‚kompliziert‘ sein.

Für einen standardmäßigen Li-Ion-Akku stehen einfache, umgehend einsatzbereite und eigenständige Ladelösungen zur Verfügung, die gegenüber individuell entwickelten und programmierbaren Lösungen viel Zeit sparen. Mit dem bq25606 können Ladestrom und Spannung über die Auswahl weniger einfacher Bauelemente festgelegt werden. Auf den heutigen dynamischen Märkten ist das ein Weg, gegenüber der Konkurrenz die Time-to-Market beim Design zu verkürzen. (hl)