Schnurlostelefon Ascom Adesso
2. Wie man die Akkus etwas besser vor Tiefentladung schützen kann
Die Stromaufnahme des Mobilteils aus den beiden Mignonakkus ist zunächst sehr stark schwankend im Bereich 100...150 mA und geht nach einiger Zeit auf 15...20 mA zurück. Vermutlich sucht das Mobilteil erst mal seine Basisstation und geht dann in einen Sparmodus.
Das Mobilteil ist mit einem Spannungsregler LT1304 von Linear Technology ausgerüstet. Es ist ein Step-Up-Regler mit Low-Battery-Detector, der die Batteriespannung auf eine feste Spannung von 3,6 V anhebt.
Standard-Applikation LT1304
Der Spannungsregler besitzt einen Low Battery Detector; fällt die Spannung am Eingang LBI (Low Battery Detector Input) unter 1,17 V, so wird der Ausgang LBO (Low Battery Detector Output) Low. Verbindet man diesen Ausgang mit dem Shutdown-Eingang, schaltet der Regler von selbst ab, solange bis die Spannung an LBI wieder über 1,17 V steigt.
Ich habe die Schaltung im Bereich des Spannungsreglers aufgenommen und diese Skizze davon angefertigt:
Schaltplan-Detail Spannungsregler. Die Lage der Widerstände entspricht dem Platinenlayout.
Zunächst fällt auf, daß der Eingangskondensator (im Beispiel oben 100 µF) fehlt. Dieser Kondensator ist für alle Schaltregler wegen der stark impulsförmigen Stromaufnahme extrem wichtig. Darauf wird in allen Datenblättern immer wieder deutlich hingewiesen. Anscheinend hat sich hier der Hersteller auf den zugegebenermaßen sehr geringen Innenwiderstand der NiCd-Akkus verlassen. Bereits der Innenwiderstand eines vorgeschalteten Amperemeters kann bei diesen Schaltreglern zu Funktionsstörungen führen, wenn der Eingangskondensator fehlt. Das erklärt vielleicht auch, warum man die Stromaufnahme nicht vernünftig messen konnte.
Der Feedback-Eingang (Pin 8) ist mit 75k und 39k so beschaltet, daß sich eine Ausgangsspannung von 3,6 V einstellt. Der Shutdown-Eingang (Pin7) ist tatsächlich mit LBO (Pin 2) verbunden, so daß der Regler bei nachlassender Batteriespannung abschaltet.
Der Hauptprozessor PCD5090H hat ebenfalls einen Analogeingang, mit dem er die Batteriespannung misst. Bei nachlassender Spannung werden zunächst die bekannten Warntöne ausgegeben, später schaltet das Mobilteil ab. Aber nur der 3,6V-Teil. Der LT1304 läuft weiter und verbraucht weiter einige mA aus dem Akku, solange bis die Spannung unter die Abschaltschwelle des Reglers sinkt. Und hier wird es interessant:
Die Batteriespannung wird über den Spannungsteiler 100k/270k auf 73% heruntergeteilt, d.h bei 1,37 x 1,17V = 1,60 V erst schaltet der Regler ab. Das sind 0,8 V pro Zelle. Hat man unterschiedlich stark verschlissene Akkus, was eigentlich immer der Fall ist, macht das für die Zelle mit der kleineren Spannung vielleicht nur noch 0,7 oder 0,6 V. Erholen sich die Akkus etwas, schaltet der Regler immer wieder ein, weil ja keine Hystherese vorhanden ist.
Ist der Regler nun endgültig ausgeschaltet, werden die Akkus über den Spannungsteiler (und möglicherweise noch andere Verbraucher auf der Primärseite) weiter mit einem Strom im µA-Bereich entladen, was letztendlich zur Tiefentladung beider Akkus führt.
Ich habe den 100k-Widerstand durch einen 200k SMD-Widerstand (Bauform 1206) ersetzt. Dadurch steigt der Abschaltpunkt auf 2,03 V an, d.h. 1 V pro Zelle, und man hat etwas mehr Zeit, das Mobilteil auf die Ladestation zu legen. Im Spannungsbereich um 1V haben NiCd-Akkus noch deutlich mehr Ladungsreserve als bei 0,8V.
Zusätzlich habe ich einen 33µF/6V Low ESR Tantalkondensator, den ich gerade zur Hand hatte, direkt am IC über die Eingangsspannung (Pin 3 und 5) gelegt. Schaden kann's nicht, außerdem glaube ich, daß der Wirkungsgrad der Akkus beim Entladen höher ist, wenn ein gleichmäßiger Strom entnommen wird.
Schaltungsdetail mit Spannungsregler, Drossel (links) und dem
1000µF Ausgangskondensator (rechts).
Über dem IC der nachträglich eingesetzte Low-ESR-Kondensator. Links
oben rot markiert der
ausgetauschte Widerstand.
