Für meine Taschenlampen setze ich aus Sicherheitsgründen ausschließlich Lithium-Eisenphosphat (LiFePO4) Akkus ein. Diese weniger verbreitete Lithium Technologie hat zwar eine etwas geringere Energiedichte als Lithium Mangan (LiMn) oder Lithium Cobalt (LiCo) Akkus, kann dafür aber bei Überladung oder Beschädigung nicht in Brand geraten. Lithium-Eisenphosphat Akkus werden deshalb als eigensicher bezeichnet.

LiFePO4 Akkus haben allerdings auch eine etwas andere Zellen- und Ladeschlussspannung. Statt den üblichen 3,6V / 4,1V bzw 3,7V / 4,2V liegt die Spannung mit 3,2V / 3,6V etwas unter der anderer Lithium-Ion Akkus. Das Überladen von LiFePO4 Akkus in handelsüblichen Ladegeräten ist zwar nicht gefährlich, reduziert aber die Lebensdauer der Zellen drastisch.

Ich entschloss mich daher zum Selbstbau eines passenden Ladegerätes.

Auf dem Markt gibt es nur wenige Ladecontroller ICs für LiFePO4. Ein passender Chip ist der MCP73123. Dieser Controller kann direkt aus 5V eine einzelne Lithium-Eisenphosphat Zelle laden. Zudem ist er mit unter 2 Euro sehr preiswert - allerdings ist er nur im 3x3mm großen DFN10 Gehäuse mit Exposed Pad verfügbar. Eine Herausforderung beim Löten!

Zu der Schaltung ist nicht viel zu sagen. Sie entspricht dem Beispiel im Datenblatt des MCP73123. Zusätzlich sind wie in der originalen XTAR Ladeschaltung die Datenpins der USB Buchse auf einen definierten Pegel gelegt.

Als Gehäuse habe ich einen Xtar MP1S ausgeschlachtet, ein preiswerter Einzelzellen Lader mit USB Anschluss, und somit bestens für mein Vorhaben geeignet.

Nach dem Ätzen der Platine wird es spannend: Der Ladecontroller muss aufgelötet werden. Da das DFN10 EP Gehäuse keine Pins hat ist eine Heißluftlötstation notwendig. Die Pads auf der Platine werden vorverzinnt (Lötzinn + Sauglitze) und mit etwas Flussmittel versehen. Auf der Massefläche unter dem Exposed Pad habe ich etwas mehr Zinn draufgelassen. Mit einer Pinzette wird anschließend der Chip platziert. Zusätzlich sollte die Platine am besten vor dem Löten ein wenig vorgewärmt werden, damit die Temperatur nicht zu schnell ansteigt. Dieses könnte Platine oder IC beschädigen. Hier liegt die Platine schon auf dem Preheater:

Im nächsten Schritt wird mit der Heißluftlötstation der Chip erhitzt. Dabei nie zu lange auf eine Stelle halten und auch das Umfeld des ICs mit erhitzen. Es lässt sich beobachten, wie der Chip langsam in das Lötzinn einsinkt und verschmilzt. Nach dem Abkühlen der Platine habe ich die 10 Pads an der Außenseite noch per Hand etwas nachgelötet. Die restlichen Bauteile habe ich anschließend per Hand bestückt.

Ein abschließender Test mit dem Multimeter ergibt: Keine Kurzschlüsse am IC. Die Schaltung funktioniert auf Anhieb!

Auf der Oberseite der Platine befinden sich nur die Batteriekontakte und die Ladekontroll-LED.

Da der MCP73123 ein Linearregler ist, entsteht beim Laden etwas Wärme. Um diese noch besser abzuführen könnte eine doppelseitige Platine mit Durchkontaktierungen unter dem Exposed Pad oder neben dem Chip erstellt werden. Aber auch mit einseitiger Platine bleibt die Temperatur noch innerhalb der Spezifikationen.

Die fertig bestückte Platine im Gehäuse montiert.

Akkus in kleineren Bauformen können mittels der beiliegenden Spacer adaptiert werden.

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