Verbesserter Batterieentladebegrenzer. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen

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Der Entladebegrenzer trennt die Last von der Batterie, wenn die Spannung unter einen voreingestellten Schwellenwert fällt. Eine Beschreibung eines Geräts für einen ähnlichen Zweck ist in [1] veröffentlicht. Es gibt jedoch keine Schwellenhysterese. Wenn die Batteriespannung unter Last unter dem Schwellenwert und ohne Last unter dem Schwellenwert liegt, trennt das Gerät die Last in regelmäßigen Abständen und schließt sie wieder an, bis die Spannung der Batterie ohne Last unter dem Schwellenwert liegt. Diesen Nachteil weist das vorgeschlagene Gerät nicht auf, da konstruktionsbedingt eine Hysterese der Ansprechschwelle vorgesehen ist.

Fig. 1

Die Entladungsbegrenzerschaltung ist in Abb. dargestellt. 1. Es besteht aus zwei Hauptelementen – einem DA1-Parallelspannungsreglerchip und einem Hochstrom-P-Kanal-Schaltfeldeffekttransistor VT1. Der DA1-Mikroschaltkreis dient als Komparator [2], der die Batteriespannung steuert, der VT1-Transistor dient als elektronischer Schalter, der den Laststromkreis unterbricht.

Das Gerät funktioniert wie folgt. Durch den DA1-Chip fließt ein Strom von maximal 0,5 mA. unabhängig von der Spannung an seinem Steuereingang, solange diese unter der Einschaltschwelle der Mikroschaltung (ca. 2,5 V) liegt. Wenn die Spannung am Steuereingang die Einschaltschwelle der Mikroschaltung überschreitet, steigt der durch sie fließende Strom deutlich an

Die Betriebsschwelle des Geräts wird durch einen Trimmwiderstand R1 eingestellt. Die gesteuerte Spannung wird über den Tiefpassfilter R3C2 dem Steuereingang der Mikroschaltung zugeführt, sodass das Gerät auf den Durchschnittswert der Versorgungsspannung und nicht auf deren momentane Änderungen reagiert. Je größer die Kapazität des Kondensators C2 ist, desto unempfindlicher reagiert er auf Welligkeiten dieser Spannung.

Wenn die Batteriespannung den eingestellten Schwellenwert überschreitet, fließen einige Milliampere Strom durch die Mikroschaltung. Der Spannungsabfall am Widerstand R2 reicht aus, um den Transistor VT1 im offenen Zustand zu halten, sodass die Last an die Batterie angeschlossen ist. Aufgrund der Tatsache, dass der Widerstand des offenen Kanals des Transistors VT1 Hundertstel Ohm beträgt, ist der Spannungsverlust selbst bei einem Strom von mehreren Ampere gering.

Wenn die Batteriespannung unter den eingestellten Schwellenwert fällt, sinkt der Strom durch die Mikroschaltung, die Spannung am Widerstand R2 reicht nicht aus, um den Transistor VT1 zu öffnen, wodurch er den Lastversorgungskreis schließt und unterbricht. Beim Anschließen einer entladenen Batterie bleibt der Transistor VT1 grundsätzlich geschlossen.

Damit die Umschaltung deutlicher erfolgt, wird über den Widerstand R4 eine positive Rückkopplung in das Gerät eingeleitet. Aus diesem Grund verfügt das Gerät über eine Hysterese: Die Last wird bei einer niedrigeren Versorgungsspannung als ihr Anschluss abgeschaltet. Der Hysteresewert kann durch Auswahl des Widerstands R4 angepasst werden. Bei den im Diagramm angegebenen Nennwerten betrug die Hysterese 0,4 V bei einer Versorgungsspannung von 9 V und 0,6 V bei einer Versorgungsspannung von 12 V. Liegt die Versorgungsspannung unterhalb der Ansprechschwelle und steigt, dann steigt auch die Spannung am Steuereingang der Mikroschaltung. Da die Last jedoch stromlos ist, kommt die Spannung am Steuereingang vom Motorwiderstand R1 über den Teiler R3R4. Daher wird die Last mit einer Spannung an den Motor des Widerstands R1 angeschlossen, die mehrere hundert Millivolt über der Einschaltschwelle der Mikroschaltung liegt.

Wenn der Strom durch die Mikroschaltung zu wachsen beginnt, öffnet der Transistor VT1 und am Ausgang erscheint eine Spannung. Über den Widerstand R4 gelangt es in den Steuereingang der Mikroschaltung, die Spannung an ihm steigt an, was dazu führt, dass der Strom durch ihn noch weiter ansteigt und letztendlich der Transistor VT1 vollständig öffnet. Bei sinkender Versorgungsspannung erfolgt der umgekehrte Vorgang.

Da der Feldeffekttransistor VT1 bei einer Gate-Source-Spannung von 2,5 ... 3 V zu öffnen beginnt, kann das Gerät im Versorgungsspannungsbereich von 5 ... 7 V bis 20 V betrieben werden. Es kann die Mikroschaltung TL431 verwenden, deren Pin-Nummern im Diagramm in Klammern angegeben sind, Schalttransistoren mit einem p-Canap aus der in [3] angegebenen Liste, Trimmerwiderstand SPZ-19, Konstanten - MLT, C2-33, Oxidkondensator - K50 -35, unpolar - K10-17.

Fig. 2

Durch die Verwendung kleiner Teile für die Oberflächenmontage können die Abmessungen des Geräts klein gemacht werden. Für ein Beispiel in Abb. Abbildung 2 zeigt eine Skizze der Leiterplatte mit dem TL431CD-Chip im SO-8-Gehäuse und dem IRLML6402P-Transistor im SOT-23-Gehäuse. Dieser Transistor hat einen Kanalwiderstand im eingeschalteten Zustand von 0,06 Ohm und einen niedrigen Leckstrom im eingeschalteten Zustand (mehrere Mikroampere). Er ermöglicht eine Stromumschaltung von bis zu 2...3 A. Trimmerwiderstand R1 - POZ3AN. Oxidkondensator - importiertes Tantal der Größe D. Widerstände - P1-12.

Der Abgleich erfolgt mit einer realen Last und einem Akku. Vor dem ersten Einschalten wird der Motor des Abstimmwiderstands R1 gemäß Diagramm auf die untere Position gestellt. Der Widerstand R2 ist so ausgewählt, dass der Transistor VT1 geschlossen ist, wenn der DA1-Chip ausgeschaltet ist, und wenn er eingeschaltet ist, ist er geöffnet. Der Schwellenwert wird durch den Motor des Abstimmwiderstands R1 eingestellt, und seine Hysterese wird durch die Auswahl des Widerstands R4 eingestellt. Es ist zu beachten, dass diese Anpassungen miteinander verknüpft sind und es daher erforderlich sein kann, sie einzeln zu wiederholen, um die erforderlichen Parameter zu erreichen. Der Hysteresewert ist so eingestellt, dass bei einem Abfall der Batteriespannung die Last ohne erneutes Zuschalten getrennt wird.

Literatur

1. Netschajew I. Batterieentladebegrenzer. – Radio, 2004, Nr. 6, S. 38.
2. Netschajew I. Ungewöhnliche Anwendung der Mikroschaltung KR142EN19A. – Radio, 2003, Nr. 5, S. 53, 54.
3. Leistungsstarke Feldeffekt-Schalttransistoren von International Rectifier. - Radio, 2001, Nr. 5, p. 45.

Autor: I. Nechaev

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