Ток нагрузки:
- без радиатора от 0 до 3А,
- с радиатором до 10А.
Базовая версия для 12V аккумуляторов.
Напряжение переключения и гистерезис могут быть изменены.
Подходит для аккумуляторов с напряжением 6 ... 12 В.
Ток покоя - около 1,5 мА
Все аккумуляторы не любят глубокого разряда. Некоторые при разряде «в ноль» значительно уменьшают емкость, а несколько глубоких разрядов и оставление батареи в таком состоянии могут означать полную потерю емкости. Особенно это касается кислотных батарей, в том числе популярных гелевых.
Представленная простая схема автоматически отключает нагрузку, когда напряжение аккумулятора падает ниже 9,5 В. Исполнительным элементом является транзистор MOSFET IRF9540, который без радиатора позволяет работать с током нагрузки до 3А. Для больших токов (3 ... 10А) потребуется поставить транзистор на радиатор, но тогда придется знать о падении напряжения на сопротивлении открытого транзистора.
Схема показана на рис.1. Для такой простой схемы, работающей со значительным током, печатная плата не требуется.
Схема может быть собрана на выводах мощного транзистора, как на рис.2
Схема,собранная без ошибок и на исправных компонентах,обычно работает сразу.
Только для любознательных - работа схемы
Датчик напряжения представляет собой микросхему TL431, которая в основном является источником опорного напряжения. Однако в этом случае она работает как компаратор, фактически похожий на транзистор с напряжением Uве = 2,5 В. Это показано на рис.3.
Когда "Ube", больше, чем 2,5 В, «транзистор» U1 открыт и даже «насыщен», ток протекает через резистор R1.
В этом состоянии «напряжение насыщения» между K (катодом)и A(анодом) составляет около 2В.Это означает, что транзистор T1 также открыт, потому что напряжение на R1, и, следовательно, напряжение затвора-истока (UG) больше, примерно на 2 В ниже, чем напряжение питания.
Однако, если «напряжение Ube», т.е. между электродами A, REF меньше,«транзистор» U1 заперт и ток не протекает через резистор R1.
На самом деле U1 является не транзистором, а интегральной схемой, а даже в таких условиях через резистор R1 протекает небольшой ток (меньше 0,3 мА).
Во всяком случае, UR1 точно тогда ниже, чем пороговое напряжение МОП-транзистора силового транзистора (равный обычно около 3,5 В), и этот транзистор закрыт. Нагрузка RL отключена. Ток потребляемый от аккумулятора незначителен,определяется в основном суммой сопротивлений R2, R3 и равен самое большее 11,5 мА.
Как видите, делитель R2, R3 "принимает" решение о напряжении отключения схемы. Резистор R4 также желателен. Без него схема может быть нестабильной в конце срока службы батареи.
А именно, постепенное понижение напряжения аккумуляторной батареи приведет к постепенному закрыванию м\с U1 и транзистора T1.
Поскольку эти элементы имеют большое усиление, невозможно предсказать, как поведение схемы будет при различных нагрузках.Добавление резистора R4 вносит небольшой гистерезис. В макете устройство отключается после падения напряжения аккумуляторной батареи до 9,5 В и включается при напряжениях более 10,5 В. Может быть и так, что после первого выключения батарея немного «успокоится», напряжение увеличится, схема включит нагрузку и через короткое время снова выключится. Этот цикл может повториться, но он не приведет к повреждению аккумуляторной батареи.
Возможности изменения
Вы можете легко добавить звуковую сигнализацию для разряда и отключения.
Просто подключите пьезо-зуммер с генератором 12 В в соответствии с рис. 4.
В этом случае отключение нагрузки в результате снижения напряжения аккумулятора будет сигнализироваться акустическим сигналом. Потребляемая мощность в выключенном состоянии будет небольшой, поскольку такие зуммеры потребляют менее 1 мА.
Модельный экземпляр, предназначенный для батареи 12 В, имеет элементы в соответствии с рис. 1, которые определяют низкое напряжение отключения в пределах 9...9,5 В, что означает сильный разряд. Кто хочет меньше «утомлять батарею» или увеличивать напряжение, при котором система отключает нагрузку, может увеличить значение R2 до 7,5 кОм или даже больше.
Следует помнить, что резистор R4 обеспечивает гистерезис, то есть разницу между напряжениями включения и выключения. При R4 = 47 кОм это около 1 В. Значение R4 можно изменить по желанию.
Увеличение R4 даже до бесконечности (обрыв) означает уменьшение гистерезиса до нуля. Это не опасно, но может вызвать странные явления в конце срока службы батареи, поэтому не следует чрезмерно увеличивать или удалять R4. Точно так же будьте осторожны при попытке уменьшить значение R4.
Хотя уменьшение R4 благоприятно увеличит гистерезис - тогда после выключения и «покоя» батареи система не включится автоматически. Однако следует помнить, что уменьшение значения R4 не только увеличивает гистерезис, но также имеет некоторое
влияние на пороговое напряжение отключения. Поэтому, уменьшая R4, нужно увеличить R2.
Кроме того, если гистерезис слишком высок, напряжение, необходимое для включения, может быть выше 12 В. Так что может оказаться, что схема, подключенная к заряженной батарее ... не включит RL, и вам нужно будет добавить кнопку запуска.
Это не абсурдная идея. Система согласно рис.5 может быть реализована с очень сильным гистерезисом с «одноразовым» эффектом. Такая система после подключения к аккумулятору наверняка не включится автоматически, только после нажатия S1.
Затем, когда напряжение аккумулятора упадет до предела, установленного R4, R3, система будет постоянно отключена.
На практике следует использовать схему из рис. 1, но вместо выполнения вычислений (которые в любом случае не будут учитывать допуски элементов), вы можете экспериментально выбрать порог отключения с помощью регулируемого источника питания. Сначала следует принять некоторое значение R4, и вместо R2 включить потенциометр 10 кОм или 22 кОм и установить требуемое напряжение отключения (в пределах 9 ... 10,5 В) с помощью этого потенциометра. Затем проверьте напряжение переключения, которое не должно превышать 11,5 В.
Таким экспериментальным способом вы также можете выбрать значения R2 и R4 для аккумуляторов с другими номинальными напряжениями, но не ниже 6 В, из-за требуемого порогового напряжения транзистора T1.
Материал взят из журнала "Elektronika dla Wszystkich" 2009.05
