Odpojovač zátěže při podpětí

 

Uvedené zapojení slouží k ochraně akumulátorů proti nadměrnému vybití. Je určen hlavně pro použití s bateriemi Li-Ion, Li.Pol, ale může být používán s jakýmkoliv jiným typem např. olověné ( pokud je nastaven na správné napětí ). Pro Li-Ion a Li-Pol je toto napětí 2,75 až 2,5V na článek.

Základní technické parametry
Max. vstupní napětí: 16V
Vypínací napětí: 8 V ( podle hodnoty R2) - tři články Li-Ion
Max. prouz zátěže: podle použitého T1, pro IRF9Z34N je to asi 3A bez chlazení
Odběr v klidovém stavu: cca. 10 uA
Hystreze: cca. 0,5V

Popis zapojení
Cílem bylo navrhnout zapojení z běžně dostupných součástek ( GM ). Základem je CMOS OZ1 zapojený jako komparátor s hysterezí. Jako zdroj referenčního napětí je použita D1 s napětím 1,235V. Dělič R1 a R2 určuje vypínací napětí. Velikost R5 určuje velikost hysterze. Celkový odběr odpojovače ve vypnutém stavu je asi 10uA a témeř celý odběr prochází referenční diodou D1. Odpor R3 zajišťuje ochranu OZ1 při případném přepólování.

Provedení
Celý odpojovač je na jednostranné desce pl. spojů s klasickými součástkami. Pouze u spínacího tranzitoru je spoj přizpůsoben na alternativní použití SMD tranzistoru. Pro menší proudy je v SMD pouzdře větší výběr typů než u klasického TO220. Odpor R2 je složen ze dvou R2 a R2' desce pro možnost přesného nastavení.
Pozor při pájení polovodičů OZ1, D1,T1, jsou citlivé na elektrostatický náboj. Po konečném oživení je vhodné stranu spojů nalakovat ochranným lakem. Celé zapojení pracuje s dost velkými impedancemi, a při použití ve vlkém prostředí by již i malé svody mohly ovlivňovat funkci.

Modifikace
Pro jiné hlavně nižší napětí je nutné aby spínací tranzistor FET měl spínací prahové napětí nižší než vypínací napětí.
Odpojovač by měl při použití správných vhodných součástek pracovat i s jedním článkem Li-Ion a vypínacím napětím kolem 2,5V. Je nutné použít T1 s prahovým napětím kolem 1,5V , dále snížit hodnotu R4 na 120K, aby byl zaručen minimální proud D1. Tato verze nebyla zatím ověřována. Spotřebu odpojovače by bylo možno výrazně snížit použitím D1 s menším proudem.

Aplikace
Odpojovač by měl být zapojen mezi akumulátor a zařízení. Pokud má přístroj bypínač, mělo by být v +pólu pořadí akumulátor, vypínač , odpojovač. Nabíječ článku se musí připojovat přímo na článek, ne přes odpojovač.Odpojovač nemá ochranu proti proudovému přetížení.
Klidová spotřeba odpojovače 10uA představuje asi 7,5 mAh za měsíc. U běžných článků to vystačí na velmi dlouho, ale u článků s velmi malou kapacitou ( např. Li-Pol 160 mAh ) by to už mohlo mít při dlohodobém odpojení nepříznivý vliv. Zde by asi bylo nutno použít speciální obvody navžené přesně pro tento účel.

 

 

Starší jednoduchá verze


Tato verze vznikla kdysi narychlo a podmínkou byla okamžitá realizace.Tudíž byly použity jen ty součástky, které jsem měl v tu chvíli k dipozici. Oproti předchozímu zapojení má větší spotřebu, je méně přesné. Původně bylo určeno pro proudy několik ampér, proto tak výkoný spínací tranzistor.

Zapojení je velmi jednoduché. Při dosažení napětí zenerovy diody D1 sepne tranzistor T1 a tím T2. S hodnotami uvedenými ve schematu je to asi 7,5V. Odpor R4 je kladná zpětná vazba, která zajístí skokové vypnutí a zapnutí. Bez tohoto odporu probíhá vypnutí "plynule" a při větších spínaných výkonech by mohlo dojít k výkonovému přetížení T2.

Použité součástky
Vypínací napětí je dáno napětím D1+ asi 0,8V. Záleží ale taky na tom, jak má D1 ostré "koleno". Jemně lze napětí doladit změnou R2, ale jen v určitých mezích. Pro napětí asi 5V je nutno použít diodu s napětím 3,9V nebo 4,3V.
Tranzistor T2 musí být pro napětí hradla menší jak asi 7V použit v prodení "logic", což znamená, že rozhodovací napětí hradla je přizpůsobeno logickým úrovním ( tj. méně jak asi 3 V, v označení tranzistroru se vyskytuje písmeno L ). Nad 7 voltů můžeme použít i běžné levné tranzistory např. BUZ11 apd. Uvedený IRL2203 se vyznačuje velmi nízkým odporem ( 0,007 ohmu ! ) a tím i úbytkem napětí.

Oživení
Vzhledem k jednoduchosti musí odpojvač pracovat na první zapojení. Je vhodné překontrolovat vypínací napětí a zda dochází ke skokovému vypnutí. Případné nedostatky odstraníme změnou hodnot odporů R2 a R4. Odpojovač by měl být zapojen až za vypínačem.

Modifikace zapojení
Pro malé proudy ( cca. do 500 mA ) lze vynechat odpor R4.Vypínání je potom pozvolné a odměnou za to nám bude prakticky nulová spotřeba při nižším napětí. Ta je jinak asi 500uA. Pro nízká napětí je někdy nutno zmenšit R2 až na 1K, protože zenerovy diody s nízkým napětím jsou velmi nekvalitní ( "koleno" chybí ). Pod 2,5V by bylo možno zapojení použít, je ale nutný MOSFET s napětím hradla pod 1,5V.

 

HOME - Hlavní strana