Отключение аккумулятора при разрядке

Известно, что глубокая разрядка является очень нежелательной для свинцовых кислотных аккумуляторов. А именно такие аккумуляторы часто применяются в качестве резервных источников питания в различной электронной аппаратуре. Для того, чтобы защитить аккумулятор от глубокой разрядки, требуется схема, автоматически отключающая потребители энергии от аккумулятора, если его напряжение снизилось до опасного уровня.

Для свинцовых кислотных аккумуляторов с номинальным напряжением 12 В минимально допустимое напряжение при разрядке составляет примерно 9 В. Именно при таком напряжении нужно отключать нагрузку от аккумулятора, чтобы не допустить его глубокой разрядки. Контроль напряжения аккумулятора удобно осуществлять с помощью микросхемы параллельного стабилизатора TL431. Эта микросхема содержит встроенный усилитель ошибки и прецизионный источник опорного напряжения с начальной погрешностью не более 1%. Для коммутации нагрузки желательно использовать транзистор MOSFET, который может обеспечить очень малое падение напряжение в открытом состоянии. Принципиальная схема ключа разрядки показана на рисунке 1.

Digital IO

Рис. 1. Принципиальная схема ключа разрядки.

Напряжение аккумулятора +ACC подается на транзисторный ключ Q1. Когда напряжение на выводе 1 микросхемы U1 превышает 2.5 В, она находится в открытом состоянии. Потенциал на затворе транзистора Q1 близок к нулю, транзистор открыт, нагрузка подключена к аккумулятору (цепь +12V). Когда напряжение на аккумуляторе начинает снижаться в результате его разрядки, падает напряжение и на выводе 1 U1. С учетом делителя R2R3 порог 2.5 В будет достигнут при снижении напряжения на аккумуляторе примерно до 9.2 В. При этом микросхема U1 выключается, закрывая транзистор Q1 и отключая нагрузку. В таком режиме потребляемый схемой ток обусловлен в основном утечками и намного ниже тока саморазряда аккумулятора.

В отличие от распространенных схем на компараторе, эта схема останется в выключенном состоянии до появления напряжения основного источника питания +ON. Дело в том, что внутреннее сопротивление разряженного аккумулятора велико, под нагрузкой его напряжение падает. Но стоит отключить нагрузку, как напряжение заметно возрастет. На это возрастание напряжения не нужно реагировать, так как при повторном включении нагрузки напряжение упадет вновь, система может начать совершать колебания. Подключать нагрузку вновь имеет смысл только после зарядки аккумулятора, что и делает даная схема. Для первоначального старта системы в условиях отсутствия основного напряжения нужно сформировать импульс включения на входе +ON.


Ридико Леонид Иванович
e-mail: wubblick@yahoo.com