バッテリー放電リミッターの改善。スキーム、説明

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バッテリー放電リミッターが改善されました。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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放電リミッターは、電圧が事前に設定されたしきい値を下回ると、バッテリーから負荷を切断します。同様の目的のデバイスの説明が [1] で公開されています。ただし、閾値ヒステリシスはありません。その結果、負荷時のバッテリー電圧が応答しきい値未満で、負荷がなければそれ以上の場合、デバイスは負荷なしのバッテリー電圧が応答しきい値を下回るまで、定期的に負荷を切断したり接続したりします。提案されたデバイスには、応答しきい値のヒステリシスが設計されているため、この欠点はありません。

高度なバッテリー放電リミッター
図。 1

放電リミッタ回路を図に示します。 1. これは、並列電圧安定化マイクロ回路 DA1 と高電流 p チャネルスイッチング電界効果トランジスタ VT1 という 1 つの主要な要素で構成されます。 DA2 チップはバッテリー電圧を制御するコンパレータ [1] として使用され、VTXNUMX トランジスタは負荷電源回路を遮断する電子スイッチとして使用されます。

装置は次のように動作します。 DA1チップには0,5mA以下の電流が流れます。マイクロ回路のスイッチングしきい値 (約 2,5 V) より低い限り、制御入力の電圧とは無関係です。制御入力の電圧が超小型回路のターンオンしきい値を超えると、そこを流れる電流が大幅に増加します。

デバイスの応答しきい値は、トリミング抵抗 R1 によって設定されます。制御された電圧は、ローパスフィルターR3C2を介してマイクロ回路の制御入力に供給されるため、デバイスは供給電圧の瞬間的な変化ではなく、供給電圧の平均値に応答します。コンデンサ C2 の静電容量が大きいほど、この電圧のリップルに対する感度は低くなります。

バッテリ電圧が設定されたしきい値を超えると、数ミリアンペアの電流がマイクロ回路を流れ、抵抗R2の両端の電圧降下はトランジスタVT1をオープン状態に維持するのに十分であるため、負荷がバッテリに接続されます。トランジスタ VT1 のオープンチャネルの抵抗は XNUMX 分の XNUMX オームであるため、電流が数アンペアであっても、その両端の電圧損失は小さくなります。

バッテリ電圧が設定されたしきい値を下回ると、マイクロ回路を流れる電流が低下し、抵抗R2の電圧がトランジスタVT1を開くのに不十分となり、その結果、トランジスタが閉じて負荷電力回路が遮断されます。放電したバッテリーを接続する場合、通常、トランジスタ VT1 は閉じたままになります。

スイッチングをより明確に行うために、抵抗 R4 を通じてデバイスに正のフィードバックが導入されます。このため、デバイスにはヒステリシスがあり、接続電圧よりも低い電源電圧で負荷がオフになります。ヒステリシスの量は抵抗 R4 を選択することで調整できます。図に示されている値のヒステリシスは、電源電圧が 0,4 V の場合は 9 V、電源電圧が 0,6 V の場合は 12 V でした。電源電圧が動作しきい値を下回って増加すると、ヒステリシスはマイクロ回路の制御入力も増加します。しかし、負荷には電力が供給されていないため、制御入力への電圧は抵抗器 R1 から分圧器 R3R4 を介して供給されます。したがって、負荷は、マイクロ回路のスイッチング閾値よりも数百ミリボルト高い抵抗器R1の両端の電圧で接続されます。

マイクロ回路を流れる電流が増加し始めると、トランジスタ VT1 が開き、出力に電圧が現れます。抵抗R4を介してマイクロ回路の制御入力に供給され、その電圧が増加し、それを流れる電流がさらに増加し、最終的にトランジスタVT1が完全に開きます。電源電圧が低下すると、逆のプロセスが発生します。

電界効果トランジスタ VT1 はゲート・ソース間電圧 2,5 ～ 3 V で開き始めるため、デバイスは 5 ～ 7 V ～ 20 V の電源電圧範囲で動作できます。TL431 を使用できます。マイクロ回路、図中のピン番号は括弧内に示されており、[3]に示されているリストのp-canapを備えたスイッチングトランジスタ、調整抵抗SPZ-19、定数-MLT、S2-33、酸化物コンデンサ-K50- 35、無極性 - K10-17。

高度なバッテリー放電リミッター
図。 2

表面実装に小さな部品を使用することにより、デバイスの寸法を小さく保つことができます。たとえば図では、図 2 は、SO-431 パッケージの TL8CD チップと SOT-6402 パッケージの IRLML23P トランジスタを使用したプリント回路基板のスケッチを示しています。このトランジスタは、オン状態のチャネル抵抗が 0,06 オームで、オフ状態の漏れ電流が低くなります (数マイクロアンペア)。最大 2 ～ 3 A の電流スイッチングを提供します。トリマ抵抗 R1 - POZ3AN。酸化物コンデンサ - 輸入タンタル、サイズ D。抵抗 - P1-12。

調整は実際の負荷とバッテリーを使用して行われます。初めて電源をオンにする前に、同調抵抗器 R1 のスライダーは図に従って最も低い位置に設定されます。抵抗器 R2 は、DA1 チップがオフになるとトランジスタ VT1 が閉じ、オンになると開くように選択されます。応答しきい値はトリミング抵抗 R1 のスライダーによって設定され、そのヒステリシスは抵抗 R4 の選択によって設定されます。これらの調整は相互に関連しているため、必要なパラメータを達成するには、調整を XNUMX つずつ繰り返す必要がある場合があることに注意してください。バッテリ電圧が低下した場合、負荷を再接続せずに切り離すようにヒステリシス値が設定されています。

文学

Nechaev I. バッテリー放電リミッター。 - ラジオ、2004 年、第 6 号、p. 38.
Nechaev I. KR142EN19Aマイクロ回路の珍しい応用。 - ラジオ、2003 年、第 5 号、p. 53、54。
International Rectifier の強力な電界効果スイッチングトランジスタ。 - ラジオ、2001 年、第 5 号、p. 45.

著者: I. ネチャエフ

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