Schéma ochrany olověného akumulátoru před vybitím. DIY radiotechnika, elektronika a obvody

Zařízení pro ochranu 12v baterií před hlubokým vybitím a zkratem s automatickým odpojením jejich výstupu od zátěže.

CHARAKTERISTIKA

Napětí baterie, při kterém dojde k vypnutí, je 10±0,5V. (Dostal jsem přesně 10,5 V) Proud odebíraný zařízením z baterie při zapnutí není větší než 1 mA. Proud odebíraný zařízením z baterie při vypnutí není větší než 10 µA. Maximální přípustný stejnosměrný proud zařízením je 5A. (30W žárovka 2,45A - Mosfit bez radiátoru +50 stupňů (místnost +24))

Maximální přípustný krátkodobý (5 sec) proud procházející zařízením je 10A. Doba vypnutí v případě zkratu na výstupu zařízení ne více než -100 μs

PROVOZNÍ ŘÁD PŘÍSTROJE

Připojte zařízení mezi baterii a zátěž v následujícím pořadí:
- připojte svorky na vodičích, dodržujte polaritu (oranžový vodič + (červený), k baterii,
- připojte k zařízení, dodržujte polaritu (kladná svorka je označena znaménkem +), zátěžové svorky.

Aby se na výstupu zařízení objevilo napětí, musíte krátce zkratovat záporný výstup na záporný vstup. Pokud je zátěž napájena z jiného zdroje než z baterie, není to nutné.

ZAŘÍZENÍ FUNGUJE NÁSLEDUJÍCÍM způsobem;

Při přepnutí na bateriové napájení jej zátěž vybije na odezvové napětí ochranného zařízení (10±0,5V). Po dosažení této hodnoty zařízení odpojí baterii od zátěže, čímž zabrání dalšímu vybíjení. Zařízení se automaticky zapne, když je ze strany zátěže přivedeno napětí pro nabití baterie.

Pokud dojde ke zkratu v zátěži, zařízení také odpojí baterii od zátěže a automaticky se zapne, pokud je ze strany zátěže přivedeno napětí vyšší než 9,5V. Pokud takové napětí není, musíte krátce přemostit výstupní záporný pól zařízení a záporný pól baterie. Rezistory R3 a R4 nastavují práh odezvy.

Náhradní díly

1. Montážní deska (volitelná, lze namontovat)
2. Jakýkoli tranzistor s efektem pole, vyberte podle A a B. Vzal jsem RFP50N06 N-channel 60V 50A 170 st.
3. Rezistory 3 pro 10 kΩ a 1 pro 100 kΩ
4. Bipolární tranzistor KT361G
5. Zenerova dioda 9,1V
Přidat. Pro startování můžete použít terminály + Mikrik (nedělal jsem to sám, protože to bude součástí jiného zařízení)
6. Pro přehlednost můžete mít na vstupu a výstupu LED (Vyberte rezistor, pájejte paralelně)

Pájka + cín + lihová kalafuna + nůžky na drát + elektroinstalace + multimetr + zátěž atd. a tak dále. Pájeno metodou cín-tryska. Nechci otrávit desku. Neexistuje žádné rozložení. Zátěž 30 Watt, proud 2,45 A, terénní pracovník topí na +50 stupňů (pokojová teplota +24). Není potřeba žádné chlazení.

Zkoušel jsem zátěž 80 wattů... VAH-VAH. Teplota přes 120 stupňů. Koleje začaly červenat... No, víš, potřebuješ chladič, dobře zapájené stopy.

Odesláno Obvod chrání baterii před hlubokým vybitím(vybití pod minimální dovolené napětí) nebo při poklesu napětí odpojí zátěž od zdroje. Po vybití baterie na minimální napájecí napětí zařízení odpojí zátěž od baterie. Vhodné pro ochranu baterií, jako jsou olověné (Pb), NiCd, NiMH, Li-Ion a Li-Pol baterie.

Prahové napětí je určeno součtem napětí na zenerově diodě ZD1, b-e přechodu tranzistoru T1 a rezistoru R1. Pro spuštění okruhu musíte stisknout tlačítko TL1. Dokud je napětí baterie dostatečně vysoké, T1 a T2 jsou otevřené. Jak napětí klesá, proud přestane protékat zenerovou diodou a tranzistory T1 a T2 se uzavřou. T2 pracuje ve spínacím režimu, nedochází tedy k pomalému postupnému zavírání tranzistoru.

Na Obr. 2 můžete vidět upravený obvod, kde tlačítko TL1 umožňuje zapínat a vypínat zátěž. Zařízení tak slouží nejen jako ochrana, ale také jako vypínač napájení.

Maximální vstupní napětí závisí na maximálním napětí VGS tranzistor T2. Minimální vstupní napětí závisí na napětí, při kterém se T2 ještě spolehlivě otevírá. Typicky je to pro MOSFETy asi 5 V; nízkonapěťové logické MOSFETy mohou pracovat při nižších napětích. To umožňuje použít obvod pro práci s Li-Ion / Li-Pol, který má min. napětí je přibližně 3,4 V. Při nízkých napětích lze Zenerovu diodu ZD1 nahradit kombinací diod zapojených do série.

Testoval jsem obvod s IRF3205 a IPB06N03LA v závislosti na T2. Poznámka: Doporučuje se zapojit pojistku do série s baterií, jinak hrozí nebezpečí požáru, pokud selže.

Rýže. 1 - Schematické schéma ochrany baterie před hlubokým vybitím (sníženo).

Jak často zapomínáme vypnout zátěž z baterie... Přemýšleli jste někdy nad touto otázkou... Často se ale stává, že baterie jakoby funguje a funguje, ale pak něco vyschlo... My změřte na něm napětí a je tam 9-8V, nebo i méně. Torbo, můžeš zkusit obnovit baterii, ale ne vždy to funguje.
Z tohoto důvodu bylo vynalezeno zařízení, které při vybití baterie odpojí zátěž od ní a zabrání hlubokému vybití baterie, protože není žádným tajemstvím, že se baterie hlubokého vybití bojí.
Abych byl upřímný, mnohokrát jsem přemýšlel o zařízení na ochranu baterie před hlubokým vybitím, ale nikdy nebylo mým osudem vyzkoušet všechno. A přes víkend jsem si dal za cíl udělat malý ochranný obvod

Ochranný obvod baterie proti úplnému vybití

Jakákoli tlačítka Start a Stop bez upevnění

Podívejme se na schéma. Jak vidíte, vše je postaveno na dvou operačních zesilovačích zapnutých v režimu komparátoru. Pro experiment byl použit LM358. A tak pojďme...
Referenční napětí je tvořeno řetězcem R1-VD1. R1 je předřadný odpor, VD1 je jednoduchá zenerova dioda 5V, lze ji použít pro vyšší nebo nižší napětí. Ale ne více a ne rovné napětí vybité baterie, které se mimochodem rovná 11V.

Na prvním operačním zesilovači byl sestaven komparátor, který porovnával referenční napětí s napětím baterie. Napětí do 3. větve je přiváděno z baterie přes odporový dělič, který vytváří porovnávané napětí. Pokud je napětí na děliči rovno referenčnímu, objeví se na první větvi kladné napětí, které otevře tranzistory, které jsou instalovány jako zesilovací stupeň, aby nezatěžovaly výstup operačního zesilovače.

Vše je nastaveno jednoduše. Na výstup Out přivádíme 11V. Je na této noze, protože dioda klesne o 0,6V a pak budete muset obvod přestavět. Dioda je potřebná, aby při stisknutí tlačítka start proud nešel do zátěže, ale dodával napětí do samotného obvodu. Výběrem rezistorů R2R6 zachytíme okamžik, kdy se relé vypne, napětí na 7. noze zmizí a na 5. noze by mělo být napětí o něco menší než referenční

Po sestavení prvního komparátoru přivedeme napětí 12V podle očekávání na svorku Vcc a stiskneme Start. Obvod by se měl bez problémů zapnout a fungovat, dokud napětí neklesne na 10,8V, obvod by měl vypnout zátěžové relé.

Stiskněte Stop, napětí na 5. větvi zmizí a obvod se vypne. Mimochodem, je lepší nenastavovat C1 na vyšší hodnotu, protože bude trvat dlouho, než se vybije a budete muset déle držet tlačítko STOP. Mimochodem, ještě jsem nepřišel na to, jak donutit obvod, aby se okamžitě vypnul, pokud je na samotné zátěži dobrá kapacita, jejíž vybití bude trvat déle, i když na samotný kondenzátor můžete hodit balastní odpor

Na druhém Op bylo rozhodnuto sestavit indikátor indikující, kdy je baterie téměř vybitá a obvod by se měl vypnout. Konfiguruje se stejným způsobem... Na výstup dodáváme 11,2V a vybereme R8R9, abychom zajistili, že se rozsvítí červená LED
Tím je nastavení dokončeno a obvod je plně funkční...

Hodně štěstí všem při opakování...
Pro bezpečné, kvalitní a spolehlivé nabíjení jakýchkoliv typů baterií doporučuji

Abyste nezmeškali nejnovější aktualizace z workshopu, přihlaste se k odběru aktualizací v V kontaktu s nebo Odnoklassniki, můžete se také přihlásit k odběru e-mailových aktualizací ve sloupci vpravo

Nechcete se ponořit do rutiny rádiové elektroniky? Doporučuji věnovat pozornost návrhům našich čínských přátel. Za velmi rozumnou cenu si můžete pořídit poměrně kvalitní nabíječky

Jednoduchá nabíječka s LED indikátorem nabíjení, zelená baterie se nabíjí, červená baterie je nabitá.

K dispozici je ochrana proti zkratu a ochrana proti přepólování. Perfektní pro nabíjení Moto akumulátorů s kapacitou až 20A/h, 9A/h akumulátor nabije za 7 hodin, 20A/h za 16 hodin. Cena za tuto nabíječku je pouze 403 rublů, doprava zdarma

Tento typ nabíječky je schopen automaticky nabíjet téměř všechny typy 12V autobaterií a motocyklů až do 80A/H. Má unikátní metodu nabíjení ve třech stupních: 1. Nabíjení konstantním proudem, 2. Nabíjení konstantním napětím, 3. Poklesové nabíjení až na 100 %.
Na předním panelu jsou dva indikátory, první indikuje napětí a procenta nabíjení, druhý indikuje nabíjecí proud.
Vcelku kvalitní přístroj pro domácí potřeby, cena akorát 781,96 RUR, doprava zdarma. V době psaní těchto řádků počet objednávek 1392,školní známka 4,8 z 5. Eurovidle

Nabíječka pro širokou škálu typů 12-24V baterií s proudem až 10A a špičkovým proudem 12A. Schopný nabíjet heliové baterie a SA\SA. Technologie nabíjení je stejná jako u předchozí ve třech stupních. Nabíječka je schopna nabíjet automaticky i ručně. Panel má LCD indikátor indikující napětí, nabíjecí proud a procento nabíjení.

Dobré zařízení, pokud potřebujete nabíjet všechny možné typy baterií libovolné kapacity, až 150Ah

Cena za tento zázrak 1 625 rublů, doručení je zdarma. V době psaní těchto řádků bylo číslo 23 objednávek,školní známka 4,7 z 5. Při objednávce nezapomeňte uvést Eurovidle

Pokud se některý produkt stal nedostupným, napište do komentáře dole na stránce.
Autor článku: Admin kontrola

Systémy obsahující baterie vyžadují instalaci zařízení na ochranu baterií před hlubokým vybitím. Tím se zabrání ztrátě skladovací kapacity a zkrácení životnosti. Často, po 4-5 hlubokých vybitích, baterie přestanou zvládat úkoly, které jim byly přiděleny.

Cena: od 3 926 rub.

Smart BatteryProtect odstraňuje z baterie nepodstatné zátěže, zabraňuje jejímu hlubokému vybití (což by baterii poškodilo) nebo udržuje potřebné nabití pro otáčení startéru.

Cena: od 6 040 rublů.

Společnost Victron Energy vyvinula unikátní inteligentní zařízení na ochranu baterií BatteryProtect. Modely jsou vyrobeny ve voděodolném pouzdře. To umožňuje použití zařízení nejen v interiéru, ale také na různých vozidlech (auta, lodě, jachty atd.).

Na objednávku je k dispozici několik modifikací:

• BatteryProtect-65A;
• BatteryProtect-100A;
• BatteryProtect-220A.

Modely se od sebe liší:

• maximální trvalý zatěžovací proud (65, 100 a 220 A);
• celkové rozměry (40*48*106, 59*42*115 a 62*123*120 mm);
• špičková hodnota proudu (BP-65A - 300 A; BP-100A/220A - 600 A);
• hmotnost (0,2, 0,5 a 0,8 kg);
• typ připojení (BP-65A - M6; BP-100A/220A - M8).

Zbytek technických specifikací je shodný.

• Rozsah vstupního napětí chráničů baterií je 6-35 V. Systémové napětí (12 nebo 24 V) je detekováno automaticky.
• Při plném zatížení pracuje zařízení stabilně při teplotách od -40 do +40°C.
• Ve výchozím nastavení výrobce nastavuje pro 12V a 24V zařízení následující parametry: Zapnout - 12 V nebo 24 V; Odpojení - 10,5 V nebo 21 V.
• Zpoždění:
  • výstup alarmu - 12 s;
  • opětovné připojení zátěže - 30 s;
  • odpojení zátěže - 90 s (u VE.Bus BMS nastane okamžitě).
• Odběr proudu - 1,5 mA (zapnuto), 0,6 mA (vypnuto).
• Maximální zatížení alarmového výstupu je 50 mA.

Potřeba chránit baterie před hlubokým vybitím

Hluboké vybití baterie je nepřítelem baterie. V kritické situaci klesne hustota elektrolytu pod minimální přípustnou hodnotu, protože většina kyseliny se na deskách oxidu ukládá ve formě solí. Postupem času jich přibývá.

Hluboké, dlouhodobé vybití baterie vede k tomu, že se při dobíjení z nabíječky nerozpustí všechny krystalky soli. Kapacita baterie je výrazně snížena. I krátkodobé hluboké vybití baterie zabere asi 3-5% životnosti zařízení. Kontakt desek s kapalinou je minimalizován a provoz baterie je narušen.

Proto je nutné zabránit poklesu hustoty elektrolytu pod přípustnou hodnotu. K tomu jsou k bateriím dodatečně připevněna speciální ochranná zařízení. Nejlepší takové zařízení vyrábí Victron Energy.

Když napětí baterie klesne na určitou úroveň, BatteryProtect automaticky vypne zátěž. Tím zůstane rezerva potřebná pro nastartování motoru. Modely, které nabízíme, jsou vysoce spolehlivé. Součástí výbavy nejsou mechanická relé. Princip činnosti těchto zařízení, která zajišťují zachování životnosti baterie, je založen na přepínačích MOSFET.

Vlastnosti instalace a programování zařízení na ochranu baterie před hlubokým vybitím BatteryProtect

• Doporučuje se svěřit instalaci zařízení kvalifikovaným odborníkům, protože práce s bateriemi není bezpečná.
• Měly by být použity kvalitní konektory a vodiče dostatečného průřezu.
• Připojení se provádí pomocí pojistky s odpovídající jmenovitou hodnotou.
• Živé vodiče se nesmí dostat do kontaktu s tělem zařízení připojeného k baterii a/nebo vozidlem.

Nesprávné připojení může poškodit elektronický obvod. Do těsné blízkosti baterie (do 0,5 m) se doporučuje umístit zařízení určená k ochraně baterie před hlubokým vybitím. Tím se sníží ztráty napětí.

Dálkové ovládání

K chrániči baterie BatteryPortect lze připojit dálkový spínač. Prodleva před zapnutím/vypnutím zařízení je 1 s.

K uspořádání systému lze použít nízkoproudový spínač, protože spínací proud je velmi malý.

Programování

Chcete-li spustit režim přeprogramování, musíte propojit vstup + a vstup programu. Poté začne LED blikat. Počet bliknutí indikuje pozici programu. Jakmile je vytvořen požadovaný provozní režim, spojení by mělo být zrušeno.

Výhody zařízení na ochranu baterií proti hlubokému vybití BatteryProtect

Programovatelné úrovně vypnutí

Zařízení lze nakonfigurovat do jednoho z deseti provozních režimů. Upravuje napětí, při kterém BatteryPortect vypne baterii.

Přepěťová ochrana

Zátěž se automaticky vypne, pokud napětí překročí:

• 16V (pro 12V systémy);
• 32 V (pro 24 V systémy).

Zpoždění výstupu alarmu

Výstup alarmu se aktivuje pouze v případě, že je hodnota napětí pod nastavenou úrovní déle než 15 sekund. Tím se zabrání falešným signálům. Zařízení na ochranu baterie nereaguje na nastartování motoru.

Alarm se používá ke spuštění bzučáku a/nebo světla. Přes tento výstup můžete připojit nabíječku pomocí přídavného relé.

Zpoždění odlehčení zátěže

Zátěž se vypne pouze 60 sekund po aktivaci alarmu. Pokud se během této doby napětí zvýší na normální hodnotu, systém bude pokračovat v provozu.

Dálkové ovládání

Přidání dálkového spínače do systému výrazně zjednoduší proces ovládání.

Není žádným tajemstvím, že Li-ion baterie nemají rády hluboké vybíjení. To způsobuje jejich chřadnutí a chřadnutí a také zvyšuje vnitřní odpor a ztrácí kapacitu. Některé exempláře (ty s ochranou) se mohou i ponořit do hlubokého zimního spánku, odkud je dost problematické vytáhnout. Při použití lithiových baterií je proto nutné nějak omezit jejich maximální vybíjení.

K tomu se používají speciální obvody, které ve správný čas odpojí baterii od zátěže. Někdy se takové obvody nazývají regulátory vybíjení.

Protože Regulátor vybíjení nekontroluje velikost vybíjecího proudu, přísně vzato se nejedná o žádný regulátor. Ve skutečnosti se jedná o zavedený, ale nesprávný název pro obvody ochrany proti hlubokému vybití.

Na rozdíl od všeobecného přesvědčení nejsou vestavěné baterie (desky plošných spojů nebo moduly PCM) navrženy tak, aby omezovaly nabíjecí/vybíjecí proud nebo aby včas odpojily zátěž při úplném vybití nebo aby správně určily konec nabíjení.

Za prvé, Ochranné desky v zásadě nejsou schopny omezit nabíjecí nebo vybíjecí proud. To by mělo řešit paměťové oddělení. Maximálně mohou vypínat baterii při zkratu v zátěži nebo při jejím přehřátí.

Za druhé, Většina ochranných modulů vypíná li-ion baterii při napětí 2,5 V nebo ještě méně. A u naprosté většiny baterií jde o velmi silné vybití, to by se nemělo vůbec připouštět.

Třetí,Číňané tyto moduly nýtují po milionech... Opravdu věříte, že používají kvalitní přesné součástky? Nebo že je někdo testuje a upravuje před instalací do baterií? To samozřejmě není pravda. Při výrobě čínských základních desek se striktně dodržuje pouze jedna zásada: čím levnější, tím lepší. Pokud tedy ochrana odpojí baterii od nabíječky přesně na 4,2 ± 0,05 V, pak je to spíše šťastná náhoda než vzor.

Je dobré, pokud máte modul PCB, který bude fungovat o něco dříve (například při 4,1 V). Pak baterie jednoduše nedosáhne deseti procent své kapacity a je to. Mnohem horší je, pokud se baterie neustále dobíjí např. na 4,3V. Pak se životnost snižuje a kapacita klesá a obecně může bobtnat.

Je NEMOŽNÉ používat ochranné desky zabudované v lithium-iontových bateriích jako omezovače vybití! A také jako omezovače nabíjení. Tyto desky jsou určeny pouze pro nouzové odpojení baterie v případě nouzových situací.

Proto jsou zapotřebí samostatné obvody pro omezení nabíjení a/nebo ochranu před příliš hlubokým vybitím.

Podívali jsme se na jednoduché nabíječky založené na diskrétních součástkách a specializovaných integrovaných obvodech. A dnes budeme hovořit o řešeních, která dnes existují, jak chránit lithiovou baterii před příliš velkým vybitím.

Pro začátek navrhuji jednoduchý a spolehlivý obvod ochrany proti přebití Li-ion, který se skládá pouze z 6 prvků.

Hodnoty uvedené v diagramu povedou k odpojení baterií od zátěže, když napětí klesne na ~10 voltů (udělal jsem ochranu pro 3 sériově zapojené baterie 18650 v mém detektoru kovů). Výběrem odporu R3 můžete nastavit vlastní prahovou hodnotu vypnutí.

Mimochodem, plné vybíjecí napětí Li-ion baterie je 3,0 V a ne méně.

Polní čip (jako ten na schématu nebo něco podobného) lze vydolovat ze staré základní desky počítače, obvykle jich tam bývá několik najednou. TL-ku se mimochodem dá vzít i odtud.

Kondenzátor C1 je potřeba pro prvotní spuštění obvodu při sepnutí spínače (krátce stáhne hradlo T1 do mínusu, čímž se otevře tranzistor a napájí dělič napětí R3, R2). Dále po nabití C1 je napětí potřebné k odblokování tranzistoru udržováno mikroobvodem TL431.

Pozornost! Tranzistor IRF4905 uvedený ve schématu dokonale ochrání tři lithium-iontové baterie zapojené do série, ale je zcela nevhodný pro ochranu jedné 3,7V banky. Říká se, jak sami určit, zda je tranzistor s efektem pole vhodný nebo ne.

Nevýhoda tohoto obvodu: v případě zkratu v zátěži (nebo příliš velkého spotřebovaného proudu) se tranzistor s efektem pole okamžitě neuzavře. Reakční doba bude záviset na kapacitě kondenzátoru C1. A je dost možné, že za tuto dobu něco stihne pořádně vypálit. Obvod, který okamžitě reaguje na krátké zatížení při zatížení, je uveden níže:

Spínač SA1 je nutný k „restartování“ obvodu po vypnutí ochrany. Pokud konstrukce vašeho zařízení umožňuje vyjmutí baterie pro její nabití (v samostatné nabíječce), pak tento přepínač není potřeba.

Odpor rezistoru R1 musí být takový, aby stabilizátor TL431 dosáhl provozního režimu při minimálním napětí baterie - volí se tak, aby anodově-katodový proud byl minimálně 0,4 mA. Z toho vyplývá další nevýhoda tohoto obvodu - po spuštění ochrany obvod nadále spotřebovává energii z baterie. Proud, i když malý, je dostačující k úplnému vybití malé baterie za pouhých pár měsíců.

Níže uvedený diagram pro vlastní monitorování vybíjení lithiových baterií tuto nevýhodu neobsahuje. Při spuštění ochrany je proud spotřebovaný zařízením tak malý, že jej můj tester ani nedetekuje.

Níže je modernější verze omezovače vybití lithiové baterie pomocí stabilizátoru TL431. To za prvé umožňuje snadno a jednoduše nastavit požadovaný práh odezvy a za druhé má obvod vysokou teplotní stabilitu a jasné vypnutí. Zatleskat a je to!

Sehnat TL-ku dnes není vůbec problém, prodávají se za 5 kopejek za partu. Rezistor R1 není třeba instalovat (v některých případech je dokonce škodlivý). Trimr R6, který nastavuje odezvové napětí, lze nahradit řetězcem konstantních rezistorů s vybranými odpory.

Chcete-li opustit režim blokování, musíte nabít baterii nad prahovou hodnotu ochrany a poté stisknout tlačítko S1 „Reset“.

Nevýhoda všech výše uvedených schémat spočívá v tom, že pro obnovení provozu schémat po přechodu do ochrany je nutný zásah operátora (zapnutí a vypnutí SA1 nebo stisknutí tlačítka). To je cena za jednoduchost a nízkou spotřebu energie v režimu uzamčení.

Nejjednodušší li-iontový ochranný obvod proti nadměrnému vybití, postrádající všechny nevýhody (dobře, téměř všechny), je uveden níže:

Princip fungování tohoto obvodu je velmi podobný prvním dvěma (na samém začátku článku), ale neexistuje žádný mikroobvod TL431, a proto lze jeho vlastní spotřebu proudu snížit na velmi malé hodnoty - asi deset mikroampérů . Není potřeba ani spínač nebo resetovací tlačítko, obvod automaticky připojí baterii k zátěži, jakmile napětí na ní překročí přednastavenou prahovou hodnotu.

Kondenzátor C1 potlačuje falešné poplachy při provozu na pulzní zátěž. Všechny nízkopříkonové diody budou stačit, jsou to jejich vlastnosti a množství, které určují provozní napětí obvodu (budete ho muset vybrat lokálně).

Lze použít jakýkoli vhodný n-kanálový tranzistor s efektem pole. Hlavní věc je, že může odolat zatěžovacímu proudu bez namáhání a může se otevřít při nízkém napětí brány-zdroje. Například P60N03LDG, IRLML6401 nebo podobné (viz).

Výše uvedený obvod je dobrý pro všechny, ale je tu jeden nepříjemný moment - hladké uzavření tranzistoru s efektem pole. K tomu dochází v důsledku plochosti počátečního úseku proudově-napěťové charakteristiky diod.

Tuto nevýhodu lze eliminovat pomocí moderní základny prvků, a to pomocí mikronapěťových detektorů (výkonové monitory s extrémně nízkou spotřebou energie). Další obvod pro ochranu lithia před hlubokým vybitím je uveden níže:

Mikroobvody MCP100 jsou k dispozici jak v DIP balíčcích, tak v planárních verzích. Pro naše potřeby je vhodná 3voltová varianta - MCP100T-300i/TT. Typická spotřeba proudu v blokovacím režimu je 45 µA. Náklady na malý velkoobchod je asi 16 rublů/kus.

Ještě lepší je místo MCP100 používat monitor BD4730, protože má přímý výstup, a proto bude nutné z obvodu vyloučit tranzistor Q1 (výstup mikroobvodu připojit přímo na hradlo Q2 a rezistor R2 a zvýšit R2 na 47 kOhm).

Obvod využívá mikroohmový p-kanálový MOSFET IRF7210, který snadno spíná proudy 10-12 A. Spínač pole je plně otevřen již při hradlovém napětí cca 1,5 V a v otevřeném stavu má zanedbatelný odpor (menší než 0,01 Ohm)! Stručně řečeno, velmi cool tranzistor. A co je nejdůležitější, ne příliš drahé.

Podle mého názoru je poslední schéma nejblíže ideálu. Kdybych měl neomezený přístup k rádiovým komponentům, vybral bych si tento.

Malá změna v obvodu umožňuje použít N-kanálový tranzistor (pak je připojen k obvodu záporné zátěže):

Napájecí monitory BD47xx (dozorce, detektory) jsou celou řadou mikroobvodů s odezvovým napětím od 1,9 do 4,6 V v krocích po 100 mV, takže si je můžete vždy vybrat podle svých potřeb.

Malý ústup

Kterýkoli z výše uvedených obvodů lze připojit k baterii více baterií (samozřejmě po určité úpravě). Pokud však mají banky různé kapacity, pak se nejslabší z baterií neustále vybíjejí dlouho předtím, než obvod funguje. Proto se v takových případech vždy doporučuje používat baterie nejen stejné kapacity, ale nejlépe ze stejné šarže.

A přestože tato ochrana funguje v mém detektoru kovů bezchybně již dva roky, bylo by stále mnohem správnější sledovat napětí na každé baterii osobně.

Pro každou nádobu vždy používejte svůj osobní regulátor vybíjení Li-ion baterie. Pak vám kterákoli z vašich baterií bude sloužit šťastně až do smrti.

Jak vybrat vhodný tranzistor s efektem pole

Ve všech výše uvedených schématech ochrany lithium-iontových baterií před hlubokým vybitím se používají MOSFETy pracující v přepínacím režimu. Stejné tranzistory se obvykle používají v obvodech ochrany proti přebití, obvodech ochrany proti zkratu a v jiných případech, kdy je vyžadováno řízení zátěže.

Samozřejmě, aby obvod fungoval tak, jak má, musí tranzistor s efektem pole splňovat určité požadavky. Nejprve se rozhodneme o těchto požadavcích a poté vezmeme několik tranzistorů a pomocí jejich datasheetů (technických charakteristik) určíme, zda jsou pro nás vhodné nebo ne.

Pozornost! Nebudeme uvažovat dynamické charakteristiky FET, jako je rychlost spínání, kapacita hradla a maximální pulzní odběrový proud. Tyto parametry se stávají kriticky důležitými, když tranzistor pracuje na vysokých frekvencích (invertory, generátory, PWM modulátory atd.), nicméně diskuse na toto téma přesahuje rámec tohoto článku.

Musíme se tedy okamžitě rozhodnout pro obvod, který chceme sestavit. Proto první požadavek na tranzistor s efektem pole - musí to být správný typ(buď N- nebo P-kanál). Toto je první.

Předpokládejme, že maximální proud (zatěžovací proud nebo nabíjecí proud - na tom nezáleží) nepřekročí 3A. To vede k druhému požadavku - terénní pracovník musí takovému proudu dlouhodobě odolávat.

Třetí. Řekněme, že náš obvod ochrání baterii 18650 před hlubokým vybitím (jedna banka). Proto se můžeme okamžitě rozhodnout o provozních napětích: od 3,0 do 4,3 V. Prostředek, maximální přípustné napětí kolektor-zdroj U ds by mělo být více než 4,3 V.

Poslední tvrzení je však pravdivé pouze v případě, že je použita pouze jedna lithiová baterie (nebo několik paralelně zapojených). Pokud je pro napájení vaší zátěže použita baterie z několika baterií zapojených do série, pak maximální napětí drain-source tranzistoru musí překročit celkové napětí celé baterie.

Zde je obrázek vysvětlující tento bod:

Jak je patrné ze schématu, pro baterii 3 baterií 18650 zapojených do série je v ochranných obvodech každé banky nutné použít polní zařízení s napětím drain-to-source U ds > 12,6V (v praxi např. musíte to brát s nějakou marží, například 10%).

To zároveň znamená, že tranzistor s efektem pole musí být schopen se zcela (nebo alespoň dostatečně silně) otevřít již při napětí hradlo-zdroj U gs menším než 3 Volty. Ve skutečnosti je lepší zaměřit se na nižší napětí, například 2,5 V, aby byla rezerva.

Pro hrubý (počáteční) odhad se můžete podívat v datovém listu na indikátor „Cut-off voltage“ ( Prahové napětí brány) je napětí, při kterém je tranzistor na prahu otevření. Toto napětí se typicky měří, když odběrový proud dosáhne 250 µA.

Je jasné, že tranzistor nelze v tomto režimu provozovat, protože jeho výstupní impedance je stále příliš vysoká a kvůli nadměrnému výkonu se jednoduše spálí. Proto Vypínací napětí tranzistoru musí být nižší než provozní napětí ochranného obvodu. A čím menší, tím lepší.

V praxi byste pro ochranu jedné plechovky lithium-iontové baterie měli vybrat tranzistor s efektem pole s vypínacím napětím ne větším než 1,5 - 2 volty.

Hlavní požadavky na tranzistory s efektem pole jsou tedy následující:

• typ tranzistoru (p- nebo n-kanál);
• maximální přípustný odtokový proud;
• maximální přípustné napětí kolektor-zdroj U ds (pamatujte si, jak budou naše baterie zapojeny - sériově nebo paralelně);
• nízký výstupní odpor při určitém napětí brány-zdroje U gs (pro ochranu jedné Li-ion plechovky byste se měli zaměřit na 2,5 V);
• maximální přípustný ztrátový výkon.

Nyní se podívejme na konkrétní příklady. K dispozici máme například tranzistory IRF4905, IRL2505 a IRLMS2002. Pojďme se na ně podívat blíže.

Příklad 1 - IRF4905

Otevřeme datový list a uvidíme, že se jedná o tranzistor s kanálem typu p (p-channel). Pokud jsme s tím spokojeni, hledíme dále.

Maximální odběrový proud je 74A. V přebytku, samozřejmě, ale hodí se.

Napětí zdroje - 55V. Podle podmínek problému máme pouze jednu banku lithia, takže napětí je ještě větší, než je požadováno.

Dále nás zajímá otázka, jaký bude odpor drain-source při otvíracím napětí na bráně 2,5V. Díváme se na datový list a tyto informace okamžitě nevidíme. Ale vidíme, že mezní napětí U gs(th) leží v rozsahu 2...4 Voltů. S tímto kategoricky nejsme spokojeni.

Poslední požadavek není splněn, takže zlikvidujte tranzistor.

Příklad 2 - IRL2505

Zde je jeho datasheet. Díváme se a okamžitě vidíme, že se jedná o velmi výkonné N-kanálové polní zařízení. Odběrový proud - 104A, napětí drain-source - 55V. Zatím je vše v pořádku.

Zkontrolujte napětí V gs(th) - maximálně 2,0 V. Výborně!

Podívejme se ale, jaký odpor bude mít tranzistor při napětí hradlo-zdroj = 2,5 voltu. Podívejme se na graf:

Ukazuje se, že při napětí hradla 2,5V a proudu tranzistorem 3A na něm poklesne napětí 3V. V souladu s Ohmovým zákonem bude jeho odpor v tomto okamžiku 3V/3A=1Ohm.

Když je tedy napětí na bateriové bance asi 3 volty, jednoduše nemůže dodávat 3A do zátěže, protože k tomu musí být celkový odpor zátěže spolu s odporem zdroje kolektoru tranzistoru 1 Ohm. A máme jen jeden tranzistor, který už má odpor 1 ohm.

Navíc při takovém vnitřním odporu a daném proudu uvolní tranzistor výkon (3 A) 2 * 3 Ohm = 9 W. Proto budete muset nainstalovat radiátor (pouzdro TO-220 bez radiátoru může rozptýlit někde kolem 0,5...1 W).

Dodatečným poplachovým zvonkem by měla být skutečnost, že minimální napětí hradla, pro které výrobce udává výstupní odpor tranzistoru, je 4V.

Zdá se, že to naznačuje, že práce terénního pracovníka při napětí U gs menším než 4 V se nepředpokládala.

Vzhledem ke všemu výše uvedenému zlikvidujte tranzistor.

Příklad 3 - IRLMS2002

Takže vyjmeme našeho třetího kandidáta z krabice. A hned se podívejte na jeho výkonnostní charakteristiky.

Kanál typu N, řekněme, že je vše v pořádku.

Maximální odběrový proud - 6,5 A. Vhodné.

Maximální přípustné napětí kolektor-zdroj V dss = 20V. Skvělý.

Vypínací napětí - max. 1,2 voltu. Pořád v pořádku.

Abychom zjistili výstupní odpor tohoto tranzistoru, nemusíme se ani dívat na grafy (jako v předchozím případě) - požadovaný odpor je okamžitě uveden v tabulce pouze pro naše hradlové napětí.