Устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда
электроника для авто
Устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда
Как правило, все аккумуляторы «боятся» глубокого разряда. Это приводит к потере аккумулятором своей емкости, сокращения срока его службы, поэтому в процессе эксплуатации аккумулятора очень желательно предусмотреть для него исключение такого режима работы.
Выполнять охранную функцию защиты аккумулятора от глубокого разряда может простое устройство, которое было описано в чешском журнале [1]. Его схема показана на рис.1. На микросхеме IC1 выполнен компаратор напряжения. Напряжение 5,6 В с параметрического стабилизатора R3, D1 подается на неинвертирующий вход (вывод 3) микросхемы операционного усилителя IC1. На инвертирующий вход (вывод 2) этого компаратора снимается часть контролируемого напряжения аккумулятора с движка подстроечного резистора Р1. При этом если напряжение аккумулятора выше минимально допустимого, то на выходе (вывод 6) компаратора IC1 присутствует нулевой потенциал и ток через обмотку R поляризованного двухобмоточного реле RE1 не протекает. Если кратковременно нажать нормально разомкнутую кнопку S1, то через обмотку S этого реле потечет ток. Реле сработает и своими контактами подключит нагрузку к аккумулятору. Это состояние реле «запомнит» и сохранит и после отпускания кнопки S1. Если напряжение аккумулятора понизится и выйдет из зоны допустимых значений, то компаратор IC1 переключится в состояние лог. «1» на его выходе 6, и через обмотку R этого реле потечет ток. Это приведет к переключению поляризованного реле и отключению нагрузки.
Как сказано в [1], в момент переключений реле потребляет ток около 45 мА. Это обусловлено сопротивлением обмоток реле RE1 (G6AK-234P-ST-US 5VDC). Точное напряжение отключения нагрузки от аккумулятора (11,5…11,8 В) выставляется регулировкой подсроечного резистора Р1. Светодиод LD1 индицирует протекание тока через обмотку S реле RE1 при нажатии кнопки S1.
Схема предельно проста, но, вероятно, не оптимальна. Дело в том, что ток через обмотку R реле RE1 будет постоянно протекать при уменьшении напряжения аккумулятора ниже допустимого предела.
Для поляризованного реле в этом нет никакой необходимости и вполне пригоден импульсный режим управлении этим реле. Достаточно лишь включить в цепь обмотки R реле RE1 конденсатор С2 достаточно большой емкости, например, электролитический.
Учитывая то, что поляризованное реле обладает памятью, целесообразно сделать импульсным управление и обмоткой S этого реле. При этом в схему устанавливается еще один конденсатор СЗ (рис.2).
Контакты реле RE1 должны выдерживать ток нагрузки аккумулятора. Реле указанного в первоисточнике типа крайне дефицитно. Из отечественных поляризованных реле может быть использовано, например, реле типа РПС20. Его еще называют «путевой выключатель». Из паспортных данных этих реле, которые можно найти в Интернет, следует, что сопротивление его обмоток относительно невелико. Это делает практически невозможным непосредственное подключение обмотки реле к выходу микросхемы IC1, т.е. при использовании в ней реле типа РПС20, схема рис.2 носит, скорее, теоретический иллюстративный характер.
При подключении к контактам разъема К1 аккумулятора через балластный резистор R6 получает питание кристалл R светодиода LD1. Красное свечение LD индицирует этот режим работы. Кнопка S1 нормально разомкнута, и кристалл G не излучает света. Реле RE1 обесточено, и питание на нагрузку схемы не подается.Диод D4 препятствует подаче напряжения на обмотку S реле RE1.
Если нажать кнопку S1, то через резисторы R4, R5 и диод D4 ток станет протекать через кристалл G двух цветного светодиода LD1. В первый момент свечение зеленого светодиода матрицы будет с небольшой яркостью. После срабатывания реле RE1 контакты реле переключатся. Напряжение аккумулятора начнет подаваться на выход устройства OUT(разъем К2) и одновременно через D3, R5 на зеленый светодиод матрицы. Его яркость свечения значительно возрастет.
В схеме рис.З удалось отказаться от применения дефицитного поляризованного реле. Одновременно выход слаботочной микросхемы IC1 разгружен за счет использования согласующего транзистора VT1.
При подключении схемы к аккумулятору (разъем К1) разряженный конденсатор С2 обеспечивает задержку включения транзистора VT1 и, соответственно, реле RE1. Диод D3 оказывается запертым обратным смещением. Если аккумулятор заряжен до своего номинального напряжения, то напряжение на инвертирующем входе компаратора IC1 будет больше, чем напряжение на его неинвертирующем входе. На выходе компаратора потенциал будет близок к нулю.
Транзистор VT1 сохраняет свое запертое состояние, а стандартное электромагнитное реле RE1 будет обесточено. Нормально замкнутыми (НЗ) контактами RE1-A и RE1-B выход устройства OUT (разъем К2) подключен к аккумулятору (разъем К1). Зеленый светодиод матрицы
Как только напряжение аккумулятора понизится до минимально допустимого значения, компаратор IC1 переключится. При этом на его выходе (вывод 6) появится лог. «1». Через резисторы R4, R5 откроется транзистор VT1, сработает реле RE1 и отключит питание нагрузки устройства от аккумулятора. Конденсатор С2 обеспечивает защиту схемы питания реле RE1 от кратковременных скачков напряжения аккумулятора, например, из-за помех.
После включения и перехода в режим насыщения транзистора VT1 резко уменьшится потенциал не инвертирующего входа компаратора из-за подключения диода D3 параллельно диоду D2. Это способствует тому, что в схему вводится «память». Известно, что напряжение недостаточно мощных аккумуляторов и батарей возрастает при отключении от них нагрузки. Теперь увеличение напряжения аккумулятора не приведет к подключению к нему нагрузки.
Кнопка SB1 позволяет производить контроль целесообразности отключения нагрузки устройства от аккумулятора и проверять достоверность снижения напряжения аккумулятора ниже минимально допустимой границы. При нажатии этой кнопки транзистор VT1 запирается, реле RE1 обесточено, а нагрузка устройства (выход OUT) подключена. Если аккумулятор действительно разряжен, то через доли секунды после отпускания кнопки SB1 реле RE1 сработает и отключит нагрузку от аккумулятора. Схема запомнит это состояние.
Целесообразность подключение устройства защиты к аккумулятору через полупроводниковый диод (D2[1]) не нашла своего подтверждения при экспериментах со схемами рис. 1 и рис.2, поэтому на схеме рис.З такой диод отсутствует.
Конструкция и детали
Работа схем проверялась не только с рекомендованной [1] микросхемой СА3140, но и более распространенными на практике отечественными микросхемами КР140УД708. Существенных отличий не выявлено. Можно предположить, что за рубежом САЗ 140 распрастранена так же, как у нас, распространена КР140УД708. Их цоколевки совпадают.
Транзистор VT1 использован типа КТЗ102Б при работе в схеме реле NT78CS0.6. Но, естественно, применение этого типа реле обусловлено лишь его малогабаритностью, большим допустимым током контактов (15А) и наличием его на рынке.
На рис.4 показан рисунок печатной платы схемы рис.З, а на рис.5 — расположение радиокомпонентов на плате.
Литература
1. Amatorske RADIO. — №10. — S.23.
Е.Л. Яковлев, г. Ужгород
Защита аккумулятора от глубокого разряда. делаем сами
Поделки своими руками для автолюбителей
Схема защиты АКБ от глубокого разряда
В этой статье я расскажу, как сделать простое и надежное устройство защиты гелевого или кислотного аккумулятора от глубокого разряда. Это устройство надежно защитит и не позволит разрядить любой аккумулятор до напряжения ниже 10 вольт.
На этом рисунке изображена схема защиты аккумулятора от глубокого разряда.
Данная схема очень надежная и не содержит дорогостоящих компонентов, собрать её под силу даже начинающему радиолюбителю с минимальным уровнем познаний в электронике.В состоянии покоя контакты реле RELl один находятся в разомкнутом состоянии и лампочка (выполняющая роль нагрузки) не горит, чтобы включить нагрузку надо кратковременно нажать кнопку S1 «старт».
Минус питания подается на реле, контакты реле замыкаются, включается нагрузка. Ток через делитель напряжения, построенный на постоянном резисторе R1 и подстроечным резисторе, поступает на базу транзистора Т1, выполняющего роль ключа.Как только аккумуляторная батарея разрядится и напряжение на делителе упадёт, транзистор закроется, контакты реле разомкнутся и нагрузка автоматически отключится.
Кнопка S2 «стоп» служит для отключения нагрузки в ручном режиме. При нажатии, контакты кнопки, соединяют резистор R1 с минусом, в обход подстроечного резистора Р1.
Напряжение на базе Т1 пропадает и транзистор закрывается, контакты реле размыкаются, нагрузка включается.
Настройка устройства заключается лишь в подстройки напряжения удержания реле, подстроечным резистором Р1.
Давайте посмотрим как работает устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда.
При нажатии кнопки «старт» устройство переходит в рабочий режим, контакторы реле замыкаются и включается нагрузка, в данном случае это обыкновенная лампочка. После нажатия кнопки «стоп» устройство отключается и так до бесконечности.Теперь проверим работу устройства в режиме защиты аккумулятора от глубокого разряда. Если плавно снижать напряжение, то как только напряжение снизится до установленного подстроечным резистором предела, а я поставил на 10 вольт, произойдёт автоматическое отключение устройства.
При напряжении менее 10 вольт устройство никогда не включится. Кстати эту самоделку можно использовать в качестве кнопочного выключателя двумя кнопками, start и stop. Например для включения электродвигателя, лампочки и других бытовых приборов.Защита аккумулятора от глубокого разряда
Многие автомобилисты из личного опыта знают, что кислотные и гелевые аккумуляторы быстро выходят из строя от глубокого разряда до напряжения менее 10 вольт, причиной тому не выключенные своевременно магнитолы, усилители и другие автомобильные гаджеты являющиеся потребителями электрической энергии. Чтобы не допускать глубокого разряда аккумуляторной батареи, предлагаю собрать простое и надежное устройство которое не позволит разрядить гелевый или кислотный аккумулятор ниже 10 вольт.
Где же это устройство можно применить?
В современном мире существует очень много полезных автомобильных девайсов подключаемых к бортовой сети автомобиля через гнездо прикуривателя, позабыв отключить которые есть риск полностью разрядить аккумулятор. Тем более в советских автомобилях в отличии от иномарок прикуриватель не отключается поворотом замка зажигания.
Многие автолюбители на иномарки специально устанавливают дополнительный прикуриватель работающий без зажигания, чтобы заряжать телефон или ноутбук во время стоянки автомобиля с заглушенным двигателем. Защиту можно установить например на мощную аудио систему и тогда у настоящего меломана всегда в аккумуляторной батарее останется немного заряда для запуска двигателя. Вообщем вариантов применения данного устройства много надеюсь на вашу смекалку. Ну а пока вы будете размышлять, я расскажу, как это устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда работает.
На этом рисунке изображена схема защиты аккумулятора от глубокого разряда.
Схема защиты аккумулятора от глубокого разрядаНа этом рисунке изображена печатная плата устройства защиты аккумулятора от глубокого разряда.
Печатная плата устройства защиты аккумулятора от глубокого разрядаДанная схема очень надежная и не содержит дорогостоящих компонентов, собрать её под силу даже начинающему радиолюбителю с минимальным уровнем познаний в электронике. В состоянии покоя контакты реле Rel1 находятся в разомкнутом состоянии и лампочка La1 выполняющая роль нагрузки не горит. Чтобы включить нагрузку, надо кратковременно нажать кнопку S1 «Старт», минус питания подается на реле Rel1. Контакты реле замыкаются, включается нагрузка La1, ток через делитель напряжения построенный на постоянном резисторе R1 и подстроечном резисторе P1 поступает на базу транзистора T1 выполняющего роль ключа. Транзистор открывается и ток поступает на обмотку реле. Подстроечным резистором P1 подбирается минимальное напряжение при котором контакты реле будут находится в замкнутом состоянии.
Как только аккумуляторная батарея разрядится и напряжение на делителе упадет, транзистор T1 закроется, контакты реле Rel1 разомкнуться и нагрузка La1 автоматически отключится. Кнопка S2 «Стоп» служит для отключения нагрузки в ручном режиме. При нажатии контакты кнопки соединяют резистор R1 с минусом в обход подстроечного резистора P1, напряжение на базе T1 пропадает и транзистор закрывается, контакты реле Rel1 размыкаются, нагрузка отключается. Настройка устройства заключается лишь в подстройке напряжения удержания реле. Для настройки устройства удобно использовать регулируемый блок питания, который при необходимости можно собрать своими руками.
Давайте рассмотрим настройку устройства поэтапно. Подстроечный резистор P1 вращаем по часовой стрелке до упора, то есть в правое положение. На блоке питания выставляем напряжение не менее 12В и нажимаем кнопку «Старт» . Если устройство не включилось, покрутите подстроечный резистор в разные стороны до упора и попробуйте запустить. Нажмите кнопку «Стоп» устройство будет выключено.
Включите устройство снова. Установите желаемое напряжение на блоке питания при котором вы хотите автоматически отключать нагрузку La1, например 10 вольт.
Медленно вращайте переменный резистор P1 против часовой стрелки до автоматического срабатывания защиты. На этом настройка устройства защиты от глубокого разряда для гелевых и кислотных аккумуляторов окончена.
Для четкой и надежной работы устройства не рекомендую заменять транзистор BD139 на советский аналог КТ815 потому что, после замены резко упадет чувствительность устройства. Данную схему можно переделать практически под любой аккумулятор достаточно заменить реле Rel1 и при необходимости подобрать сопротивление резистора R1.
Радиодетали для сборки устройства защиты аккумулятора от глубокого разряда
- Транзистор Т1 BD139, советские КТ815 не ставить, они очень грубые
- Реле Rel1 SRD-12VDS-SL-C или аналогичное соответствующее напряжению вашего аккумулятора
- Резистор R1 10 кОм 0.25 Вт
- Резистор подстроечный Р1 10 кОм
- Кнопки S1, S2 с нормально разомкнутыми контактами, любые маломощные, какие вам понравятся, нагрузки на них нет ни какой.
Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!
Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда
Защита аккумулятора от глубокого разряда
По работе, время от времени ездим в лес и закапываем всякое электронное барахло. Это барахло питается от свинцового аккумулятора и работает на одной зарядке месяцев 8-10. В случае несвоевременной замены аккумулятору может поплохеть. Глубокий разряд и особенно глубокий разряд слабыми токами плохо сказывается на здоровье химических источников энергии. Для их защиты нам и понадобился блок защиты аккумулятора от «глубокого» разряда.
В интернете куча различных схем отключающих нагрузку при разряде аккумулятора, но найти подходящий так и не удалось. Либо схемные решения вызывают сомнения в надежной работе, либо они попросту уж очень много кушают. Так что поиски решения продлились некоторое время.И вот в закромах магазина ЧИП И ДИП коллега нашел «шедевр» российской электроники: КР1117СП10. Монитор питания рассчитанный на 10 вольт. На базе этой микросхемы и сделали наш блок защиты. Принципиальная схема блока защиты приведена на рисунке 1.
Рис. 1. Принципиальная схема блока защиты аккумулятора.
В качестве детектора снижения напряжения используется КР1171СП10 (DA1). В качестве коммутирующего элемента используется полевой N канальный транзистор VT1. Пока напряжение аккумулятора выше порогового значения микросхема DA1 ни как не влияет на работу схемы, транзистор VT1 полностью открыт, напряжение подается на нагрузку Rн. Если напряжение аккумуляторной батареи G1 падает ниже порогового значения на выводе 3 микросхемы DA1 появляется низкий уровень напряжения, шунтирующий затвор транзистора VT1, что приводит к его закрытию и отключению нагрузки Rн.В дежурном режиме, согласно документации на микросхему, блок защиты должен потреблять не более 20мкА. Реальные измерения при напряжении аккумулятора 12,5 В показали 11 мкА. Обладая столь низким собственным потреблением, устройство защиты практически не влияет на продолжительность работы аккумуляторной батареи. Однако есть и ложка дегтя. При срабатывании защиты потребление возрастает на порядок, до 300 мкА, согласно документации. Неприятно, но терпимо.
Для придания законченного вида и защиты устройства от внешних воздействий, методом FDM 3D печати был изготовлен корпус. 3D модель, готовое устройство и пример подключения к аккумулятору изображены на рисунках 2, 3 и 4 соответственно.
Защита аккумулятора 12 В от глубокого разряда
Возникла у меня необходимость защиты аккумулятора от глубокого разряда. И основное требование к схеме защиты, что бы после разряда аккумулятора, она отключила нагрузку, и не смогла ее самостоятельно включить, после того как аккумулятор немного наберет напряжение на клеммах, без нагрузки.
За основу схемы здесь взят 555-й таймер, включенный в качестве генератора одиночного импульса, который после достижения минимального порогового напряжения, закроет затвор транзистора VT1 и отключит нагрузку. Схема сможет включить нагрузку только после отключения, и повторного подключения питания.
Плата (Зеркалить не нужно):
Плата SMD (Нужно зеркалить):
Все SMD резисторы — 0805. Корпус MOSFET — D2PAK, но можно и DPAK.
При сборке, стоит обратить внимание на то, что под микросхемой (в плате на DIP компонентах) есть перемычка и про нее главное не забыть!
Настраивается схема следующим образом: резистор R5 выставляется в верхнее по схеме положение, далее подключаем ее к источнику питания с выставленным на нем напряжением, при котором она должна отключить нагрузку. Если верить википедии, то напряжение полностью разряженного 12-и Вольтового аккумулятора соответствует 10,5 Вольт, это и будет нашим напряжением отключения нагрузки. Далее вращаем регулятор R5 до тех пор, пока нагрузка не отключится. Вместо транзистора IRFZ44 можно использовать практически любой мощный низковольтный MOSFET, необходимо только учитывать, что он должен быть рассчитан на ток, раза в 2 больше, чем будет максимальный ток нагрузки, а напряжение затвора должно быть в пределах напряжения питания.
При желании, подстроечный резистор можно заменить на постоянный, номиналом 240 кОм и при этом резистор R4 необходимо заменить на 680 кОм. При условии, что порог у TL431 2,5 Вольта.
Потребляемый ток платой — около 6-7 mA.
Защита аккумулятора от глубокого разряда. делаем сами
Всем привет. Недавно собрал электронный ключ на полевом транзисторе, автоматически отключающий аккумулятор при разрядке до заданного напряжения. То есть это устройство способно отслеживать уменьшение напряжения на аккумуляторе, и вовремя отключать его от нагрузки, чтоб он не сел в ноль и не испортился. Например, если вы забыли выключить фонарь.
Схема устройства для защиты АКБ
Для свинцовых аккумуляторов с 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. Для коммутации нагрузки рекомендуется использовать транзистор MOSFET, который может обеспечить очень малое падение напряжение в открытом состоянии. Схема предельно проста, сам ей пользовался несколько лет, собрав навесным монтажом, и только недавно сделал «коробочный» вариант:
В данном варианте переключатель — на батареи 6/12В, подбираются Р1 и потом заменяются на постоянные. Для 6 В — порог 4,8..5 В; для 12 В — 9,6..10 В соответственно. Можете P1 выставить свой по желанию и под другие напряжения отсечки. Для удобства добавил индикатор — светодиод.
В виду дефицита мощных П-канальных полевых транзисторов, да еще и «Logic Level», схему можно переделать на Н-канальный, вместо П-канального поставив маломощный П-Н-П-транзистор типа КТ316, и им уже коммутировать мощный Н-канальный ключ. Но в этом случае отключаться будет не «плюс», а «минус» нагрузки.
Радиатор не требуется при токах нагрузки до единиц ампер — это точно, проверено. А вообще, для установки в автомобиль, где токи достигают десятков ампер — все легко посчитать. Сопротивление открытого полевика умножаем на ток в квадрате.
И хотя транзистор не греется вообще, все-таки установил его на небольшой радиатор, для перестраховки. Просто однажды был случай, когда в процессе доразряда батареи коснулся полевика — он был заметно горячим. Разбираясь, в чем дело, выяснил, что вышел со строя 431-й стабилизатор, и ключ «завис» в линейном режиме, так до конца и не открывшись — от чего и грелся. Отчего сгорел стабилизатор — осталось загадкой, он паяный был, может что уже до этого было. Все остальные элементы схемы остались целыми.
Защита аккумулятора от глубокого разряда Smart BatteryProtect 12/24V 65A, цена 2238 грн
| Параметр / модель | Smart Battery Protect-65 |
| Максимальный непрерывный ток нагрузки (А) | 65 |
| Пиковый ток (30 сек) (А) | 250 |
| Диапазон рабочего напряжения | 6-35 |
| Собственное потребление (мА) | 1,5мА / в выключенном или при отключении по низкому напряжению 0,6мА |
| Задержка выхода сигнализации | 12 cек |
| Макс. нагрузка на выход сигнализации | 50 мА |
| Задержка отключения нагрузки | 90 сек |
| Задержка переподключения нагрузки | 30 сек |
| Пороги по умолчанию | Отключение: 10,5В или 21В Включение: 12В или 24В |
| Диапазон рабочих температур | Полная нагрузка: от -40°C до +40°C (до 60% от номинальной нагрузки при +50°C) |
| Категория защиты | IP67 |
| Подключение | Болт М6 |
| Вес (Кг) | 0,2 |
| Размеры (В х Ш х Г в мм) | 40 x 48 x 106 |
Smart Battery Protect 12/24V 65A — предназначено для защиты аккумуляторных батарей от глубокого разряда. Устройство отключит аккумуляторную батарею от потребителей когда напряжение на аккумуляторной батарее достигнет установленного порога. Устройства защиты Battery Protect не содержат реле, все переключения выполнены на MOSFET выключателях.Серия Smart Battery Protect
| Напряжения (В) | 12/24 | 12/24 | 12/24 | 48 |
| Ток нагрузки (А) | 65 | 100 | 220 | 100 |
Компания Victron Energy (Нидерланды) производит зарядные устройства и инверторы напряжения с 1969 года. На сегодняшний день производится больше 112 моделей зарядных устройств включающих 12 серий для различных областей применения, от бытового до промышленного в составе крупного морского транспорта. Всё без исключения оборудование обеспечено сертификатами самого высокого класса и соответствия (доступны по запросу).
Сертификаты и соответствие стандартамSmart Battery Protect могут использоваться в речном и морском судоходстве, поскольку прошли сертификацию DNV GL – международное сертификационное и классификационное общество. Украинский морской регистр, УкрСЕПРО, TUV, CE и другие сертификаты и соответствия есть в наличии и доступны по требованию.
ООО «Тотал-Энерго» – официальный представитель Victron Energy в Украине. Покупая продукцию у нас вы получаете:
- Профессиональное консультирование
- Техническую поддержку в течение всего срока эксплуатации
- Гарантию на все модели зарядных устройств – 5 лет
- Сервисные центры: Киев, Одесса, Днепр, Харьков, Запорожье, Львов, Херсон, Полтава, Николаев, Кривой Рог.
- Сервисное обслуживание
VictronConnect
для Android
VictronConnect
для MacOS
VictronConnect
для Windows
Подпишитесь на наши сообщества:
ния зарядаУстройство защиты аккумулятора от глубокого разряда. Часть 2
В первой части статьи было рассказано о недостатках схемы защиты аккумулятора при его разряде [1] и предложена доработанная схема устройства. Стремление упростить конструкцию побудило к экспериментам.
Как известно, человеку свойственно сомневаться и стремиться к совершенству в своем творчестве. И это хорошо, поскольку «под лежачий камень вода не течет». Всегда хочется не только создать работоспособную конструкцию, но и добиться при этом максимальной простоты. Тогда никто не сможет что-нибудь «удалить» из твоей разработки и претендовать на авторство всей конструкции.
|
Рис. 6 |
В схеме рис.6 (нумерация рисунков продолжается с первой части статьи) в качестве порогового элемента сравнения напряжений аккумулятора и эталонного применен не компаратор как радиокомпонент, а микросхема параллельного стабилизатора напряжения типа LM431. Ее отечественным аналогом является регулируемый прецизионный интегральный стабилитрон типа 142ЕН19. Микросхема имеет всего три вывода [2] – анод, катод и управляющий электрод. Внутри микросхемы имеется схемный источник эталонного напряжения 2,5 В (рис.7 и рис.8).
Если входное напряжение, подаваемое на управляющий электрод микросхемы, по величине менее 2,5 В, то выходной транзистор этой микросхемы находится в запертом состоянии и через микросхему протекает лишь небольшой ток. Как только напряжение управляющего электрода относительно анода «стабилитрона» (микросхемы) достигнет 2,5 В, выходной транзистор насыщается и на самой микросхеме падение напряжения порядка 1…1,5 В.
|
Рис. 7 |
Резистивный делитель напряжения R1R2 выбираются исходя из необходимого напряжения отключения аккумулятора. Для 12-вольтового аккумулятора минимально допустимое напряжение составляет порядка 10,5…11 В.
На макете схемы рис.6 номинал резистора R1 был выбран 8,2 кОм, тогда величина сопротивления резистора R2 была равна 2,7 кОм. При этом если напряжение аккумулятора превышает 10,4 В, то выходной транзистор микросхемы DA1 открывается. Транзистор VT1 в этом случае заперт, светодиод HL1 включен.
|
Рис. 8 |
Как только напряжение аккумулятора уменьшится, а при указанных номиналах R1 и R2 это 10,4 В, микросхема DA1 запирается. Светодиод HL1 гаснет, а через резистор R5 заряжается конденсатор С1. Транзистор VT1 насыщается. При этом управляющее напряжение «регулируемого стабилитрона» DA1 снижается примерно до 0,6…0,8 В. Теперь схема запоминает это состояние и сохраняет его, если даже напряжение аккумулятора увеличить до максимально возможного.
При экспериментах вместо аккумулятора использовался регулируемый источник питания постоянного тока. Его максимальное напряжение было 15 В, а минимальное выставлялось порядка 10 В, что соответствует совершенно разряженному («убитому») аккумулятору.
|
Рис. 10 |
Первоначально в схеме отсутствовали резисторы R6 и R7, но в процессе экспериментов они были добавлены в схему. Резистор R6 способствует надежному запиранию транзистора VT1 при открытом состоянии DA1. Следует напомнить, что при минимизации количества выводов микросхемы DA1 до трех, ее вывод «катод» одновременно является и выходным, и на него же подается один из полюсов источника питания микросхемы. При этом минимальное напряжение «катода» микросхемы – 1…1,5 В.
Резистор R7 шунтирует светодиод HL1. Часть тока питания микросхемы DA1 при запертом состоянии ее выходного транзистора теперь протекает не через светодиод, а мимо него. Падение напряжения на светодиоде значительно уменьшается, и он перестает излучать даже слабый свет.
Конструкция и детали
Рисунок печатной платы описываемого устройства показан на рис.9, а расположение радиокомпонентов на ней – на рис.10. Внешний вид собранного макета – на фото в начале статьи.
По паспортным данным микросхемы LM431 она допускает выходной ток до 100 мА, поэтому к ее выходу может быть непосредственно подключено большинство типов современных реле. При этом второй вывод 10…12-вольтового реле подключается к «плюсу» аккумулятора питания. Напряжение аккумулятора подается в нагрузку через нормально разомкнутые контакты этого реле. На рис.6 это реле Р1, а в макете (см. фото) было использовано упоминавшееся в первой часть статьи реле типа NT78CS0,6.
Транзистор VT1 использовался типа КТ3102Б, но, вероятно, можно использовать любой другой маломощный транзистор структуры n-p-n. Работа схемы проверялась с конденсатором С1 емкостью 100 мкФ, а потом – всего лишь 10 мкФ. Без этого конденсатора алгоритм работы схемы нарушается.
Конденсатор С1 защищает схему от ложных срабатываний при возможных кратковременных скачках питающего напряжения, поэтому целесообразно использовать конденсатор С1 емкостью не менее 100 мкФ.
Литература
- Яковлев Е.Л. Устройство защиты аккумулятора от глубокого разряда // Электрик. – 2010. – №1. – С.
- Multivibrátor s TL431 // Amatérské RADIO. – 2009. – №9. – S.3.
ЗАЩИТА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
В этой статье пойдет речь об устройстве защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда. Из названия конструкции понятно, что устройство защиты аккумуляторной батареи предназначено для предотвращения глубокого разряда аккумуляторных батарей. Суть схемы в автоматическом отключении нагрузки при уменьшении напряжения батареи до минимально допустимого значения. Данный девайс можно использовать везде, где используются кислотные или щелочные батареи и где отсутствует постоянный контроль за состоянием аккумуляторов, то есть там, где важно обеспечить предотвращение необратимых процессов, связанных с глубоким разрядом.
Идея создания этого устройства возникла давно. Первый, кто заговорил об этом, был i8086. Он собрал преобразователь для длительного автономного питания своего ноутбука от автомобильного аккумулятора. Но преобразователь не отключался при снижении напряжения ниже 10 В, а продолжал работать и разряжать аккумулятор.
Понятно, что для аккумулятора очень нежелателен разряд ниже порогового для него напряжения в 10 В. Часто приходилось периодически контролировать напряжение на клеммах аккумулятора с помощью цифрового мультиметра, что очень неудобно, и если недосмотреть, то и аккумулятор придется скоро поменять из-за глубокой разрядки.
В связи с этим, товарищ Кулибин и уважаемый i8086 начали поиски подходящего устройства защиты аккумуляторной батареи для этой цели. Просмотрев немало информации в Интернете и не найдя ничего подходящего я поделился данной проблемой с уважаемой Анастасией! Она предложила оригинальное включение операционного усилителя OP07 как компаратора совместно со стабилизатором 78L05.
Схема из первоисточника
Название | Номинал |
| Подстроечные резисторы R1 | 10K |
| Транзистор Q1 | КТ817 |
| Операционный усилитель | OP07 |
| Реле | Любое подходящее по току, 12В |
| Стабилизатор напряжения | 78L05 |
Обсудив данную схему с коллегами, мы решили ее немного доработать, внеся некоторые сервисные функции управления и индикации. Результатом наших творческих экспериментов явилась эта схема УЗАБ:
Схема прошла тестовые испытания с очень великолепным результатом. Рассмотрим сервисные функции схемы:
– Индикация пониженного напряжения питания. При снижении напряжения до 10,5 В загорается светодиод.
– После аварийного отключения повторное включение возможно при напряжении выше 11,0 В, нажатием на кнопку «ON».
– Если есть необходимость отключить нагрузку вручную, достаточно нажать кнопку «OFF».
– При снижении напряжения до 10,0 В происходит полное отключение нагрузки и схемы контроля от аккумулятора.
– Благодаря подстроечным резисторам, напряжения срабатывания компараторов можно регулировать для конкретных типов аккумуляторов.
– Полезное преимущество – защита от переполюсовки (не соблюдения полярности) при подключении к аккумулятору. В этом случае устройства защиты аккумуляторной батареи и подключенное устройство просто не включатся.
Преимущество предложенного решения с использованием реле трудно сравнить с простейшей защитой – включением в обратной полярности мощного диода, когда в случае неправильной полярности сгорит предохранитель. В данном случае ничего сгореть не может, так как просто не включится.
В схеме применены следующие детали:
Название | Номинал |
| Подстроечные резисторы R1-R2 | 10K |
| Светодиод D1 | Красный светодиод |
| Диод маломощный D2 | 1N4007 |
| Транзистор Q1 | КТ815 |
| Операционный усилитель | LM358N |
| Реле | JZC-20F на 10А 12В |
| Стабилизатор напряжения | 78L05 |
| Кнопки | Любые маломощные кнопки на замыкание контактов без фиксации |
Можно использовать подстроечные резисторы любого номинала от 10 до 100 кОм. Стабилизатор напряжения 78L05 на напряжение можно заменить на любой другой аналогичный, например, КР142ЕН5А. Транзистор КТ815 можно заменить на КТ817 или другой соответствующей проводимости. Реле на ток 10 А и напряжение срабатывания 12 В, можно применить и другие аналогичные.
Диод используем любой маломощный, способный выдержать ток обмотки реле. Светодиод желательно красного цвета свечения. Можно использовать мигающий светодиод со встроенным генератором для лучшей визуализации. Измерения показали, что нет необходимости установки токоограничивающего резистора, т.к. напряжение на нем равно 2В, а ток ограничивается самим ОУ LM358N.
Кнопки применены разных цветов, зеленая на включение, красная – на отключение.
Печатную плату в формате layout качаем здесь
Вид со стороны пайки:
Собранное без ошибок устройство начинает работать сразу, наладка заключается в установке нужных порогов напряжения зажигания светодиода и отключения реле. На данный момент это устройство используется совместно с преобразователем для ноутбука, которые смонтированы в единый корпус.
Представляется интересным предложение Анастасии в использовании данного схемного решения в автоматических зарядных устройствах, которые будут отключать цепь зарядки аккумулятора при достижении порогового уровня напряжения. На наш взгляд, нам есть над чем поработать!
А.Кулибин, i8086, Анастасия.
ФОРУМ по зарядным устройствам.
Устройство защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда «УЗАБ».
РадиоКот >Схемы >Питание >Зарядные устройства >Устройство защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда «УЗАБ».
2009
Всем доброго времени суток. Отдельно приветствую тех, кого заинтересовала эта статья. Данное творение вышло из под лап скромнейшего кота Кулибина в соавторстве с уважаемым котом i8086 и несравненной нашей кошечкой Анастасией Попковой. Речь в этой статье пойдет об устройстве защиты аккумуляторной батареи от глубокого разряда, которое далее будем называть УЗАБ.
УЗАБ предназначен для предотвращения глубокого разряда аккумуляторных батарей, который автоматически отключает нагрузку при уменьшении напряжения батареи до минимально допустимого значения. Конструктивные решения позволяют использовать УЗАБ везде, где используются кислотные или щелочные батареи, где отсутствует постоянный контроль за состоянием аккумуляторов, то есть там, где важно обеспечить предотвращение необратимых процессов, связанных с глубоким разрядом.
Вас заинтересовала эта идея? Не спешите! Еще несколько маленьких отступлений, перед тем, как я опишу саму схему. Идея создания такого устройства возникла давно. Первый, кто заговорил об этом, был i8086 . Он собрал преобразователь для длительного автономного питания своего ноутбука от автомобильного аккумулятора. Но преобразователь не отключался при снижении напряжения ниже 10В, а продолжал работать и разряжать аккумулятор.
С одной стороны это хорошо — дольше хватает времени работы от аккумулятора. А с другой стороны — для аккумулятора крайне нежелателен разряд ниже порогового для него напряжения в 10В. Часто приходилось периодически контролировать напряжение на клеммах аккумулятора с помощью цифрового мультиметра, что очень неудобно, а если недосмотришь, то и аккумулятор придется скоро поменять из-за глубокой разрядки.
В связи с этим, ваш покорный кот Кулибин и уважаемый i8086 начали поиски подходящего УЗАБ для этой цели. Перелопатив немало информации в Интернете и не найдя ничего подходящего я поделился данной проблемой с уважаемой Настей. И о чудо! Она предложила оригинальное включение операционного усилителя OP07 как компаратора совместно со стабилизатором 78L05.
Ниже схема из первоисточника.
Обсудив данную схему с i8086, мы решили ее немного доработать, внеся некоторые сервисные функции управления и индикации. Результатом наших творческих изысканий явилась эта схема:
После сборки схема прошла тестовые испытания, которые закончились великолепно. Рассмотрим имеющиеся сервисные функции в схеме:
1) Индикация пониженного напряжения питания. При снижении напряжения до 10,5 В загорается светодиод.
2) При снижении напряжения до 10,0 В происходит полное отключение нагрузки и схемы контроля от аккумулятора.
3) Благодаря подстроечным резисторам, напряжения срабатывания компараторов можно регулировать для конкретных типов аккумуляторов.
4) После аварийного отключения повторное включение возможно при напряжении выше 11,0 В, нажатием на кнопку «ON».
5) Если есть необходимость отключить нагрузку вручную, достаточно нажать кнопку «OFF».
6) Полезное преимущество — защита от переполюсовки (не соблюдения полярности) при подключении к аккумулятору. В этом случае УЗАБ и подключенное устройство просто не включатся.
Преимущество предложенного решения с использованием реле трудно сравнить с простейшей защитой — включением в обратной полярности мощного диода, когда в случае неправильной полярности сгорит предохранитель. В данном случае ничего сгореть не может, так как элементарно не включится.
Допускается использование подстроечных резисторов любого номинала в диапазоне от 10 кОм до 100 кОм.
Стабилизатор напряжения 78L05 на напряжение стабилизации 5В. Можно применить любой другой аналогичный, например, КР142ЕН5А.
Транзистор КТ815 можно заменить на КТ817 или другой аналогичный соответствующей проводимости.
Диод можно использовать любой маломощный, способный выдержать ток обмотки реле. В нашем варианте использован 1N4007.
Светодиод любой, желательно красного цвета свечения. Мы использовали 5 мм красный светодиод. Можно использовать мигающий светодиод со встроенным генератором для лучшей визуализации. Измерения показали, что нет необходимости установки токоограничивающего резистора, т.к. напряжение на нем равно 2В, а ток ограничивается самим ОУ LM358N.
Реле JZC-20F на 10А 12В, возможно применение и других аналогичных реле.
Кнопки применены разных цветов, зеленая на включение, красная — на отключение.
А теперь и фото самого контроллера УЗАБ, которые любезно предоставлены уважаемым i8086.
Собранное без ошибок и из исправных деталей устройство начинает работать сразу, наладка заключается в установке нужных порогов напряжения зажигания светодиода и отключения реле. Как ранее говорилось, это устройство успешно используется совместно с преобразователем для ноутбука, которые смонтированы в единый корпус. Необходимо отметить предложение Насти использовать данное схемное решение в автоматических зарядных устройствах, которые будут отключать цепь зарядки аккумулятора при достижении порогового уровня напряжения. На наш взгляд, нам есть над чем поработать!
Файлы:
Печатная плата в формате SL 5.0.
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Защита аккумулятора от глубокого разряда своими руками. Схема
Защита аккумулятора от глубокого разряда. Эта схема предотвращает глубокий разряд аккумулятора и защищает устройство, подключенное к такому аккумулятору от снижения напряжения ниже заданного уровня.
В процессе разрядки при достижении минимального напряжения на аккумуляторе схема отключает нагрузку. Данное устройство можно использовать совместно в работе с такими аккумуляторами как литий-полимерные (Li-Pol), литий-ионные (Li-Ion), никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), свинцово-кислотные (SLA).
Ниже на рисунке 1 приведена схема защиты аккумулятора от глубокого разряда. Сумма напряжений: Uбэ транзистора VT1 (BC557, BC327), стабилитрона VD1 и падение напряжения на резисторе R1 определяет порог отключения нагрузки.
Для того чтобы подать питание на нагрузку необходимо нажать кнопку SA1. Если напряжение аккумулятора достаточное, то транзисторы VТ1 и VТ2 открываются, обеспечивая питание нагрузки.
При значительном снижении напряжения на аккумуляторе (ниже установленного порога), стабилитрон перестает проводить ток, вследствие чего транзисторы VТ1 и VТ2 закрываются. Благодаря наличию положительной обратной связи отключение нагрузки всегда происходит мгновенно, и нет риска постепенного отключения транзисторов.
Для обеспечения минимальных потерь в качестве транзистора VT2 применен MOSFET (например, IRF3205 или IPB06N03LA).
На рисунке 2 представлена немного измененная схема, где кнопка SA1 позволяет как включать, так и выключать нагрузку. Таким образом, такой вариант устройства служит не только защитой аккумулятора от глубокого разряда, но и выключателем.
Минимальное входное напряжение зависит от напряжения, при котором транзистор VТ2 надежно закрывается. Максимальное входное напряжение зависит от максимального напряжения затвор-исток MOSFET транзистора VT2.
Магнитный держатель печатной платы
Прочная металлическая основа с порошковым покрытием, четыре гибкие руч…
Для типичных полевых MOSFET-транзисторов оно составляет около 5 В, для полевых MOSFET-транзисторов с малым отпирающим напряжением (logic level транзисторы) схема может работать с более низким напряжением аккумулятора. В таком случае, возможно, использовать, например, один Li-Ion / Li-Pol аккумулятор, который имеет минимальное напряжение около 3,4 В. При малых напряжениях стабилитрон VD1 можно заменить несколькими последовательно соединенными диодами.
Примечание: желательно в цепь последовательно с аккумулятором подключить плавкий предохранитель, иначе в случае выхода из строя схемы есть риск возгорания.
Amazon.com: Цифровой выключатель с защитой от низкого напряжения, отключающий модуль защиты от переразряда 12 В для свинцово-кислотно-литиевой батареи 12–36 В: патио, лужайка и сад
Это устройство предназначено для предотвращения чрезмерной разрядки аккумулятора (или аккумуляторов) в такой системе, как аккумуляторная батарея, заряженная солнечной панелью.
Перезаряжаемые батареи любого типа могут быть повреждены из-за чрезмерной разрядки при использовании. Существуют такие вещи, как батареи «глубокого цикла», которые более устойчивы к этим проблемам, но при этом имеют минимальное напряжение, до которого они могут многократно разряжаться, не вызывая необратимых повреждений.
Этот модуль — очень простое, но очень функциональное устройство, которое в основном позволяет пользователю установить минимальное напряжение, и когда напряжение аккумулятора падает ниже этого значения, он отключает выход аккумулятора, отключая систему с питанием.
Я установил его в тестовой схеме с источником питания переменного напряжения, чтобы увидеть, насколько хорошо он работает, перед тем, как использовать его в моей реальной схеме, и смог убедиться, что этот модуль делает именно то, для чего он предназначен.
Затем я установил его в системе проверки емкости аккумуляторной батареи, чтобы использовать ее для проверки состояния аккумуляторной батареи самолета.
Меня интересовало приложение умеренно большой нагрузки к полностью заряженному аккумулятору. Я хотел разрядить аккумулятор до разумной отметки, но потом отключил нагрузку, чтобы не повредить аккумулятор. Мне было интересно следить за емкостью батареи для питания этой нагрузки, не повреждая ее.
Настроил модуль, чтобы батарея разряжалась до 10 вольт. Полностью заряженный аккумулятор имел напряжение холостого хода 12,6 В. Затем я применил резистивную нагрузку 100 Вт (вначале чуть меньше 8 ампер).Я отслеживал время, необходимое для падения с 12,6 до 10 вольт, а затем смотрел, сколько времени потребовалось для этого, используя другой электрический таймер.
Это позволило мне оставить тестовую установку в покое, не беспокоясь о том, что я чрезмерно разряду батарею.
Сработало именно так, как и предполагалось. Когда напряжение упало примерно на 0,1 вольт ниже 10 вольт, реле на устройстве размыкалось и отключало нагрузку.
Другая настройка, «значение разницы», предотвращает быстрое переключение схемы после снятия нагрузки.
Когда аккумулятор достигает 10 вольт, он отключается. Это позволяет немедленно увеличить напряжение на батарее из-за потери нагрузки. Если бы у него не было этой «настройки разницы», только это могло бы позволить ему сбросить и снова включить схему. Это приведет к тому, что он будет циклически выключаться-включаться-выключаться на некоторое время, пока батарея не восстановится до уровня выше 10 вольт.
Он вел себя именно так, как мне было нужно для предполагаемого использования.
Если бы кто-то использовал это по назначению, в солнечной системе, например, без «настройки разницы», как только выход батареи был отключен, когда солнечная зарядка началась снова, он немедленно включил бы нагрузку снова. , и аккумулятор не заряжался.
Можно использовать это устройство, чтобы гарантировать, что батарея (или группа батарей) будет заряжена выше желаемого напряжения, прежде чем нагрузка снова будет включена.
Например, поскольку система использовалась для питания, скажем, небольшой системы освещения или водопадного насоса, когда батарея опускается ниже установленного минимального безопасного уровня, который вы выбираете, скажем, 9 вольт для батареи глубокого цикла, она отключается. Загрузка. Вы можете установить «значение разницы» на 4 вольта.
На следующий день, когда выглянуло солнце, батарея заряжалась, не запитывая нагрузку, пока не достигала уровня 13 вольт.
Затем нагрузка будет включена, и при необходимости мощность снова будет поступать на нагрузку.
Затем, когда солнце садится, оно будет продолжать питать нагрузку, пока батарея снова не достигнет 9 вольт, когда нагрузка снова будет отключена, и цикл будет повторяться.
Девайс вроде очень стабильный. Он имеет индикатор напряжения (цифры красного светодиода) для отображения напряжения батареи. Я обнаружил, что это очень точно, по крайней мере, в пределах 0,1 вольта постоянного тока.
И отсечка батареи / нагрузки тоже очень точная, опять же в пределах не более чем.1 вольт постоянного тока.
Один и тот же дисплей используется с двумя переключателями для выбора и установки минимального напряжения и «значения разницы».
Вы выбираете «минимальное напряжение», удерживая левый переключатель до тех пор, пока дисплей не начнет мигать, а затем с помощью двух переключателей установите значение, вверх или вниз. Когда вы оставите его в покое на несколько секунд, он вернется в нормальный режим мониторинга и снова покажет напряжение батареи. Вы делаете то же самое с правым переключателем, чтобы установить «значение разницы».
Его довольно легко настроить, если вы представите себе этот танец мизинца.Это не так сложно, и вам, скорее всего, нужно будет сделать это только один раз.
Есть небольшой красный светодиод, который загорается всякий раз, когда реле запитано (ВКЛ) и нагрузка включена. Когда он срабатывает и выключает реле / нагрузку, светодиод не горит. Таким образом, вы можете сразу определить состояние нагрузки и, в то же время, напряжение аккумулятора в любой момент времени.
В принципе, штука просто работает. Этот параметр является постоянным, так как он остается после отключения питания до тех пор, пока вы не измените его вручную.
Если вам нужен такой модуль, вы не сможете победить его, чтобы контролировать умеренную нагрузку.Реле обозначено как рассчитанное на нагрузку 20 А. Он может выдерживать напряжение аккумулятора до 36 В.
Защита от глубокого разряда
TSA 265
TSA265-12 TSA265-24 TSA265 TSA
Дистанционно управляемый главный выключатель аккумуляторной батареи TSA 265 подходит для отключения всей бортовой электрической системы или инверторов. Оптическое предварительное предупреждение на панели управления FAR сигнализирует о неизбежном аварийном отключении при достижении нижнего предела напряжения.Бортовое питание также можно включать и выключать дистанционно. Повторное переключение происходит автоматически при 12,5 / 25В. Очень низкое энергопотребление не создает дополнительной нагрузки для защиты аккумулятора. С помощью интерфейса управления TSR дистанционно управляемый главный выключатель батареи FBR 500 (постоянная мощность 500 А) может также использоваться в качестве защиты от глубокого разряда.
Возможна ручная аварийная работа на реле.
TSA 265 — 12 В TSA 265 — 24 В
Номинальное напряжение: 12 В постоянного тока 24 В постоянного тока
Максимальный ток: 260 A 260 A
Напряжение выключения: 11,2 В / 22,4 В @ 300 с
Напряжение включения: 12,5 В / 25 В
Отключение повышенного напряжения: 15,6 В / 31,2 В при 60 с
Потребление: 1,3 мА 2 мА
Размеры: Д 124 x Ш 95 x В 50 мм
TSA 265-12 Арт.: 083012655
TSA 265-24 Номер заказа: 083022655
Что такое защита от чрезмерной разрядки в павербанках?
Когда вы покупаете новый внешний аккумулятор, вы можете заметить, что он имеет ряд функций безопасности, которые рекламируются производителем. Одна из наиболее распространенных функций безопасности — защита от чрезмерного разряда.Практически все блоки питания оснащены этой функцией. Хотя могут быть исключения, если вы покупаете некачественные подделки устройств, в которых никогда не знаешь, что получишь.Давайте рассмотрим эту тему подробнее и поймем, что такое защита от чрезмерной разрядки и какова ее роль в аккумуляторе power bank.
Явление чрезмерной разрядки аккумуляторов
Каждая батарея имеет определенную емкость. Это означает, что он может отдавать определенное количество энергии. Как только эта емкость израсходована, аккумулятор больше не может использоваться для работы электронного устройства.Только после перезарядки он снова сможет обеспечивать электричеством.
Напряжение, при котором аккумулятор больше не обеспечивает достаточную энергию для прибора, называется конечным напряжением конца зарядки . Современные аккумуляторы обычно имеют напряжение 4,35 вольт при зарядке и 3,7 вольта в разряженном состоянии.
Чрезмерная разрядка определяется как состояние, при котором батарея разряжается дальше этого минимального напряжения .
Чрезмерная разрядка может быть очень вредной для срока службы батареи и ее целостности.Фактически, чрезмерно разряженный аккумулятор может быть опасен. Например, в случае литий-ионных аккумуляторов избыточный разряд приводит к необратимым повреждениям и потере емкости . Если напряжение элемента упадет ниже минимального напряжения, его больше нельзя использовать. Очень вероятно, что образовались медные перемычки, которые затем могут привести к короткому замыканию. В этом состоянии ячейка становится нестабильной и сильно нагревается, что создает опасность возгорания. Глубоко разряженные литий-ионные батареи не следует использовать повторно по соображениям безопасности.
Защита от переразряда в пауэрбанках
Механизм защиты от чрезмерной разрядки постоянно проверяет напряжение аккумулятора и решает, остановит ли он цепь или продолжит ее работу. Этот вид механизма проверки настраивается в BMS (= Система управления батареями). В большинстве случаев в BMS используется микроконтроллер, который проверяет состояние батареи.
Основная идея защиты от переразряда — отключение цепи при достижении определенного уровня напряжения .Что ж, для построения такой схемы нет даже необходимости в микроконтроллере, потому что тот же эффект может быть создан с прямым напряжением диода. Эта схема очень полезна, потому что ее можно изготовить самостоятельно, так как компонентов мало, и они очень дешевы.
Схема защиты от перегрузки
Если достигается прямое напряжение на диодах, цепь работает. В противном случае он будет остановлен. Минимальное напряжение можно регулировать с помощью диодов.Например, если минимальное напряжение батареи составляет 1,4 В, тогда для схемы необходимо 2 диода с прямым напряжением 0,7 В.
Ниже вы можете увидеть схему нагрузки. Как вы можете заметить на диаграмме, напряжение и ток отключены. Это тот случай, когда power bank достигает низкого уровня мощности. В этом случае мобильный телефон нельзя заряжать, так как выходная мощность равна 0.
Дополнительные пояснения
Все ли аккумуляторы имеют защиту от чрезмерной разрядки или только некоторые?
Все аккумуляторы, выпускаемые аккредитованными производителями, имеют механизм защиты от чрезмерного разряда.Это необходимо, потому что это важная функция безопасности. Кроме того, для покупателя также очень непривлекательно проверять емкость power bank и выключать power bank, когда она достигает определенного уровня. Но, конечно, если вы покупаете пауэрбанки от неизвестных производителей по очень низкой цене, вы можете получить устройство без этого механизма защиты. Это опасная ситуация, и ее по возможности следует избегать. Серьезные сбои в работе пауэрбанка могут даже привести к взрывам.
Глубокий разряд — это то же самое, что и чрезмерный разряд?
Да, эти термины являются синонимами и могут использоваться как синонимы.
Можно ли перезарядить переразряженные батареи?
В зависимости от того, насколько сильно разряжена аккумуляторная батарея, ее можно снова зарядить. Однако это требует длительного времени, так как внутреннее сопротивление батареи сильно увеличивается. Также рекомендуется контролировать аккумулятор в течение всего процесса зарядки, так как он находится в нестабильном состоянии и что-то может пойти не так.
Какое написание правильное?
Читая несколько источников по этой теме, вы увидите следующие варианты написания: «чрезмерная разрядка», «чрезмерная разрядка» и «чрезмерная разрядка».Согласно словарю Мериам Вебстер, «чрезмерная разрядка» — правильный термин. Однако другие важные словари, такие как Кембриджский словарь, не содержат это слово. Так что на данный момент, похоже, нет единого мнения о правильном написании. Пока мы не придем к окончательному выводу, мы остановились на «избыточном сбросе», так как это самый популярный вариант обращения сегодня.
Подобные статьи, которые могут вас заинтересовать:
Защита литий-ионных элементов
14.12.2015 | Автор: Дэйв Найт,
Литиевые батареиобладают преимуществом высокой плотности энергии.Однако они требуют осторожного обращения. В этой статье обсуждаются важные соображения безопасности и защиты при использовании литиевой батареи, вводятся некоторые распространенные ИС защиты батареи и кратко описывается выбор важных компонентов в схемах защиты батареи.
Переплата
Литиевые батареиможно безопасно заряжать до 4,1 В или 4,2 В / элемент, но не выше. Чрезмерная зарядка вызывает повреждение аккумулятора и создает угрозу безопасности, в том числе опасность возгорания. Для предотвращения этого следует использовать схему защиты аккумулятора.
Перегрузка
Литиевые батареи полностью разряжены при разряде до 2,5 В на элемент. Такой низкий разряд литиевого элемента вызывает стресс для элемента и сокращает срок его службы. Хорошая схема защиты аккумулятора также обеспечит защиту от чрезмерной разрядки.
Слишком быстрая разрядка
Литиевые батареи не следует разряжать слишком быстро. Литиевые батареи имеют максимальный номинальный ток разряда. Схема защиты батареи выведет батарею из цепи, если ток нагрузки будет слишком высоким.
Как работают схемы защиты аккумулятора
ИС защиты батареи обычно используют полевые МОП-транзисторы для включения и выключения литиевых элементов. Литиевые элементы того же возраста и номера детали можно подключать параллельно и использовать одну схему защиты.
На рис. 1 представлена типовая схема приложения Texas Instruments BQ29700. На нем показан BQ29700, подключенный к двум полевым МОП-транзисторам, помеченным как CHG и DSG, и клеммам ячеек. CHG MOSFET выключится, если напряжение на клеммах элемента будет слишком высоким.Элемент может разряжаться через внутренний диод CHG и через DSG, пока включен DSG. Если элемент разряжается слишком быстро или напряжение элемента становится слишком низким, DSG отключается, предотвращая дальнейшую разрядку. Ячейка все еще может заряжаться через внутренний диод DSG и CHG MOSFET, пока CHG включен.
ИС для защиты аккумулятора доступны от многих производителей. На рисунке 2 показана схема применения микросхем Seiko серии S-8200A для защиты литиевых элементов.У Seiko есть несколько семейств ИС для защиты литиевых элементов. На рисунке 3 показана схема применения другой ИС защиты литиевых элементов, DW01-P. Обратите внимание, что схемы приложений для всех трех схем очень похожи.
Рисунок 1: Типовая схема применения Texas Instruments BQ29700D
Источник изображения: Texas Instruments
Рисунок 2: Типовая схема применения микросхем защиты аккумуляторных батарей Seiko Instruments серии S-8200A
Источник изображения: SII
Рисунок 3 : Типовая схема применения DW01-P
Источник изображения: SparkFun [IKS1]
Рекомендации по выбору микросхем защиты аккумулятора
Два важных параметра в ИС аккумуляторов — это порог перенапряжения и порог пониженного напряжения.Эти числа представляют собой предельные уровни напряжения; ИС отключит ячейку от цепи, если ячейка перезаряжается или разряжается. Эти значения обычно вводятся в ИС защиты аккумулятора. Эти микросхемы выпускаются с различными пороговыми миксами, что дает инженерам широкий выбор.
Порог защиты от перенапряжения
Литиевые батареиимеют больший заряд в течение каждого цикла зарядки, если они заряжены до 4,2 В. Однако у них больше срока службы, если они заряжены до 4.1В. Инженер-проектировщик должен найти баланс между зарядом на элемент и сроком службы при выборе порога перенапряжения.
Порог защиты от перегрузки
Порог защиты от чрезмерного разряда также влияет на емкость / заряд и срок службы элемента. Батарея будет иметь больше емкости на одну зарядку, если она полностью разряжена. Однако это вызывает нагрузку на аккумулятор и сокращает срок его службы.
Выбор MOSFET
Ключевым элементом схемы защиты батареи являются полевые МОП-транзисторы, используемые для включения и выключения элемента в цепи.Для достижения высокой эффективности следует использовать полевые МОП-транзисторы с низким RDS (ON). Используйте полевые МОП-транзисторы с низким напряжением питания, потому что микросхема защиты аккумулятора может иметь только 2–3 В для управления затвором.
Выводы
В этом блоге мы рассмотрели основные аспекты защиты литиевых элементов и выбора микросхемы защиты аккумулятора, рассмотрели некоторые распространенные микросхемы защиты аккумулятора от различных производителей и кратко обсудили выбор MOSFET.
Защита аккумулятора от глубокой разрядки, защита от пониженного напряжения
Защита от глубокого разряда аккумулятора, защита от пониженного напряжения Эта схема защищает аккумулятор от глубокой разрядки (разряд ниже минимального напряжения) и нагрузку от пониженного напряжения.После разрядки АКБ до минимального напряжения питания цепь отключает нагрузку от АКБ и не потребляет ток.
Подходит для защиты таких аккумуляторов, как свинцово-кислотные (Pb), NiCd, NiMH, Li-Ion и Li-Pol.
На рис. 1 представлена схема защиты, отключающей аккумулятор при достижении минимального напряжения.
Пороговое напряжение определяется суммой
напряжение стабилитрона ZD1, падение E-B транзистора T1 и некоторое низкое напряжение на R1.Для подключения нагрузки необходимо нажать TL1. Пока напряжение достаточно велико, Т1 и Т2 поддерживают друг друга во включенном состоянии.
Когда напряжение уменьшается, ток перестает течь через стабилитрон, который замыкает Т1 и последующий Т2.
При положительной обратной связи всегда закрывается сразу, поэтому нет медленного постепенного закрытия транзисторов.
Для достижения низких потерь MOSFET используется в качестве устройства переключения мощности T2.
На рис. 2 представлена измененная диаграмма, на которой кнопка TL1 позволяет включать и выключать нагрузку.Таким образом, устройство служит не только защитой, но и выключателем питания. Принцип работы аналогичен
Однокнопочный переключатель ВКЛ-ВЫКЛ.
Максимальное входное напряжение зависит от максимального напряжения Ugs транзистора T2. Минимальное входное напряжение зависит от напряжения, при котором
Т2 по-прежнему открывается надежно. Поскольку обычные полевые МОП-транзисторы работают примерно от 5 В, низковольтные (логические) полевые МОП-транзисторы могут работать с более низкими напряжениями.
Это позволяет применять такие Li-Ion / Li-Pol одну ячейку, которая имеет мин.напряжение примерно 3,4 В.
При малых напряжениях стабилитрон ZD1 можно заменить комбинацией последовательно соединенных диодов. Я тестировал схему с IRF3205 и IPB06N03LA в функции T2.
Примечание: желательно подключать предохранитель последовательно с аккумулятором, в противном случае существует риск возгорания в случае выхода из строя.
Рис. 1 — Принципиальная схема защиты АКБ от глубокого разряда (пониженного напряжения). TL1 включает нагрузку после подключения напряжения аккумуляторной батареи.
Рис. 2 — Принципиальная схема защиты АКБ от глубокого разряда (пониженного напряжения). TL1 служит переключателем (ВКЛ-ВЫКЛ).
Тестирование в макете (версия с рис. 1).
Тест версии с рис 2
Добавлен: 17. 10. 2011
дом
Блок защиты аккумулятора (BPU) — Infineon Technologies
Высокая удельная мощность литий-ионных батарей сделала их очень популярными.Однако нестабильное поведение литий-ионных элементов в критических условиях требует осторожного обращения с ними.
Это означает, что система управления батареями (BMS) необходима для контроля состояния батареи и обеспечения безопасности работы. BMS обычно оснащается электронным переключателем, который отключает аккумулятор от зарядного устройства или нагрузки в критических условиях, которые могут привести к опасным реакциям. Блок защиты батареи Блок (BPU) предотвращает возможные повреждения элементов батареи и выход батареи из строя.
К таким критическим состояниям относятся:
- Избыточный заряд: это когда аккумулятор заряжен сверх максимально допустимой емкости.
- Высокая и низкая температура: это когда внутренняя температура элементов батареи превышает их безопасный диапазон рабочих температур.
- Чрезмерный разряд: это когда аккумулятор разряжается ниже допустимой минимальной емкости.
- Перегрузка по току: это когда аккумулятор подвергается короткому замыканию или высокому пусковому току включения.
- Обратная полярность: клеммы аккумулятора неправильно вставлены в устройство.
Невозможность отсоединить аккумулятор или управлять им в таких условиях может привести к следующим проблемам:
- Температурный разгон: часто происходит из-за перезарядки или перегрева аккумулятора. Перегрев может происходить из-за повышения температуры окружающей среды или из-за зарядки / разрядки аккумуляторов с высоким током. Температурный разгон не только приводит к повреждению аккумуляторных элементов, но и может привести к пожару.
- Смерть камеры. Часто происходит из-за разряда батарей ниже указанных пороговых значений.
- Повреждение устройства нагрузки: Часто происходит из-за плохого управления пусковым током или неправильной полярности батареи.
В следующих разделах мы покажем различные топологии защиты аккумуляторных батарей, а также их преимущества и недостатки. Кроме того, мы добавили примечания по применению и руководства по выбору продуктов, чтобы помочь клиентам найти лучшее решение для защиты своих аккумуляторных блоков.
BU-501: Основы разрядки — Battery University
Узнайте, как определенные разрядные нагрузки сокращают срок службы аккумулятора.Назначение батареи — накапливать энергию и высвобождать ее в желаемое время. В этом разделе исследуется разряд при различных скоростях C и оценивается глубина разрядки, на которую батарея может безопасно перейти. В документе также наблюдаются различные сигнатуры разряда и исследуется время автономной работы при различных схемах загрузки.
Электрохимическая батарея имеет преимущество перед другими устройствами накопления энергии в том, что энергия остается высокой в течение большей части заряда, а затем быстро падает по мере истощения заряда. Суперконденсатор имеет линейный разряд, а сжатый воздух и маховик накопителя являются противоположностью батареи, поскольку вначале выдают самую высокую мощность. На рисунках 1, 2 и 3 показаны смоделированные характеристики разряда накопленной энергии.
Большинство аккумуляторных батарей могут быть кратковременно перезаряжены, но это должно быть непродолжительное время.Срок службы батареи напрямую зависит от уровня и продолжительности нагрузки, которая включает заряд, разряд и температуру.
Любители дистанционного управления (ПДУ) — это особая категория пользователей батарей, которые максимально увеличивают терпимость к «хрупким» высокопроизводительным батареям, разряжая их со скоростью 30 ° C, что в 30 раз превышает номинальную емкость. Такими же захватывающими, как вертолет с дистанционным управлением, может быть гоночный автомобиль или скоростной катер; срок службы пакетов будет коротким. Баффы RC хорошо осведомлены о компромиссе и готовы как заплатить цену, так и столкнуться с дополнительными рисками безопасности.
Чтобы получить максимальную энергию на единицу веса, производители дронов обращаются к элементам с высокой емкостью и выбирают Energy Cell. Это контрастирует с отраслями, требующими больших нагрузок и длительного срока службы. Эти приложения относятся к более надежным элементам Power Cell с меньшей емкостью.
Свинцово-кислотные разряды до 1,75 В / элемент; система на основе никеля до 1,0 В / элемент; и большинство литий-ионных до 3,0 В / элемент. На этом уровне расходуется примерно 95 процентов энергии, и если бы разряд продолжался, напряжение быстро упало бы.Чтобы защитить аккумулятор от чрезмерной разрядки, большинство устройств не допускают работу сверх указанного напряжения в конце разряда.
При снятии нагрузки после разряда напряжение исправного аккумулятора постепенно восстанавливается и повышается до номинального напряжения. Различия в сродстве металлов в электродах создают этот потенциал напряжения, даже когда батарея разряжена. Паразитная нагрузка или высокий саморазряд препятствуют восстановлению напряжения.
Высокий ток нагрузки, как в случае сверления бетона с помощью электроинструмента, снижает напряжение батареи, и порог напряжения конца разряда часто устанавливается ниже, чтобы предотвратить преждевременное отключение.Напряжение отключения также следует снижать при разрядке при очень низких температурах, так как напряжение аккумулятора падает, а внутреннее сопротивление аккумулятора увеличивается. В таблице 4 показаны типичные значения напряжения в конце разряда для батарей различного химического состава.
| Конец разгрузки | литий-марганец | литий-фосфат | Свинцово-кислотный | никель-кадмиевый / никель-металлгидридный |
|---|---|---|---|---|
| Номинал | 3.60 В / элемент | 3,20 В / элемент | 2,00 В / элемент | 1,20 В / элемент |
| Нормальная нагрузка | 3,0–3,3 В / элемент | 2,70 В / элемент | 1,75 В / элемент | 1,00 В / элемент |
| Тяжелая нагрузка или низкая температура | 2,70 В / элемент | 2,45 В / элемент | 1,40 В / элемент | 0,90 В / элемент |
Более низкое напряжение в конце разряда при высокой нагрузке компенсирует большие потери.
Чрезмерная зарядка свинцово-кислотного аккумулятора может привести к образованию сероводорода, бесцветного, ядовитого и легковоспламеняющегося газа, который пахнет тухлыми яйцами. Сероводород также возникает при разложении органических веществ в болотах и сточных коллекторах и присутствует в вулканических газах и природном газе. Газ тяжелее воздуха и скапливается на дне плохо вентилируемых помещений. Сначала сильное обоняние со временем притупляется, и жертвы не замечают наличия газа. (См. BU-703: Проблемы со здоровьем при использовании батарей)
Цикл разрядки / зарядки обычно понимается как полная разрядка заряженной батареи с последующей подзарядкой, но это не всегда так.Батареи редко полностью разряжаются, и производители часто используют 80-процентную формулу глубины разряда (DoD) для оценки батареи. Это означает, что доставляется только 80 процентов доступной энергии, а 20 процентов остается в резерве. Перезагрузка аккумулятора при неполной разрядке увеличивает срок службы, и производители утверждают, что это ближе к полевому представлению, чем к полному циклу, потому что аккумуляторы обычно перезаряжаются с оставшейся некоторой запасной емкостью.
Не существует стандартного определения того, что представляет собой цикл разряда.Некоторые счетчики циклов добавляют полный счет, когда батарея заряжена. Интеллектуальной батарее может потребоваться 15-процентная разрядка после зарядки, чтобы соответствовать требованиям цикла разрядки; что-либо меньшее не считается циклом. Батарея в спутнике имеет типичную DoD 30-40 процентов до того, как батареи будут заряжены в течение спутникового дня. Новый аккумулятор электромобиля может заряжаться только до 80 процентов и разряжаться до 30 процентов. Эта полоса пропускания постепенно расширяется по мере того, как батарея разряжается, чтобы обеспечить одинаковое расстояние вождения. Избегание полной зарядки и разрядки снижает нагрузку на аккумулятор.(См. Также BU-1003: Электромобиль)
Гибридный автомобиль использует только часть емкости во время разгона перед подзарядкой аккумулятора. Запуск двигателя транспортного средства потребляет менее 5 процентов энергии от стартерной батареи, и это также называется циклом в автомобильной промышленности. Ссылка на счетчик циклов должна быть сделана в контексте соответствующей обязанности.
Ссылка на цикл разряда или количество циклов не одинаково хорошо относится ко всем приложениям батарей. Одним из примеров, когда подсчет циклов разряда не отражает точно состояние жизни, является запоминающее устройство (ESS).Эти батареи дополняют возобновляемые источники энергии ветра и фотоэлектрических элементов, обеспечивая кратковременную подачу энергии, когда это необходимо, и хранение, если ее избыток. Время между зарядкой и разрядкой может быть в миллисекундах; типичный уровень заряда аккумулятора составляет 40–60%. Вместо подсчета циклов можно использовать подсчет кулонов как средство измерения износа.
Батареи в портативном мире
Материал по Battery University основан на незаменимом новом 4-м издании « Batteries in a Portable World — A Handbook on Battery for Non-Engineers », которое доступно для заказа через Amazon.com.
.