Автоматический выключатель низкого напряжения батареи (ручной сброс)

Во-первых, я знаю, что готовые устройства, подобные этому, существуют, однако я не смог найти ничего, что соответствовало бы моим конкретным потребностям, а именно:

  1. 0 потребляемая мощность в выключенном состоянии
  2. Минимальное падение напряжения во включенном состоянии
  3. Возможность настроить его на срабатывание при 10,5 В.
  4. Простой дизайн
  5. Ручной сброс

Когда я попытался разработать схему, соответствующую этим потребностям, я пришел к следующему. (R1 просто представляет нагрузку)Схема защиты аккумулятора

Идея состоит в том, что когда я подключаю аккумулятор с напряжением выше 10,5 В и нажимаю S1, чтобы запустить цепь, нормально разомкнутое реле начнет держать себя закрытым. Затем я бы настроил R2 так, чтобы его сопротивление было достаточным, чтобы, когда напряжение в главной цепи упало до 10,5 В, напряжение на катушке реле стало слишком низким, чтобы контакты оставались замкнутыми. Затем контакты размыкались и отключали питание всей цепи.

Теоретически это хорошее простое элегантное решение проблемы для неспециалиста вроде меня. Проблема, с которой я сталкиваюсь, заключается в том, что нет «точного» напряжения, при котором реле отключается, поэтому было бы почти невозможно заставить его отключиться, когда основная цепь находится на уровне ровно 10,5 В. Я не могу использовать транзистор или подобное устройство, потому что даже небольшое падение напряжения в цепи с номинальным напряжением 12 В имеет огромное значение. Мне нужно, чтобы 10,5 В достигало конечного устройства, когда батарея на 10,5 В.

Я надеюсь сделать эту схему как можно более простой, чтобы я мог красиво собрать ее в единый прочный блок. В настоящее время единственное приложение, которое у меня есть для него, потребляет постоянный ток 5 ампер, но я хотел бы иметь возможность модифицировать схему, чтобы при необходимости выдерживать большие нагрузки в будущем, поэтому электромеханический компонент кажется идеальным для переключения основной цепи.

Мой вопрос: есть ли компонент или простая схема, которую я мог бы поставить вместо R2, которая пропускала бы только напряжение более 10,5 В и полностью отключалась бы ниже этого? Если я смогу просто заставить эту цепь с относительно низкой силой тока (менее 200 мА) полностью отключиться при заданном напряжении, то я смогу переключить главную цепь с любым реле или контактором, которое захочу, с минимальными изменениями.

Электромеханическое реле разрядит аккумулятор. Есть переключатели MOSFET high side с очень низким падением напряжения, они почти ничего не потребляют.
проблема с питанием реле с медленно падающим напряжением заключается в том, что реле может медленно размыкать контакты ... что может вызвать устойчивую дугу на контактах

Ответы (1)

Вы очень точно определили проблему: у реле вряд ли есть конкретное "напряжение выключения". Ваша идея с транзистором великолепна: вы можете создавать схемы с очень точно определенным поведением в зависимости от напряжения из таких полупроводниковых компонентов.

Все становится еще лучше: один из очень больших недостатков вашего подхода с реле заключается в том, что удерживание реле в замкнутом состоянии неизбежно потребляет довольно много тока (чтобы поддерживать питание катушки), что разряжает вашу батарею (и, следовательно, работает против цели). батарея).

МОП-транзистор (металлооксидно-полупроводниковый полевой транзистор) хорош тем, что изменяет сопротивление своего перехода (соединение между контактами, называемыми «сток» и «исток») исключительно в зависимости от напряжения, приложенного к его контакту затвора — и потенциально, довольно резко так!

Даже один P-канальный MOSFET на месте, где раньше был переключатель вашего реле, вместе с делителем напряжения, сделанным из резисторов очень больших номиналов (чтобы не разряжать батарею), может решить эту проблему. Еще лучше то, что есть компараторы опорного напряжения, такие как TL431LI, которые предназначены именно для таких вещей, включая или выключая транзистор при правильном входном напряжении. Честно говоря, я бы поискал схемы «переключателя высокого напряжения MOSFET» и соединил одну с детектором «пониженного напряжения TL431».

Однако решение становится еще проще: есть схемы защиты от переразряда аккумуляторов при пониженном напряжении. Похоже, это именно та работа, которая у вас есть. Поищите BQ296100 и чипы TI в той же категории, если это вызовет у вас интерес.

TL431 — это именно то, что я искал. Спасибо. Все это прямо сейчас предназначено для 20-часового тестера емкости батареи с глубоким циклом, поэтому мне нужна была четкая точка включения / выключения, чтобы получить точный тест, поэтому я изначально не использовал MOSFET. Вот почему я не беспокоился о дополнительной нагрузке, связанной с тем, что реле остается замкнутым, потому что это была бы постоянная нагрузка, поэтому я мог просто немного настроить основную нагрузку, чтобы получить желаемую общую силу тока в цепи. Однако МОП-транзистор с TL431 еще лучше соответствует всем этим требованиям.