Устройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ, содержащее выходной транзистор, вклю-. ченный меясдУ первым полюсом аккумуляторной батареи и нагрузкой по схеме с общим эмиттером, регулирующий транзистор, связанный эмиттером и через первый резистор базой с вторям полюсом батареи, a коллектором через второй резистор - с базой . выходного транзистора, третий транзистор , связанный эмиттером с .первым полнх:ом аккумуляторной батареи, коллектором-с базой, регулирующего транзистора через последовательно включенные третий резистор и стабилитрон , a базой - с коллектором регулирующего тр;анзистора. через четвертый резистор и с коллектором выход . ного транзистора через обратно включенный первый диод, шунтирующую цепочку из последовательно соединенных конденсатора, подкдвоченного к базе третьего транзистора, и пятого резистора, подключенного к коллектору выходного транзистора, отличающееся тем, что, cf целью повышения надежности функционирования устройства и расширения области его использования, в него, дополнительно введены шестой резистор, второй диод и четвертьй транзистор, коллектор которого под- KJB04eH к базе третьего транзистора, эмиттер - к первому полосу, батареи, a база через шестой резистор связана с первьм полюсс 4 батареи и через прямо вкшоченный второй диод - со С1 едней точкой шунтирующей цепоч кн.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

aslS oB (д) Н 01 М 10/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АЕТОИМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3635104/24-07 (22) 18.08.83 (46) 30.11.84. Бюл. Ф 44 (72) Л.В.Козелков, Е.В.Пугачев, Б.Я;Розеншток и В.В.Теньковцев (71) Сибирский ордена Трудового

Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.355.1(088.8), (56) 1. "Electronics",.1968, И 7, с..10.

2. Авторское свидетельство СССР

В 530374, кл. Н 01 М 10/44, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

В 978237, кл. Н 01 М 10/48, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ

РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ, содержащее выходной транзистор, включенный между первым полюсои аккумуляторной батареи и нагрузкой по схеме с общим эмиттером, регулирующий транзистор, связанный эииттером и через первый резистор базой с BTQ рям полюсом батареи,.а коллектором через второй резистор — с базой выходного транзистора, третий транзистор, связанный эмиттером с .нервым полюсом аккумуляторной батареи, коллектором — с базой. регулирующего . транзистора через последовательно включенные третий резистор и стабилитрон, а базой — с коллектором регулирующего транзистора, через четвертый.резистор и с коллектором выходного транзистора через обратно включенный первый диод, шунтирую- щую цепочку из последовательно соединенных конденсатора, подключенного к базе третьего транзистора, и пятого резистора, подключенного к коллектору выходного транзистора, отличающееся теи, что,.

c целью повышения надежности функционирования устройства и расширения области его использования, в него. дополнительно введены шестой резистор, второй диод и четверть% транзистор, коллектор которого под- ф ключен к базе третьего транзистора, эииттер — к первому полюсу, батареи, . а база через шестой резистор связана с первым полюсом батареи н через прямо включенный второй диодсо средней точкой шунтирующей ценоч ки °

11"-7032

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для ограничения разряда аккумуляторных батарей, в частности, во взрывобезопасных светильниках СГВ-1, СГВ-2, используемых во взрывоопасных помещениях войсковых частей и судов военноморского флота.

Известно устрочство для ограничения разряда аккумулятсрных батарей, содержащее выходной и регулиру" ющий транзисторы, конденсатор, стабилитрон и резисторы. Нагрузка в этом устройстве подключена к батареи последовательно с ключом и цепью

E эмиттер-коллектор выходного транзистора, база выходного транзистора соединена через резистор и коллектор — эмиттер регулирующего транзистора с отрицательным выводом бэта. реи,база регулирующего транзистора присоединена к среднему выводу потенциометра, один вывод которого присоединен к отрицательному полюсу батареи, а второй — через стабилитрон к коллектору выходного транзистора эмиттер выходного транзистора связан через резистор с коллектором, а через конденсатор — с базой,регулирующего транзистора, При замыкании ключа конденсатор заряжается, до напряжения аккумуляторной батареи. Протекание зарядного тока приводит к открыванию регулирующего транзистора и насыщению выходного транзистора; В этом случае напряжение батареи прикладывается к катоду стабилитрона и, если оно превышает опорное напряжение стабилитрона, регулирующий и выходной транзисторы удерживаются в открытом состоянии. Когда напряжение батареи становится ниже опорного напряжения стабилитрона, исчезает смещение регулирующего транзистора и выходной транзистор разрывает цепь нагрузки j1j, 45

Недостатком данного устройства является зависимость напряжения .отключения от тока нагрузки (например> с ростом тока нагрузки оно будет отключено преждевременно в результате большего падения напряжения на выход. ном транзисторе), кроме того, цепи управления не контролируют ток нагрузки.

Известно также ус.ройство для огра-. ничения разряда аккумуляторной батареи содержащее выходной и регулирующий транзисторы, стабилитрон, конденсатор, резисторы и полевой транзистор, исток которого соединен с базой регулирующего транзистора и одновременно через резистор подключен к общей точке одного полюса батареи, одной из обкладок конденсатора, эмиттера регулирующего транзистора и коллектора выходного транзистора; сток полевого транзистора через стабилитрон и второй резистор подключен к другому полюсу аккумуляторной батареи, а затвор соединен с второй обкладкой конденсатора и через третий резистор — с базой выходного и коллектором регулирующего транзисторов. Устройство удерживается во включенном состоянии напряжени л, поступающим на затвор полевого транзистора через открытый регулирующий транзистор и резистор. Когда напряжение становится ниже напряжения стабилизации стабилитрона, регулирующий транзистор закрывается, положительный потенциал на затворе возрастает и закрывает полевой транзистор, что еще больше закрывает регулирующий транзистор, который в свою очередь закрывает выходной транзистор, и аккумуляторная батарея отключается от нагрузки (2) .

Недостатком указанного устройства является включение выходного тран- . зистора по схеме с общим коллектором, что приводит к потерям энергии и к снижению напряжения на нагрузке, так как транзистор, включенный по такой схеме, не может находиться в насыщении и работает только в активном режиме. Кроме того, схема не имеет защиты от перегрузок и коротких замыканий, что может явиться причиной недопустимого во взрывобезопасных устройствах перегрева.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи, содержащее выходной транзистор, включенный между первым полюсом аккумуляторной батареи и нагрузкой по схеме с общим эмиттером, регулирующий транзистор, связанный эмит.тером и через первый резистор базой с вторым полюсом батареи, а коллектором через второй резистор — с базой выходного транзистора, третий транзистор, связанный эмиттером с ко, и регулирующий транзистор може остаться включенныи даже при коротком замыканий в цепи нагрузки, При разряженной батарее ее напряжение понижено, что снижает величину отпирающего импульса на базе регулирующего транзистора и препятствует включению схемы в момент замыкания ключа. Таким образом, надежность включения и отключения нагрузки в уст-, ройстве зависит от напряжения батареи, поэтому оно не может использоваться во взрывобеэопасной аппара туре.

Цель изобретения †. повышение надежности функционирования и расширение области использования устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи, содержащее выходной транзистор, включенный между первым полюсом аккумуляторной батареи и нагрузкой по схеме с общим эмиттером, регулирующий транзистор, связанный эмиттерсм и через первый резистор базой. с вторым полюсом батареи, а коллектором через второй резистор — с базой выходного транзистора, третий транзистор, связанный эмиттером с первым полюсом аккукуляторной батареи, коллектором — с базой регулиру25 ющего транзистора через последовательно включенные третий реэистор.и стабилитрон, а базой — с коллектором регулирующего транзистора через четвертый резистор и с коллекобратно включенный первый диод, шунтирующую цепочку i.ç последовательно соединенных конденсатора, под" ключенного к базе третьего транзистора, и пятого резистора, подключенного к коллектор: выходного транзис" тора, дополнительно введены шестой резистор, второй диод и четвертый транзистор, коллектор которого подключен к базе третьего транзистора, эмиттер †к первому полюсу батареи, а база через шестой резистор связана с первым полюсам батареи и через прямо включенный второй диод со средней точкой шунтирующей цепоч" ки.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит вьмодной транзистор 1, включенный по схеме

Недостатком известного устройства является влияние величины напряжения аккумуляторной батареи на эапирание и отпирание транзисторов.

Напряжение заряженной батареи вели"

3 1127032 4 первым полюсом аккумуляторной бата" реи, коллектором — с базой регулирующего транзистора через последовательно включенные третий резистор и ста" билитрон, а базой — с коллектором регулирующего транзистора через четвертый резистор и с коллектором выходного транзистора через обратно включенный первый диод, шунтирующую цепочку из последовательно соеди- 1п ненных конденсатора, подключенного к базе третьего транзистора, и пятого резистора, подключенного к коллек- тору выходного транзистора (3)

При замыкании ключа на базу треть- 15 его транзистора через конденсатор, резистор и цепь нагрузки поступает отпирающий импульс. Открываются регулирующий и выходной транзисторы.

Удержание транзисторов в открытом 2О состоянии обеспечивается за счет резистора, подключенного между базой третьего и коллектором регулирующего транзисторов. При отключении нагрузки падение напряжения на выходном транзисторе становится практически равным нулю, а база третьего транзистора оказывается зашунтированной с эмиттером через выходной транзистор и диод, что приводит к закрыванию транзисторов и в конечном итоге — к отключению

: схемы. При коротком замыкании в нагрузке цепь управления регулирующего транзистора шунтируется цепочкой, состоящей иэ диода и резистора, и транзистор запирается, приводя к за- . пиранию выходного транзистора и отключению нагрузки от батареи. В слу- тором выходного транзистора через чае разряда а::кумуляториой батареи до заданного уровня регулирующий транзистор из режима насьццения переходит в активный режим работы и начинает прикрывать выходной транзистор, что приводит к уменьшению тока нагрузки. Когда напряжение, снимаемое с коллек".ора регулирую- щего транзистора, стаговится недостаточным для полного открывания третьего транзистора, он начинает закрываться, что приводит к лавинообразному закрыванию регулирующего и выходного транзисторов.

1127032

Э с общим эмиттером, регулирующий транзистор 2, транзисторы 3 и 4, шунтирующий вход транзистора 3, резисторы 5 и 6, связывающие коллектор транзистора 2 с базами транзисторов

1 и 3, диод 7, включенный между коллектором транзистора 1 и базой . транзистора 3, шунтирующую цепочку

8 из последовательно соединенных конденсатора 9 н резистора 10, вклю- 1О ченную параллельно диоду 7, диод 11, связывающий базу транзистора 4 со средней точкой шунтирующей цепочки

8, резистор 12, стабилитрон 13, последовательно включенные в цепь 15 управления транзистором 2, резис. торы 14-16 соответственно шунтиру.ющие базы и эмиттеры транзисторов

2 и 4, нагрузку 17, подключенную одним выводом через выключатель 18 20 к коллектору транзистора 1, а вторым выводом — к аккумуляторной батарее 19.

Устройство работает следующим, образом. 25

При подключении нагрузки 17 с помощью выключателя 18, который может быть установлен как со стороны батареи, так и со стороны нагрузки, на базу транзистора 3 через резистор

10 и конденсатор 9 поступает отпирающий импульс. Транзистор 3 открывается и через элементы 12 и 13 открывает транзистор 2, который, в свою очередь, через резистор 5 открывает транзистор 1, а через резистор 6 удерживает транзистор 3 в открытом состоянии. После открывания транзистора 1 по цепи нагрузки начинает протекать ток. Транзистор .4 в момент запуска схему закрыт, так как напряжение на его база из-эа наличия емкости конденсатора 9 не успевает нарасти до уровня открывания.

После открывания транзистора I на его коллекторе появляется положительный потенциал, поэтому дальнейший заряд конденсатора9 прекращается, и транзистор 4 после включения схемы остается в закрытом состоянии.

Если во время работы устройства происходит короткое замыкание в цепи нагрузки, то на коллекторе транзистора 1 появляется отрицательный потенциал, и конденсатор 9 заряжается до уровня, при котором транзистор 4 начинает открываться и шунтировать базу транзистора 3. Это приводит к запиранию транзисторов 1-3 и отключению нагрузки 17 от батареи

19.

В случае разряда аккумуляторной батареи 19 до заданного уровня токбазы транзистора 2 снижается настолько, что транзистор 2 начинает запираться. Это приводит к частичному запиранию транзистора 1 и снижению тока нагрузки. При этом увеличивается падение напряжения на цепи эмиттер-коллектор транзистора 1.

Когда это падение напряжения достигает уровня открывания транзистора

4, последний открывается и схема отключается так же, как и при.коротком замыкании.

Если во время нормальной работы устройств отключить нагрузку 17 с помощью вьпщючателя 18, то..падение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора 1 практически становится равным нулю, и база транзистора 3 оказывается зашуитироваиной с эмиттером через диод 7. Транt зистор 3 начинает закрываться, что приводит к закрыванию транзисторов

1 и 2 и к отключению схемы.

Уровень напряжения, до которого производится разряд аккумуляторной батареи, задается с помощью стабилитрона 13 и резисторов 12 и 1S.

Момент открывания транзистора 4 и отключения схемы устанавливается с помощью резисторов 10 и 16, которые совместно с диодом 11 образуют делитель напряжения. Полное напряжение, которое подается на этот делитель, равно падению напряжения между .коллектором и эмиттером транзистора 1..

Поэтому с помощью того же делителя можно задавать величину тока перегрузки, при котором устройство будет отключать нагрузку 17 от батареи 19 независимо от величины напряжения на аккумуляторной батарее.

В запертом состоянии схемы потребляемый ток протекает в основном по цени: плюс батареи 19, резистор

16, диод 11, резистор 10, выключатель f8, нагрузка 17, минус батареи. При правильном подборе элементов схемы этот ток не превышает

100 мкА. При отключении нагрузки

17 с помощью выключателя 18 величина тока 18 потребления определяется токами утечки транзисторов и в случае применения кремниевых транзисторов не превышает 20 мкЛ.

7 . 1)27032

Предлагаемое устройство обеспечивает надежную защиту от перегрузок и коротких замыканий со стороны нагрузки, что расширяет его функциональные возможности и область применения, в частности, его можно использовать в аппаратуре, предназначенной для работы во взрывоопасной среде.

Заказ 8749/41 Тираж 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Ю

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4

СоставитЕль В.Оглоблев

Редактор К.Волощук ТехредM.Гергель Корректор С. Шекмар