Устройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи Советский патент 1984 года по МПК H01M10/48 

1 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для ограничения разряда аккумулятор ных батарей, в частности, во взрыво безопасных светильниках СГВ-1, CFBиспользуемых во взрывоопасных помещениях войсковых частей и судов военно-морского флота. Известно устройство для ограничения разряда аккумулятсрных бата рей, содержащее выходной и регулиру ющий транзисторы, конденсатор, стабилитрон и резисторы. Нагрузка в этсм устройстве подключена к батареи последовательно с ключом и цепь эмиттер-коллектор выходного транзис тора, база выходного.транзистора соединена через резистор и коллектор - эмиттер регулирукмдего транзистора с отрицательным выводом бат реи,база регулирующего транзистора пр соединена к среднему вьюоду потенциометра, один вывод которого присоединен к отрицательному полюсу батареи, а второй - через стабилитрон к коллектору выходного транзист ра, эмиттер вькодного 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 I транзистора. В этом случае напряжение батареи прикладывается к като ду стабилитрона и, если оно превышает опорное напряжение стабилитрона, регулирующий и выходной транзисторы удерживаются в открытом сос тоянии. Когда напряжение батареи становится ниже опорного напряжения стабилитрона, исчезает смещение регулирующего транзистора и выходно транзистор разрьшает цепь нагрузки Недостатком данного устройства является зависимость напряжения отключения от тока нагрузки (например с ростом тока нагрузки оно будет от ключено преждевременно в результате большего падения напряжения на выхо ном транзисторе), кроме того, цепи управления не контролируют ток нагрузки. Известно также усчройство для огра ничения разряда аккумуляторной батаре содержащее выходной и регулирующий 21 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 выходнрго 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 напряжением, поступающим на затвор полевого транзистора через открытый регулирукшщй транзистор и резистор. Когда . напряжение становится ниже напряжения стабилизации стабилитрона, регулирующий транзистор закрывается, положительный потенциал на затворе возрастает и закрывает полевой транзистор, что еще б,ольше закрывает регулируюпщй транзистор, который в свою очередь закрывает выходной транзистор, и аккумуляторная батарея отключается от нагрузки 2J . Недостатком указанного устройства является включение выходного транзистора 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 зо взрывобезопасных устройствах перегрева. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи, содержащее выходной транзистор, включенный между первьв полюсом аккумуляторной батареи и нагрузкой по cxesMe с общим эмиттером, регулируюнр1й транзистор, связанный эмитт-ером 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 аккумуляторной батареи, коллектором - с базой регулиру щего транзистора через последовател но 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 соединенных конденсатора, подключенного к базе третьего транзистора, и пято го резистора, подключенного к колле тору выходного транзистора з . При замыкании ключа на базу трет его транзистора через конденсатор, резистор и цепь нагрузки поступает отпирающий импульс. Открываются рег лируилций и выходной транзисторы. Удержание транзисторов в открытом состоянии обеспечивается за счет резистора, подключенного между базой третьего и коллектором регулирукщего Транзисторов. При отключении нагрузки падение напряжения на выходном транзисторе становится практически равным нулю, а база третьего транзистора оказывается зашунтированной с эмиттером через выходной транзистори диод, что приводит к закрыванию транзисторов и в конечном итоЛ - к отключению ; схемы.При коротком замыкании в нагруз ке цепь управления регулирующего транзистора шунтируется цепочкой, сос оящей из диода и резистора, и транзистор запирается, приводя к за пиранию выходного транзистора и отключению нагрузки от батареи. В слу чае разряда аккумуляторной батареи до заданного уровня регулирующий транзистор из режима насыщения пере ходит в активный режим работы и начинает прикрывать выходной транзистор, что приводит к уменьщению тока нагрузки. Когда напряжение, снимаемое с коллекчора регулирующего транзистора, стаговится недостаточным для полного открывания третьего транзистора, он начинает закрьшаться, что приводит к лавино образному закрыванию регулирующего и выходного транзисторов. Недостатком известного устройства является влияние величины напряжения аккумуляторной батареи на запирание и отпирание транзисторов. Напряжение заряженной батареи вели3КО, И регулирунщий транзистор может остаться включенным даже при коротком замыкании 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 взрьюобеэопасной аппаратуре. Цель изобретения г повыщение надежности функционирования и расщирение 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 эмиттером и через первьй резистор базой. с вторым полюсом батареи, а коллектором через второй резистор - с базой выходного транзистора, третий транзистор, связанный эмиттером с полюсом аккумуляторной батареи, коллектором - с базой регулирующего транзистора через последовательно включенные третий резистор и стабилитрон, 4 базой - с коллектором регулирукяцего транзистора через четвертый резистор и с коллектором выходного транзистора через обратно включенный первый диод, шунтирующую цепочку г.з последовательно соединенных конденсатора, подключенного к базе третьего транзистора , и пятого резистора, подключенного к коллектору выходного транзистора, дополнительно введены шестой резистор, второй диод и четвертый транзистор, коллектор которого подключен к базе третьего транзистораj эмиттер -к первому полюсу бата;реи, а база через шестой резистор связана с первым полюсом батареи и через прямо включенный второй диод со средней точкой шунтирующей цепочки.. На чертеже изображена схема устройства. Устройство содержит выходной транзистор 1, включенный по схеме. 51 с общим эмиттером, регулирующий транзистор 2, транзисторы 3 и 4, шунтирующий вход транзистора 3, резисторы 5 и 6, связывающие коллекто 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 и резистора 10, вклю ченную параллельно диоду 7, диод 11 связ вакяций базу транзистора 4 со средней Точкой шунтирунщей цепочки . 8, резистор 12, стабилитрон 13, последовательно включенные в цепь управления транзистором 2, резис. торы 14-16 соответственно шунтирующие базы и эмиттеры транзисторов 1, 2 и 4, нагрузку 17, подключенную одним выводом через выключатель 18 к коллектору транзистора 1, а вторым выводом - к аккумуляторной бата рее 19. . . Устройство работает следуюпщм образом. При подключении нагрузки 17с помощью выключателя 18, который может быть установлен как со стороны батареи, так и со стороны нагрузки на базу транзистора 3 через резисто 10 и конденсатор 9 поступает отпира ющий ш пульс. Транзистор 3 открьшае ся и через элементы 12 и 13 открыва ет транзистор 2, который, в свою очередь,через резистор 5 открывает .транзистор 1, а через резистор 6 удерзкивает транзистор 3 в открытом состоянии. После открьшания транзистора 1 по цепи нагрузки начинает -протекать ток. Транзистор 4 в момент запуска схему закрыт, так ка напряжение на его база из-за наличия емкости конденсатора 9 не успевает нарасти до уровня открывания. После открывания транзистора 1 на его коллекторе появляется положител ный 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 це нагрузки, то на коллекторе транзис тора 1 появляется отрицательный потенциал, и конденсатор 9 заряжается до уровня, при котором транзистор 4 начинает открываться и шу тировать базу транзистора 3. Это п водит к запиранию транзисторов 1-3 и отключению нагрузки 17 от батареи 19. В случае разряда .аккумуляторной батареи 19 до заданного уровня ток базы транзистора 2 снижается настолько, что транзистор 2 начинает запираться. Это приводит к частич- ному запиранию транзистора 1 и сниже:нию тока нагрузки. При этом увеличивается падение напряж1ения 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 выключателя 18, то падение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора 1 практически становится равньм нулю, и база транзистора 3 оказывается зашунтйрован- ной с эмиттером через диод 7. Транзистор 3 начина ет 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 15. 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 потребляемый ток протекает в основном по цепи: плюс батареи 19, резистор 16, диод 11, резистор 10, выключатель 18, нагрузка 17, минус батареи. При правильном подборе элементов схемы этот ток не превьппает 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 мкА.

7 - ; 1270328

Предлагаемое устройство обеспе-ные возможности и область применения,

чивает надежную защиту от перегрузокв частности, его можно использовать

и коротких замыканий со стороны наг-в аппаратуре, предназначенной для

рузки,что расширяет его функционапь-работы во взрывоопасной среде.

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.

18