Устройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи Советский патент 1989 года по МПК H01M10/42 

4;

со

IS5

4

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для ограничения р азряда батарей герметичных аккумуляторов, при питании светильников индивидуального и аварийного освещения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит выходной транзистор 1, подключенный коллектором к отрицательному полюсу батареи 2, а эмиттером через выключатель 3 к нагрузке 4, второй транзистор 5, конден сатор 6, включенный между эмиттерами транзисторов 1 и 5, первый резистор 7 и второй резистор 8, связьшающие базу транзистора 1 с его эмиттером и с коллектором транзистора 5, третий резистор 9 и четвертый резистор 10, связывающие базу транзистора 5 соответственно с коллектором и эмитте ром транзистора 1, диод 11, вновь введенные третий транзистор 12, стабилитрон 13, второй конденсатор 14, переменный резистор 15, Эмиттер транзистора 12 подключен к коллектору транзистора 1 , коллектор - к эмиттеру транзистора 5, база связана через переменный резистор 15 с эмиттером транзистора 1, через диод 11 с эмиттером транзистора 5, а через последовательно включенные стабилитрон 13 и конденсатор 14 к коллектору транзистора 1.

Устройство работает следующим образом.

В момент подключения нагрузки 4 с помощью выключателя 3 транзистор 12 открьгоается положительным потенциалом, поступающим на базу с батареи 2 через нагрузку 4 и переменный резистор 15, и начинается заряд конденсатора 6. Транзисторы 1 и 5 закрыты в данный период времени, так как к эмиттеру транзистора 5 прикладывается положительный потенциал, соизмеримый с потенциалом его базы. По мере заряда конденсатора 6 повышается потенциал базы транзистора 5 относительно его эмиттера, а по достижении уровня включения транзистор 5 начинает открываться и подаГ- вать сигнал на открьшание транзистора 1. При этом отрицательный потен- цкая, появившийся на эмиттере тран

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

зистора 1 передается на эмиттер транзистора 5 и через диод 11 на базу транзистора 12. Это приводит к закрыванию транзистора 12 и к лавинообразному открыванию транзисторов 5 и 1 до состояния насыщения. Если напряжение на батарее 2 достаточно высокое, то отрицательного потенциала, снимаемого с конденсатора 6, достаточно также для пробоя стабилитрона 13 и поднаряда конденсатора 14.

Открытое состояние транзисторов 1 и 5 поддерживается за счет протекания тока разряда конденсатора 6 через эти транзисторы и резисторы 8, 9, 10, причем ток, протекающий через резистор 9, также способствует открыванию транзисторов 5, так как потенциал на его эмиттере за счет заряженного состояния конденсатора 6 ниже отрицательного потенциала батареи 2. Когда конденсатор 6 разрядится до уровня, определяемого параметрами схемы, транзисторы 1 и 5 лавинообразно закроются, так как в момент закрывания транзистора 1 на эмиттер транзистора 5 через конденсатор 6 пе- 1редается положительный потенциал. После закрьшания транзисторов 1 и 5 транзистор 12 остается закрытым из-за отрицательного напряжения смещения, поступающего на его базу с конденсатора 14 через стабилитрон 13. Транзистор 12 начинает открьгааться после разряда конденсатора 14 и поступления на его базу положительного потенциала. Длительность задержки включения транзистора 12 зависит от величи-г ны напряжения батареи 2. Чем больше это напряжение, тем до большего уровня зарядится конденсатор 14 в момент прохождения тока нагрузки, и тем дольше задержка на включение транзистора 12 и заряда конденсатора 6. Снижение напряжения на батарее 2 в процессе разряда приводит к снижению уровня заряда конденсатора 14, а следовательно, к уменьшению задержки на включение транзистора 12, Таким образом с помощью изменения длительности пауз между импульсами осуществляется регулирование среднего значения тока, протекающего через нагрузку 4.

Например, если в качестве нагрузки 4 используется нить накала лампы, светильника, то от устройства требуется поддержание постоянства светов(1го потс ка в процессе разряда батареи 2. Для этого при разряде батаре импульсами тока необходимо ос тцеств лять стабилизацию мощности на нагруке, т.е. при снижении напряжения на батарее 2 среднее значение тока нагрузки должно возрастать. В устройсве это достигается выбором величины емкости конденсатора 14 и типа стабилитрона 13. При этом длительность пауз между импульсами в зависимости от напряжения на батарее 2 изменяется нелинейно.

После снижения напряжения на батарее 2 в процессе разряда до заданного (безопасного для батареи) уровня ток в цепи нагрузки 4 также начинает снижаться. В этом случае длительность пауз импульсами увеличивается не за счет задержки включения транзистора 12, а за счет задержки включения транзистора 5, что объясняется медленным нарастанием напряжения на батарее в процессе деполяризации электродов в период паузы. При этом сопротивления резисторов 9 и 10 подбираются таким образом чтобы при снижении напряжения на батарее 2 ниже заданного уровня тран- зистор 5 оставался закрытым.

При использовании этого устройства в низковольтных светильниках, у которых напряжение батареи 2 может в 1,5-2 раза превышать номинальное напряжение лампы светильника, обеспечивается нормальная яркость свечения без перегорания нити накала, так как среднее значение тока разряда ниже номинального. Среднее значение тока разряда можно регулировать с помощью переменного резистора 15.

Таким образом, стабилизируклдие свойства схемы устройства позволяют обеспечить в процессе разряда батаре 2 до заданного значения напряжения практически постоянную яркость свечения лампы светильника. После достижения заданного уровня напряжения среднее значение тока нагрузки мед-с; ленно снижается, чго приведет к снижению яркости свечения. Этим обеспе24006

чивается экономичный режим работы светильника на конечной стадии разряда батареи.

Устройство обеспечивает более экономичный режим разряда за счет стабилизации мощности на нагрузке, а также обеспечивает согласование напряжения батареи и нагрузки. Изобретение

1Q позволяет повысить срок службы лампы светильника в результате снижения тока накала в начальньп1 период разряда при высоком уровне напряжения на батарее, а также увеличить время

15 разряда батареи за счет стабилизации светового потока и экономичного режима работы светильника.

Фо.рмула изобретения

Устройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи, содержащее первый выходной, транзистор, включенный между первыми выводами

ДЛЯ подключения батареи и нагрузки по схеме с общим коллектором, второй транзистор, первый и второй резисторы, связывающие базу выходного транзистора соответственно с его эмиттером и с коллектором второго транзистора, третий и четвертьпЧ резисторы, связывающие базу второго транзистора соответственно с коллектором и эмиттером выходного транзистора, первый конденсатор, включенньш между эмиттерами выходного и второго транзисторов, диод, при этом вторые выводы для подключения батареи и нагрузки соединены между собой, о т л и ч а -

ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных во ожностей, в него дополнительно введены перемен- ньй резистор, стабилитрон, второй конденсатор и третий транзистор, база которого связана через обратновк- люченный диод с его коллектором и эмиттером второго транзистора, через последовательно включенные стабилитрон и второй конденсатор с его эмиттером и коллектором выходного тран

зистора, а через переменный резистор с эмиттером выходного транзистора.

Изобретение относится к электротехнической промышленности ,в частности, к устройствам для ограничения разряда батарей из герметичных аккумуляторов индивидуальных и аварийных светильников. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Устройство выполнено в виде двухполюсника и обеспечивает режим разряда импульсами тока переменной скважности за счет введения в эмиттерные цепи транзисторов 1, 5 времязадающего конденсатора 6. Устройство также обеспечивает регулирование и стабилизацию светового потока лампы светильника за счет введения в схему транзистора 12 и элементов цепи обратной связи по напряжению батареи, переменного резистора 15, конденсатора 14 и стабилитрона 13. Ограничение разряда обеспечивается за счет плавного снижения тока нагрузки, когда напряжение на аккумуляторной батарее достигает заданного уровня. 1 ил.