Во время эксплуатации аккумуляторных батарей очень важно не допустить их глубокую разрядку. Для этого обычно применяют специальные устройства ограничения разрядки, которые отключают батарею от нагрузки, когда напряжение на ней становится ниже определенного уровня. Основные требования, предъявляемые к подобным устройствам, — простота и экономичность, а в случае использования в носимой аппаратуре, еще и малые габариты. Все эти условия можно выполнить, если применить мощные полевые переключательные транзисторы [1].

Схема устройства показана на рис. 1. Ограничитель включают в разрыв цепи между выключателем питания и потребителем (нагрузкой). Полевой транзистор VT1 выполняет функцию электронного ключа, а микросхема DA1. (параллельный стабилизатор напряжения [2]) — компаратора напряжения. Для запуска служит конденсатор С1. При замыкании контактов выключателя SA1 напряжение от батареи поступает на устройство. Полевой транзистор открывается, и если напряжение на аккумуляторной батарее больше некоторого установленного значения (батарея заряжена), он остается открытым.

Падение напряжения на открытом транзисторе зависит от его параметров, значений питающего напряжения и тока, потребляемого нагрузкой. Основные параметры указанного на схеме транзистора IRFR5505: сопротивление открытого канала — 0,11 Ом, максимальный ток стока — 18 А, предельное напряжение сток—исток — 55 В. При напряжении аккумуляторной батареи 12 В и токе нагрузки 2 А измеренное падение напряжения на транзисторе составило 0,17 В, а при 7 В и 1 А — 0,7 В.

По мере разрядки напряжение аккумуляторной батареи уменьшается, и когда оно станет меньше установленного значения (батарея разряжена), напряжение на микросхеме начнет увеличиваться, а на участке затвор—исток полевого транзистора VT1 —уменьшаться. Поэтому транзистор закрывается, напряжение на нагрузке уменьшается, что, в свою очередь, приведет к дальнейшему увеличению напряжения на микросхеме и, соответственно, закрыванию транзистора. Таким образом, ограничитель скачком отключит нагрузку от аккумуляторной батареи. Ток, потребляемый устройством в этом режиме, составляет доли миллиампера. Напряжение отключения устанавливают подстроечным резистором R3.

После размыкания выключателя SA1 конденсатор С1 разряжается, и через некоторое время устройство готово к запуску. Для запуска можно применить кнопку, которую подключают параллельно микросхеме (между выводами 1 и 2, 3, 6, 7) или полевому транзистору (между стоком и истоком). В этом случае конденсатор С1 и резистор R2 можно исключить, установив взамен резистора проволочную перемычку. Если соединительные провода имеют значительную длину, на входе и выходе устройства желательно установить конденсаторы емкостью по 0,1 мкФ.

Напряжение затвор—исток, при котором открывается полевой транзистор, превышает 4...4,5 В, минимальное напряжение на микросхеме — около 2 5 В. Поэтому входное напряжение устройства должно быть не менее 7 В и не более 20 В (предельное значение для полевого транзистора). Конденсатор С1 должен быть рассчитан на соответствующее напряжение.

В устройстве применима любая мик росхема серии TL431 или отечественный аналог КР142ЕН19, полевой транзистор — любой с р-каналом из списка указанного в статье [1 ], при этом можно увеличить выходной ток устройства и уменьшить падение напряжения (например, IRF4905 с сопротивлением открытого канала 0,02 Ом и допустимым током стока до 74 А). Подстроечный резистор — СПЗ-19, СПЗ-28 или аналогичный импортный, постоянные — МЛТ, С2-33, Р1-4, Р1-12, конденсатор — серий К50, К53.

Поскольку число деталей мало, собрать устройство можно навесным монтажом без использования печатной платы. Если применены детали для поверхностного монтажа, их размещают на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита размерами 15x15 мм, эскиз которой показан на рис. 2.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier. — Радио, 2001, ╧ 5, с. 45.
2. Нечаев И. Необычное применение микросхемы КР142ЕН19А. — Радио, 2003, ╧ 5, с. 53, 54.
3.  
4. ttp://www.chipinfo.ru/literature/radio/200406/p38.html