Устройство для защиты аккумулятора от глубокого разряда

(5) 4 " 02 Н 7/18 78 фслд ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ оГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР698081, кл. Н 02 Н 7/18, 1978.Авторское свидетельство СССР729771, кл. Н 02 Н 7/18, 1973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АККУМУЛЯТОРА ОТ ГЛУБОКОГО РАЗРЯДА (57) Изобретение относится к источникам электропитания и может быть использовано для защиты маломощных акку муляторов от глубокого разряда, Целью изобретения является повышение экономичности и надежности. Указанная цель достигается введением в устройство комплементарного металл-окиселполупроводниковогэ (К/МОП) КБ-триггера 3, операционного усилителя 11,К/МОП схем совпадения 7 и схем ИЛИ 6.В рабочем режиме при заряженном ак-.кумуляторе 2 потребление устройствомтока определяется единицами микроампер. В момент первоначального илиповторного пуска устройства сигналлогической единицы на выходе схемыИЛИ 6 блокирует по второму входусхему совпадений 7, сохраняя на еевыходе уровень логического нуля, независимо от уровня сигнала на еепервом входе. Таким образом устраняется влияние возможных перепадовнапряжения на выходе операционногоусилителя 11 во время переходных прцессов при включении на состояниеК/МОП КБ-триггера 3. 1 ил,1 13Изобретение относится к источникам электропитания и может быть использовано для защиты маломощных аккумуляторов от глубокого разряда.Цель изобретения - повышение экономичности и надежности.Использование в предлагаемом устройстве комплементарной металл-окисел-полупроводниковой (К/МОП) логики является необходимостью, так как она обладает тремя принципиальными особенностями: широким диапазоном допускаемых напряжений питания (например, для серий микросхем К 561 и К 564 он составляет 315 В); высокой стабильностью логических уровней и их близостью к потенциалу нулевой шины в случае )Лог, 0", и к потенциалу шины питания в случае "Лог, 1", отличаясь от них на 0,0050, 1 В, исключительно низким потреблением энергии в статистическом режиме (ток потребления при этом измеряется единицами микроампер) .Учитывая то, что в закрытом состоянии сопротивление канала МОП-транзистора составляет сотни мегаом, и то, что один из транзисторов ячейки постоянно находится в закрытом состоянии, ток, протекающий по ячейке, практически равен нулю в установившемся режиме, А, принимая по внимание низкое (десятки ом) сопротивление открытого транзистора, становится понятной стабильность логических уровней и их близость к потенциалам нулевой и потенциальной шин.На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства для защиты аккумулятора.Эмиттер коммутирующего транзистора 1 соединяется с первой клеммой аккумулятора 2. Коллектор коммутирующего транзистора 1 является вторым выходом устройства, Выводы питания Ю-триггера 3, инвертора 4 и 5, схемы ИЛИ 6, схемы 7 совпадения, цепочки 8 установки, состоящей из конденсатора 9 и третьего резистора 10, соединяются с клеммами аккумулятора.Первый выход триггера (прямой) 3 соединен с входом инвертора 5, Выход инвертора 5 подключен к выводу питания операционного усилителя 11 (ОУ). Крайние точки переменного резистора 12 и источника опорного напряжения (ИОН) 13 подключены к выводам питания ОУ 11. Регулируемый вывод переменного28878 2 5 10 15 20 25 30 35 ао 45 50 55 резистора 12 соединен с инвертирующимвходом ОУ 11. Выход ИОН 13 соединенс неинвертирующим входом ОУ 11, Вь 1 ход ОУ 11 соединен с первым входомсхемы 7 совпадения. Выход схемыИПИ 6 соединен с К-входом КБ-триггера 3 и с вторым входом схемы 7 совпадения, Выход схемы 7 совпадениясоединен с Я-входом КЯ-триггера 3.Выход цепочки 8 установки подключенк первому входу схемы ИЛИ 6, Второйвход схемы ИЛИ б соединен с клеммой14 "Установ", Второй выход (инверсный) триггера 3 соединен с входоминвертора 4. Выход инвертора 4 черезвторой резистор 15 подключен к базекоммутирующего транзистора 1. ИОН 13состоит из последовательно соединенных первого резистора 16 и стабилитрона 17.В качестве элементов К/МОП логикимогут быть использованы микросхемыК 561, ЛН 2, 564 ЛН 2, К 561 ТМ 2, 564 ТМ 2,К 176 ТМ 2, К 561 ЛА 7, 564 ЛА 7, К 176 ЛА 7,К 561 ЛЕ 5, 564 ПЕ 5, К 176 ЛЕ 5,Устройство работает следующимобразом.В момент подключения заряженногоаккумулятора 2 к устройству происходит начальная установка КБ-триггера3 за счет действия цепочки 8 установки, на выходе которой .в это времядействует нулевой потенциал, Этотнизкий логический уровень проходитчерез схему ИЛИ 6 и производит начальную установку КЯ-триггера 3 повходу К. КБ-триггер 3 устанавливается в первое устойчивое состояние -"Лог. О" на прямом выходе, "Лог,1"на инверсном выходе. Напряжение навыходе инвертора 4 принимает уровеньЛог. 0", который, действуя черезвторой резистор 15, открывает транзистор 1. Транзистор 1 оказываетсяв области насьш 1 ения, за счет чеговнешняя нагрузка подключается к аккумулятору 2. Одновременно на выходеинвертора 5 устанавливается потенциал "Лог. 1", практически равный напряжению аккумулятора. Тем самым подается питание на ИОН 13, переменный резистор 12 и ОУ 11, Регулирующий вывод переменного резистора 12устанавливается в положение, при котором напряжение на первом входеОУ 11 несколько выше, чем напряжениена выходе ИОН 13, В результате сравпения этих напряжений напряжение на40 45 50 55 выходе ОУ 11 принимает низкий уровень, который, поступая на первыйвход схемы 7 совпадения, устанавливает на ее выходе уровень "Лог,О",не являющийся переключающим для триггера 3.По мере разряда аккумулятора 2снижается напряжение на его клеммах,Одновременно снижается напряжение ина выходе инвертора 5, отслеживающеенапряжение питания. В некоторый момент это напряжение снижается настолько, что его величина на регулируемом выводе переменного резистора12, а следовательно, и на инвертирующем входе ОУ 11, становится меньше,чем на его инвертирующем входе. Врезультате на выходе ОУ 11 устанавливается "Лог. 1", которая черезсхему 7 совпадения устанавливаеттриггер 3 по Я-входу во второе устойчивое положение с уровнем "Лог. 1"на прямом выходе и "Лог, О" - на инверсном. При этом через инверторы.4 и 5 снимается питание с ИОН 13, потенциометра 12 и ОУ 11, а также через резистор 15 на базу транзистора1 поступает высокий уровень, которыйзакрывает этот транзистор и тем самым отключает нагрузку от аккумулятора 2,Повторный запуск устройства возможен двумя способами: отключениеми последующим подключением к устройству аккумулятора 2, - при этом вмомент отключения конденсатор цепочки 8 установки разряжается и при повторном подключении по первому входусхемы ИЛИ 6 устанавливает КБ-триггер3 в первое исходное состояние, атакже подачей на вход,"Установ" накороткое время уровня "ЛогО". Этотсигнал устанавливает в первое состояние триггер 3 через второй вход схемы ИЛИ 6, При этом возможны три варианта; когда необходимость в сигнале "Уставов" 14 отсутствует, достаточно соединить эту клемму с положительной клеммой аккумулятора 2для "ручной" установки необходимо .соединить клемму "Установ" 14 черезразмыкающие контакты с положительнойклеммой аккумулятора 2, для автоматического запуска устройства в случае его отключения достаточно систематически подавать на клемму "Установ" 14, например с мультивибратора,редкие пусковые импульсы. При этом 5 10 15 20 25 30 35 на нормальный режим работы устройства это никак не влияет, посколькуперепад уровней на выходе схемыИЛИ 6 и на К-входе триггера 3 не меняет его состояния (точнее подтверждают первое устойчивое состояние, вкотором он уже находится).В момент первоначального или повторного устройства сигнал "Лог.1" навыходе схемы ИЛИ 6 блокирует по вто-рому входу схему 7 совпадения, сохраняя на ее выходе уровень "Лог, О,независимо от уровня сигнала на еепервом входе. Таким образом устраняется влияние возможных перепадов напряжения на выходе ОУ 11 во время переходных процессов при включении насостояние триггера 3.Из приведенного описания видно,что в рабочем режиме при заряженномаккумуляторе 2 потребление тока устройства определяется потреблениемэлементов логики, составляющее единицы микроампер.Таким образом, особенностями устройтсва является практически нулЕвойрасход энергии в аварийном режиме,четкое отключение аккумулятора отнагрузки при падении напряжения ниже установленного уровня (исключается режим автогенерации), а такжевозможность использования элементов,входящих в устройство без предварительного отбора,Формула изобретения Устройство для защиты аккумулятора от глубокого разряда, содержащее коммутирующий транзистор, источник опорного напряжения, состоящий из последовательно соединенных первого резистора и стабилитрона, анод которого подключается к минусовой клемме защищаемого аккумулятора и является первым выходом устройства, второй резистор, третий резистор, первый вывод которого подключается к плюсовой клемме аккумулятора, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повьппения экономичности путем уменьшения потребления энергии, а также повьппения надежности, в него дополнительно введены комплементарный металл-окиселполупроводниковый (К/МОП) КЯ-триггер,два К/МОП инвертора, К/МОП схема совпадений, К/МОП схема ИЛИ, операционный усилитель, переменный резистор и1328878 Составитель К.ШиланТехред М,Ходанич Корректор А.Обручар Редактор Е.Папп Заказ 3494/54 Тираж 617 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4,конденсатор, первым выводом подключенный к второму выводу третьего резистора и к первому входу К/МОП схемыИЛИ, второй вход которой подключаетсяк клемме ручной установки, а выходсоединен с К-входом К/МОП 1 Ы-тригге-ра и с первым входом К/МОП схемы совпадения, второй вход которой подключен к выходу операционного усилителя,выход К/МОП схемы совпадений соединен 1 Ос Б.-входом К/МОП КЯ-триггера, приэтом инверсный выход К/МОП КЯ-триггера через последовательно соединенныепервый инвертор и второй резистор подключен к базе коммутирующего транзистора, прямой выход К/МОП КЯ-триггерачерез второй инвертор соединен со свободным выводом первого резистора и с первым выводом переменного резистора,второй вывод которого подключен кпервому выходу устройства, регулируемый вывод укаэанного резистора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий входкоторого подключен к точке соединениякатода стабилитрона и первого резистора, второй вывод конденсатора соединен с первым выходом устройства,первый вывод третьего резистора соединен с эмиттером коммутирующего транзистора, коллектор которого являетсявторым выходом устройства, а выводыпитания операционного усилителя подключены к первому выводу переменногорезистора и к первому выходу устройства соответственно.