Устройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциапис тически кРеспублик н 978237(51)М. Кл. Н 01 М 10/48 Воудоротеапай комитет СССР аф девам изооретеииЯ и ойфьпЯ(72) Авторы изобретения Л. В. Козелков, Е. В. Пугачев, Б. Я. Розеншток, С. С. Рыжков и В. М. Ильин Сибирский металлургический ордена Трудового Крас ого Знамени институт им, Серго Орджоникидзе(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ1Изобретение относится к электротехнике иможет быть использовано, в частности, в шахтных головных светильниках для ограничения . разряда герметичных аккумуляторов.Известно устройство для ограничения разряда аккумуляторных батарей, содержащеевыходной и регулирующий транзисторы, конденсатор . стабилитрои и резисторы. Когда напряжение батареи достаточно высоко, токнагрузки протекает через открытый последовательно включенный выходной транзистор. Для предотвращения полного разряда батареи нагрузка отключается запиранием транзистора с по.мощью цепи обратной связи 11.К недостаткам устройства относятся зови 1 5симость напряжения отключения от тока югрузки, например, с ростом тока нагрузка будет отключена преждевременно за счет увеличения падения напряжения на выходном тран-зисторе; потребление тока цепями управления щпрн отключении нагрузки (или обрыве проводав цепи нагрузки), что приводит к потере емкости аккумуляторной батареи; отключениенагрузки производится беэ предупредительного 2периода, что может привести к аварийной ситуации, например, внезапное отключение лампы1головного светильника в шахте,. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее выходной и регулирующий транзисторы, стабилитрон, конденсатор, резисторы и олевой транзистор, истоккоторого соединен с базой регулирующего транзистора и одновременно через резистор подключен к общей точке одного полюса батареи, одной из обкладок конденсатора, эмиттера ре.гулирующего транзистора и коллектора выходного транзистора. Сток полевого транзисторачерез стабилитрон и второй резистор подключенк другому полюсу аккумуляторной батареи, азатвор соединен со второй обкладкой конденса.тора и через третий резистор - с базой выход.ного и коллектором регулирующего транзисторов,Устройство удерживается во включенном состоянии напряжением, котороепоступает на затвор нолевого транзистора через открытый регулирующий транзистор и резистор. Когда напряжение становится ниже напряжения стабилизации стабилитрона, регулирующий транзистор397823закрывается, положительный потенциал на затворе возрастает и закрывает полевой транзистор, что еще больше закрывает регулирующийтранзистор, который в свою очередь закрываетвыходной транзистор, и аккумуляторная батарея 5отключается от нагрузкиГМНедостатком устройства является включениевыходного транзистора по схеме с общим коллектором, что приводит к потерям энергии,а также к снижению напряжения на нагрузке, 10так как транзистор, включенный по такойсхеме, не может находиться в режиме насыщения и работает только в активном режиме.Кроме этого, схема не имеет защиты от перегрузок и коротких замыканий, а также пред:упредительного периода перед отключениемнагрузки, когда батарея разрядится до установленного уровня.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей и повышение эффективности работы устройства,Поставленная цель достигается тем, что вустройство, содержащее выходной и регулирующий транзисторы, стабилитрон,. конденсатор, .резисторы и третий транзистор, дополнительно 2введены три диода, из которых первый однимвыводом подключен к коллектору выходноготранзистора и через выключатель к выводунагрузки, вторым выводом - к базе третьеготранзистора и к одной из обкладок конденсато;-50ра, второй диод одним выводом подключенко второй обкладке конденсатора и через дополнительный резистор к коллектору выходноготранзистора, а вторым выводом связан черезпервый резистор и стабилитрон с коллекторомтретьего транзистора ичерез третий диод,включенный встречно, с базой регулирующеготранзистора.При этом база регулирующего транзисторасвязана через второй резистор с общей точкойпервого полюса аккумуляторной батареи, второго вывода для подключения нагрузки и змипера регулирующего транзистора. Эмиттер третье.го транзистора подключен к эмиттеру выходного транзистора и к второму полюсу аккуму 45ляторной батареи, эмиттеру выходного транзистора и к полюсу аккумуляторной батареи,эмиттер регулирующего транзистора - ко второму полюсу аккумуляторной батареи и к нагрузке,а коллектор регулирующего транзистора черезсоответствующие резисторы связан с базамивыходного и третьего транзисторов и со второйобкладкой конденсатора,На чертеже изображена схема предлагаемогоустройства,Устройство содержит выходной транзистор 1, 55включенный по схеме с. общим эмиттером, регулирующий транзистор 2 и транзистор 3, являющиеся основными элементами схемы триг 7 4гера, стабилитрон 4, резистор 5, диод 6, включенные последовательно между базой транзистора2 и коллектором транзистора 3, диод 7, конденсатор 8 и резистор 9, связывающие базу транзистора 3 с коллектором транзистора 1, диод 10,резисторы 11 - 15, аккумуляторную батарею 16, .выключатель 17, нагрузку 18.Устройство работает следующим образом.При подключении нагрузки 18 с помощьювыключателя 17 (который может быть установлен как со стороны батареи так и со сторонынагрузки) на базу транзистора 3 через резистор 9 иконденсатор 8 поступает отпирающийимпульс. Транзистор 3 открывается и через,элементы 4 - 6 открывает транзистор 2, которыйв свою очередь через резистор 12 открывает транзистор 1, а через резистор 11 удерживает транзистор 3 в открытом состоянии, После открывания транзистора 1 по цепи нагрузки начинаетпротекать ток, Если отключить нагрузку 18(или произойдет обрыв цепи нагрузки), топадение напряжения между коллектором измиттером транзистора 1 станет практическиравным нулю, и база транзистора 3 окажетсязашунтированной с эмиттером через диод 7.Потенциала, поступающего на его базу, станетнедостаточно для полного открывания, и онначнет закрываться. Это приведет к закрыванию транзисторов 2, 1 и в конечном итоге котключению схемы,Если в цепи нагрузки произойдет короткоезамыкание, то цепь запуска транзистора 2 оказывается зашунтированной через диод 10 ирезистор 9 на общую шину (на фигуре минусовой вывод аккумуляторной батареи), В этомслучае произойдет запирание транзистора 2,Транзисторы 1 и 3 также закроются, и аккумуляторная батарея окажется отключенной от цепинагрузки.В отключенном состояний схема потребляетток, величина которого незначительна и определяется токами утечки транзисторов 2 и 3. Длякремниевых транзисторов этот ток. не превышает20 мкл,В случае разряда аккумуляторной батареидо заданного уровня ток, протекающий по це.пи: положительный полюс аккумуляторнойбатареи, коллекторно - змиттерный переходтранзистора 3, стабилитрон 4, резистор 5, диод6, база.эмиттер транзистора 2, отрицательныйполюс аккумуляторной батареи, начнет умень,сшаться и транзистор 2 из режима насыщенияпереходит в активный режим работы. При этомтранзистор 1 начнет закрываться, что приведетк уменьшению тока нагрузки.Величина сопротивления резистора 11 подбирается таким образом, что транзистор 3 вэтот период остается открытым, поэтому полного отключения схемы сразу не происходит,5 9782Полное отключение схемы произойдет только тогдакогда напряжения, снимаемого сколлектора транзистора 2, станет недостаточнодля полного открывания транзистора 3, и онначнет закрываться. Это приведет к лавинооб- Зразному закрыванию транзисторов 2 и 1 и кполному отключению схемы.Во время снижения тока нагрузки напряжейие на аккумуляторной батарее снижаетсянезначительно (практически остается на задан фном уровне) и поэтому перезаряда аккумуляторов не происходит. Уровень напряжения,до которого производится разряд; аккумуля.торной батареи, задается с помощью стабилитрона 4 и резисторов 5 и 15. Заданный уро фвень, при котором производится отключение,можно регулировать, если вместо постоянногорезистора 15 использовать переменный.Если нагрузкой является нить, накала лампы шахтного головного светильника, то при 20снижении тока лампа медленно снижает яркостьсвечения, создавая предупоедительный период,в течение которого можно принять необходимые меры, чтобы не создавать аварийнойситуации. Если в этот период лампа была Ивключена на основную нить накала, то ееможно переключить на резервную нить мень.шей мощности, и лампа будет еще горетьв течение 5 - 10 мин, обеспечивая рабочемувозможность выхода из шахты или на освещен ное место, После погасания резервной нитиее можно при необходимости включать и выключать периодически в течение 2 - 3 ч.Введение дополнительных диодов повышаетэффективность работы схемы и расширяет еефункциональные возможности. Диод 7 служитдля запирания транзисторов при отключениинагрузки. Диоды 10 и 6 введены для защитыот коротких замыканий в цени нагрузки.Включение транзистора 1 по схеме с общим 46эмиттером позволяет снизить потери, так как.он работает в режиме, близком к насыщению,й падение напряжения между коллектором иэмиттером минимальное,Таким образом, предлагаемое устройстводля ограничения разряда аккумуляторной батареи обеспечивает своевременное отключение.аккумуляторной батареи при разряде ее до .заданного уровня. Отключение производится немгновенно, а плавно, по мере снижения напряжед.ния на нагрузке, создавая предупредительный, период.При отключении нагрузки производится эапирание всех транзисторов, и схема практическине потребляет тока, Это дает возможность уста.,37 6 навливать выключатель 17 как со стороны аккумуляторной батареи, так и со стороны нагрузки,Эту особенность устройства можно использовать при установке его в корпус аккумуляторной батареи шахтного головного светильника,у которого выключатель находится на самойголовке светильникаАккумуляторная батарея-будет отключена ив случае короткого замыкания в цепи напчзки.При этом после устранения короткого замыкания светильник можно использовать для дальнейшей работы,Формула изобретения Устройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи, содержащее выходной. ирегулирующий транзисторы, стабилитрон,конденсатор, резисторы, третий транзистор ивыводы для подключения нагрузки, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей иповышенияэффективности работы, в него дополнительновведены три диода, из которых первый подключен одним выводом к коллектору выходного транзистора и через выключатель к одному выводу для подключениянагрузки, авторым выводом - к базе третьего транзистораи к.одной из обкладок конденсатора, второйдиод подключен одним выводом ко второйобкладке конденсатора и через дополнительныйрезистор к коллектору выходного транзистора,а вторым выводом связан через йоследовательно включенные первый резистор и сгабилитронс коллектором третьего транзистора и черезтретий диод, вкщоченный встречно, с базойрегулирующего транзистора, при этом базарегулирующего транзистора связана через второйрезистор с общей точкой первого полюса. аккумуляторной батареи, второго вывода для подюпочения нагрузки и эмипера регулирующеготранзистора, коллектор регулирующего транзистора через соответствующие резисторы свя.зан со второй обкладкой конденсатора и с база.ми выходного и третьего транзисторов, а змиттертретьего транзистора подключен к эмиттеру выходного транзистора и к второму полюсу ак.кумуляторной батареи,Источники информации,принятые во .внимание при экспертизе1. "Е 1 встгопса", М., 1968, с, 10.2. Авторское свидетельство СССР У 530374,кл, Н 01 М 10/48, 1975.978237 Составитель И, НаидинТехред Ж.Кастелевич Редактор П. Макарев рректор У, Пономаренко аказ 9230/69 ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Фил Тираж 761 ПодписВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д., 4(5