Устройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи

СОЮЗ СОВЕТСКИХОСЮИИЯВЕСМПРЕСПУБЛИК аеои ЗЮ 9 Н 01 М 10/48 ГОС ПИСАНИЕ ИЗОБРЕАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ О ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Сибирский ордена ТрудовогоКрасного Знамени металлургическийинститут им. Серго Орджоникидзе(56) 1. "Е 1 есгоазсе",.1968, Ид 7,с, .10.2. Авторское свидетельство СССРВ 530374, кл. Н 01 М 10/44, 1975.3. Авторское свидетельство СССРВ 978237, кл, Н 01 М 10/48, 1982.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯРАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ, содержащее выходной транзистор, включенный между первым полюсом аккуму- .ляторной батареи й нагрузкой по схеме с общим эмиттером, регулирующийтранзистор, связанный эмиттером ичерез первый резистор базой с вто-рям полюсом батареи,.а коллекторомчерез второй резистор - с базойвыходного транзистора, третий транзистор, связанный эмиттером с .нер" вым полюсом аккумуляторной батареи, коллектором - с базой. регулирующего .транзистора через последовательно включенные третий резистор и стабилитрон, а базой - с коллектором регулирующего транзистора, через четвер" тый.резистор и с коллектором выходного транзистора через обратновключенный первый диод, шунтирую- щую цепочку из последовательно соединенных конденсатора, подключенного к базе третьего транзистора, и пятого резистора, подключенного к коллектору выходного транзистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,.целью повышения надежности Функци онирования устройства и расширения области его использования, в него. дополнительно введены шестой резистор, второй диод и четвертьй транзистор, коллектор которого под- ф ключен к базе третьего транзистора, эмиттер - к первому полюсу, батареи, . а база через шестой резистор связана с первым полюсом батареи н через прямо включенный второй диодсо средней точкой шунтирующей ценочИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для ограничения разряда аккумуляторных батарей, в частности, во взрывобезопасных светильниках СГВ, СГВ, используемых во взрывоопасных помещениях войсковых частей и судов военноморского флота.Известно устрочство для ограничения разряда аккумулятсрных батарей, содержащее выходной и регулиру" ющий транзисторы, конденсатор, стабилитрон и резисторы. Нагрузка в этом устройстве подключена к батареи последовательно с ключом и цепью эмиттер-коллектор выходного транзистора, база выходного.транзистора соединена через резистор и коллектор - эмиттер регулирующего транзистора с отрицательным выводом бэта реи,база регулирующего транзистора присоединена к среднему выводу потенциометра, один вывод которого присоединен к отрицательному полюсу батареи, а второй - через стабилитрон к коллектору выходного транзисто" ра, эмиттер выходного 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 транзистора; В этом случае напряжение батареи прикладывается к катоду стабилитрона и, если оно превы" шает опорное напряжение стабилитрона, регулирующий и выходной транзисторы удерживаются в открытом состоянии. Когда напряжение батареи становится ниже опорного напряжения стабилитрона, исчезает смещение регулирующего транзистора и выходной транзистор разрывает цепь нагрузки ЦНедостатком 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 выход. ном транзисторе), кроме того, цепи управления не контролируют ток нагрузки.55Известно также ус.ройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи содержащее выходной и регулирующий 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 выходного 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 напряженил, поступающим на затвор полевого транзистора через открытый регулирующий транзистор и резистор. Когда напряжение становится ниже напряжения стабилизации стабилитрона, регулирующий транзистор закрывается, положительный потенциал на затворе возрастает и закрывает полевой транзистор, что еще больше закрывает регулирующий транзистор, который в свою очередь закрывает выходной транзистор, и аккумуляторная батарея отключается от нагрузки 2,Недостатком указанного устройства является включение выходноготран- . зистора 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 во взрывобезопасных устройствах перегрева.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является 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 первый резистор базой с вторым полюсом батареи, а коллектором через второй резистор - с базой выходного транзистора, третий транзистор, связанный эмиттером ско, и регулирующий транзистор може остаться включенныи даже при коротком замыканий 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 взрывобеэопасной аппара туре.Цель изобретения в , повышение надежности функционирования и расшире" ние 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 эмиттерсм и через первый резистор базой.1 с вторым полюсом батареи, а коллектором через второй резистор - с базой выходного транзистора, третий транзистор, связанный эмиттером с первым полюсом аккукуляторной батареи, коллектором - с базой регулиру 25 ющего транзистора через последовательно включенные третий резистор.и стабилитрон, а базой - с коллектором регулирующего транзистора через четвертый резистор и с коллекобратно включенный первый диод, шунтирующую цепочку .э последовательно соединенных конденсатора, под" ключенного к базе третьего транзистора, и пятого резистора, подКлюченного к коллектор; выходного транзис" тора, дополнительно введены шестой резистор, второй диод и четвертыйтранзистор, коллектор которого подключен к базе третьего транзистора,эмитгер в к первому полюсу батареи, а база через шестой резисторсвязана с первым полюсом батареи ичерез прямо включенный второй диодсо средней точкой шунтирующей цепоч"ки.,На чертеже изображена схемаустройства,Устройство содержит вьходнойтранзистор 1, включенный по схеме Недостатком известного устройства является влияние величины напряжения аккумуляторной батареи на эапирание и отпирание транзисторов, Напряжение заряженной батареи вели" 3 11270324первым полюсом аккумуляторной бата"реи, коллектором - с базой регулирующего транзистора через последовательно включенные третий резистор и ста"билитрон, а базой - с коллекторомрегулирующего транзистора черезчетвертый резистор и с коллекторомвыходного транзистора через обратновключенный первый диод, шунтирующуюцепочку из последовательно соеди Овенных конденсатора, подключенногок базе третьего транзистора, и пятого резистора, подключенного к коллектору выходного транзистора 3При замыкании ключа на базу третьего транзистора через конденсатор,резистор и цепь нагрузки поступаетотпирающий импульс. Открываются регулирующий и выходной транзисторы,Удержание транзисторов в открытомсостоянии обеспечивается за счетрезистора, подключенногомежду базой третьего и коллектором регулирующего транзисторов. При отключении нагрузки падение напряженияна выходном транзисторе становитсяпрактически равным нулю, а базатретьего транзистора оказываетсязашунтированной с эмиттером черезвыходной транзистори диод, чтоприводит к закрыванию транзисторови в конечном итоге - к отключениюсхемы.Прикоротком замыкании в нагрузке цепь управления регулирующеготрацзистора шунтируется цепочкой,сос 7 оящей иэ диода и резистора, и 35транзистор запирается, приводя к запиранию выходного транзистора и отключению нагрузки от батареи. В сл тором выходного транзистора черезчае разряда акумуляториой батареидо заданного уровня регулирующийтранзистор из режима насыщения переходит в активный режим работы иначинает прикрывать выходной транзистор, что приводит к уменьшениютока нагрузки. Когда напряжение,снимаемое с коллек".ора регулирующего транзистора, стаговится недостаточным для полного открываниятретьего транзистора, он начинаетзакрываться, что приводит к лавинообразному закрыванию регулирующего и выходного транзисторов.1127032 Эс общим эмиттером, регулирующийтранзистор 2, транзисторы 3 и 4,шунтирующий вход транзистора 3, резисторы 5 и 6, связывающие коллектортранзистора 2 с базами транзисторов 51 и 3, диод 7, включенный междуколлектором транзистора 1 и базойтранзистора 3, шунтирующую цепочку8 из последовательно соединенныхконденсатора 9 н резистора 10, включенную параллельно диоду 7, диод 11,связывающий базу транзистора 4 сосредней точкой шунтирующей цепочки8, резистор 12, стабилитрон 13,последовательно включенные в цепь 15управления транзистором 2, резис. торы 14-16 соответственно шунтиру.ющие базы и эмиттеры транзисторов1, 2 и 4, нагрузку 17, подключеннуюодним выводом через выключатель 18 Ик коллектору транзистора 1, а вторым выводом - к аккумуляторной батарее 19.Устройство работает следующим,образом, 25 При подключении нагрузки 17 с помощью выключателя 18, который может быть установлен как со стороны батареи, так и со стороны нагрузки, на базу транзистора 3 через резистор 10 и конденсатор 9 поступает отпирающий импульс. Транзистор 3 открывается и через элементы 12 и 13 открыва" ет транзистор 2, который, в свою очередь, через резистор 5 открывает З 5 транзистор 1, а через резистор 6 удерживает транзистор 3 в открытом состоянии, После открывания транзистора 1 по цепи нагрузки начинает протекать ток. Транзистор .4 в момент запуска схему закрыт, так как напряжение на его база из-эа наличия емкости конденсатора 9 не успевает нарасти до уровня открывания. После открывания транзистора 1 наего коллекторе появляется положительный потенциал, поэтому дальнейший заряд конденсатора 9 прекращается, и транзистор 4 после включения схемы остается в закрытом состоянии. Если во время работы устройства происходит короткое замыкание в цепи нагрузки, то на коллекторе транзистора 1 появляется отрицательный потенциал, и конденсатор 9 заряжается до уровня, при котором транзистор 4 начинает открываться и шунтировать базу транзистора 3. Это при. водит к запиранию транзисторов 1-3и отключению нагрузки 17 от батареи19,В случае разряда аккумуляторнойбатареи 19 до заданного уровня ток.базы транзистора 2 снижается настолько, что транзистор 2 начинаетзапираться. Это приводит к частичному запиранию транзистора 1 и снижению тока нагрузки. При этом увеличивается падение напряжения нацепи эмиттер-коллектор транзистора 1.Когда это падение напряжения достигает уровня открывания транзистора4, последний открывается и схема отключается так же, как и при.коротком замыкании.Если во время нормальной работыустройств отключить нагрузку 17 спомощью вьпщючателя 18, то,падениенапряжения между коллектором и эмиттером транзистора 1 практически становится равным нулю, и база транзистора 3 оказывается зашуитироваиной с эмиттером через диод 7. Транзистор 3 начинает закрываться, чтоприводит к закрыванию транзисторов1 и 2 и к отключению схемы.Уровень напряжения, до которогопроизводится разряд аккумуляторнойбатареи, задается с помощью стабилитрона 13 и резисторов 12 и 15.Момент открывания транзистора 4 иотключения схемы устанавливается спомощью резисторов 10 и 16, которыесовместно с диодом 11 образуют делитель напряжения, Полное напряжение,которое подается на этот делитель,равно падению напряжения между .коллектором и эмиттером транзистора 1Поэтому с помощью того же делителяможно задавать величину тока перегрузки, при котором устройство будетотключать нагрузку 17 от батареи 19независимо от величины напряженияна аккумуляторной батарее.В запертом состоянии схемы потребляемый ток протекает в основномпо цени: плюс батареи 19, резистор16, диод 11, резистор 10, выключатель 18, нагрузка 17, минус батареи. При правильном подборе элементов схемы этот ток не превышает100 мкА, При отключении нагрузки17 с помощью выключателя 18 величина тока 18 потребления определяется токами утечки транзисторов ив случае применения кремниевыхтранзисторов не превышает 20 мкЛ.7. 1127032Предлагаемое устройство обеспечивает надежную защиту от перегрузок и коротких замыканий со стороны нагрузки,что расширяет его функциональные возможности и область примененияв частности, его можно использоватьв аппаратуре, предназначенной дляработы во взрывоопасной среде. итель В.ОглоблМ.Гергель тор С. Шек Волощук Те едакт осуд елам сква ППП "Патент", Г.Ужгород,ул.Проектная,4 аказ 8749/41ВНИИПИпо д113035, И аж 682 ствеяного к бретений и 3-35, Раушс