Как защитить Аккумулятор: 2 простых схемы защиты от Разряда и Короткого Замыкания (КЗ)

Статья: Схема защиты аккумуляторов от разряда и короткого замыкания в нагрузке

Эти две схемы представляют собой простые, но эффективные решения для защиты аккумуляторов от глубокого разряда и короткого замыкания в нагрузке. Они работают на основе полевых транзисторов и позволяют предотвратить повреждение аккумулятора, продлевая его срок службы и обеспечивая стабильность работы.

В отличие от многих аналогов, выполненных на регулируемом стабилизаторе TL431. У которого собственный минимальный ток потребления ~ 1мА. Но в этой схеме в качестве порогового элемента выступает полевой транзистор. Ток потребления которого в статическом режиме стремится к нулю.

Простое Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторов разных типоразмеров на LM317

Поэтому весь собственный ток потребления устройства в проводящем состоянии определяется исключительно номиналами R1 и R2. И составляет: (100…150 микроампер). А при перезарядке и отключении аккумулятора от нагрузки – практически равен нулю.

Рассмотрим каждый элемент схем и принцип их работы.

☑️ Загляните на мой Телеграмм КАНАЛ Азбука РадиоСхем

Ниже представлены две схемы защиты аккумуляторов от глубокого разряда и КЗ в нагрузке

на N-канальном силовом ключе

на P-канальном силовом ключе

Обе схемы идентичны. И представляют собой «перевёрнутые» копии друг друга.

Основные компоненты и принцип работы

1. Источник питания (Gb1) – это аккумулятор с диапазоном напряжений:
   • Диапазон составляет от 3,5 до 16 В, что делает её подходящей для различных аккумуляторов. Включая литий-ионных.
   •  Максимальный ток аккумулятора зависит от применяемого вами силового ключа.
2. Кнопка включения (S1) – Кнопка предназначена для подачи первоначального питания на схему. После ее нажатия схема начинает функционировать и остается активной до тех пор, пока не произойдет глубокий разряд аккумулятора или короткое замыкание.
3. Резисторы (R1 и R2):
   • R1 (100 кОм) –  Снимает заряд затвора транзистора Т1. В момент когда транзистор Т2 закрыт.
   • R2 (200 кОм) – Этот резистивный делитель формирует опорное напряжение для правильной работы схемы.
4. Конденсатор (C1, 0,47 мкФ) – Фильтрует колебания и пульсации в цепи, обеспечивая плавное переключение транзисторов и предотвращая случайные срабатывания схемы.
5. Транзисторы T1 и T2:
   • В первой схеме используются транзисторы IRLTS2242 и 2N7000.Во второй схеме – IRL530 и ZVP2106.
   Транзисторы выполняют функции ключей, которые отключают аккумулятор от нагрузки при достижении критического напряжения или при коротком замыкании. Когда напряжение аккумулятора падает ниже определенного уровня, транзисторы прекращают проводить ток, тем самым защищая аккумулятор от переразряда. Если возникает короткое замыкание, транзисторы также срабатывают, предотвращая повреждение аккумулятора и цепи.

Электронная нагрузка на 2 транзисторах: Проверка блоков питания и аккумуляторов

Значение напряжения отсечки транзистора Т1 должно быть как минимум в 2,5 раза меньшим, чем напряжение разряженного аккумулятора, при котором происходит срабатывание защиты.

Принцип работы защиты от разряда

1. Когда аккумулятор подключен и схема включена, транзисторы T1 и T2 находятся в активном состоянии и пропускают ток.
2. Если напряжение аккумулятора падает ниже допустимого уровня. Который выставляется подстроечным резистором.  Транзистор Т2 закрывается. В свою очередь резистор R1 снимает заряд с затвора транзистора Т1 и он также закрывается. И отключает нагрузку от аккумулятора.
3. Благодаря этому предотвращается глубокий разряд аккумулятора, что помогает продлить его срок службы и защитить от повреждения.

Если кто хочет  купить готовую Электронную Нагрузку на 150W 20A  от проверенного поставщика

Принцип работы защиты от короткого замыкания

1. Если в нагрузке возникает короткое замыкание. Это вызывает резкое изменение напряжения на затворе транзистора Т2. И он мгновенно закрываются. В свою очередь он закрывает силовой транзистор Т1. Что также отключает нагрузку с коротким замыканием от аккумулятора
2. Таким образом, короткое замыкание устраняется, и аккумулятор не подвергается избыточной нагрузке, что предотвращает его возможный выход из строя.
3. После снятия короткого замыкания работа схемы автоматически восстанавливается. И ток поступает опять в нагрузку

Применение схемы защиты

Эти схемы подходят для использования с различными аккумуляторами, особенно для литий-ионных и литий-полимерных. Которые чувствительны к глубокому разряду и короткому замыканию. Они могут быть полезны в различных устройствах, таких как:

• Портативные источники питания
• Литий-ионные аккумуляторные сборки для электроники
• Солнечные контроллеры зарядки
• Элементы питания для радиоуправляемых моделей

Преимущества использования схем защиты

• Продление срока службы аккумуляторов – защита от глубокого разряда предотвращает потерю емкости аккумулятора.
• Безопасность – защита от короткого замыкания помогает избежать перегрева и возможных повреждений.
• Эффективность – полевые транзисторы обеспечивают надежное и быстрое отключение при возникновении проблем.
• Экономичность —  собственное потребление схемы минимально .