Unterspannungsabschalter - Tiefentladeschutz
USA431:
Tiefentladeschutz für Akkus mit dem Stabilisierungs-IS TL431
Die meisten Akkus dürfen nicht tiefentladen werden, weil sie sonst Schaden nehmen. Die Entladeschlußspannung ist typisch und steht auch in der Gebrauchsanleitung. Bei Bleiakkus sind es 1,75V pro Zelle. Die folgende Schaltung unterbricht den Strom zuverlässig bei der eingestellten Schwellenspannung. Die Version ist für 12V-Akkus geeignet.
Sobald der Taster (S1) betätigt wird, schaltet der Leistungs-Metalloxid-Feldeffekttransistor T1 (IRF5305 o.ä.) leitend. Durch den Spannungsteiler R2/P1 erhält der Steuereingang des einstellbaren Stabilisierungs-ICs Z-IC1 (TL431) mindestens 2,5V, falls der Akku noch voll genug ist. Dadurch sinkt die Kathode-Anode-Spannung auf ca. 2V. Das Z-IC denkt, daß es damit die Spannung stabilisieren kann, dabei passiert das genaue Gegenteil: Nach Loslassen des Tasters bleibt die Ausgangsspannung voll erhalten, da das Gate T1 nun über das Z-IC mit Masse verbunden ist. Wird am Schleifer des Potis die interne Referenzspanung des Z-ICs, nämlich 2,5 V unterschritten, dann läßt es das Gate los, sodaß es mit R1 nach Plus entladen wird. Sofort kippt die Schaltung aus. Das Z-IC ist also mitgekoppelt, statt gegengekoppelt, und funktioniert demnach als Kippstufe.
Zur Beachtung:
Der MOS-Transistor hat typischerweise eine maximale Gate-Souce-Spannung von 20V. Sollte eine höhere Betriebsspannung als 20V verwendet werden, dann muß in die Kathodenleitung des Z-ICs ein Vorwiderstand eingerechnet werden, während der Taster natürlich mit der Kathode direkt verbunden bleibt.
Schwieriger wird es, wenn die Betriebsspannung kleiner als ca. 9V ist. Damit der MOSFET niederohmig genug leitet, braucht er eine bestimmte Gate-Source-Spannung. Diese geht aus dem Datenblatt hervor. Der TL431 geht nur bis 2V hinab und muß von der Betriebsspannung abgezogen werden. Für geringere Akku -Nennspannungen als 12V ist diese Version also nicht geeignet. Dazu müßte ein bipolarer Transistor eingebaut werden oder ein Relais. Bei hohen Ausgangsströmen ist die Verlustleistung von T1 zu beachten und ggf. ein Kühlkörper nötig.
Die meisten Akkus dürfen nicht tiefentladen werden, weil sie sonst Schaden nehmen. Die Entladeschlußspannung ist typisch und steht auch in der Gebrauchsanleitung. Bei Bleiakkus sind es 1,75V pro Zelle. Die folgende Schaltung unterbricht den Strom zuverlässig bei der eingestellten Schwellenspannung. Die Version ist für 12V-Akkus geeignet.
Sobald der Taster (S1) betätigt wird, schaltet der Leistungs-Metalloxid-Feldeffekttransistor T1 (IRF5305 o.ä.) leitend. Durch den Spannungsteiler R2/P1 erhält der Steuereingang des einstellbaren Stabilisierungs-ICs Z-IC1 (TL431) mindestens 2,5V, falls der Akku noch voll genug ist. Dadurch sinkt die Kathode-Anode-Spannung auf ca. 2V. Das Z-IC denkt, daß es damit die Spannung stabilisieren kann, dabei passiert das genaue Gegenteil: Nach Loslassen des Tasters bleibt die Ausgangsspannung voll erhalten, da das Gate T1 nun über das Z-IC mit Masse verbunden ist. Wird am Schleifer des Potis die interne Referenzspanung des Z-ICs, nämlich 2,5 V unterschritten, dann läßt es das Gate los, sodaß es mit R1 nach Plus entladen wird. Sofort kippt die Schaltung aus. Das Z-IC ist also mitgekoppelt, statt gegengekoppelt, und funktioniert demnach als Kippstufe.
Zur Beachtung:
Der MOS-Transistor hat typischerweise eine maximale Gate-Souce-Spannung von 20V. Sollte eine höhere Betriebsspannung als 20V verwendet werden, dann muß in die Kathodenleitung des Z-ICs ein Vorwiderstand eingerechnet werden, während der Taster natürlich mit der Kathode direkt verbunden bleibt.
Schwieriger wird es, wenn die Betriebsspannung kleiner als ca. 9V ist. Damit der MOSFET niederohmig genug leitet, braucht er eine bestimmte Gate-Source-Spannung. Diese geht aus dem Datenblatt hervor. Der TL431 geht nur bis 2V hinab und muß von der Betriebsspannung abgezogen werden. Für geringere Akku -Nennspannungen als 12V ist diese Version also nicht geeignet. Dazu müßte ein bipolarer Transistor eingebaut werden oder ein Relais. Bei hohen Ausgangsströmen ist die Verlustleistung von T1 zu beachten und ggf. ein Kühlkörper nötig.