Предлагаемый самодельный модуль защищает АКБ и контролирует свинцово-кислотную батарею от слишком низкого напряжения, а также перегрузки по току. Схема состоит из токоизмерительного усилителя MAX4373 с внутренними двойными компараторами и P-канального полевого МОП-транзистора, включенных последовательно с батареей и ее нагрузкой. Он работает как нормально замкнутый переключатель, который можно разомкнуть, если токоизмерительный усилитель и компараторы обнаружат либо высокий ток нагрузки, либо низкое напряжение батареи. Когда возникает перегрузка по току, компаратор фиксирует выход и может быть сброшен встроенным переключателем SW1.
Схема защищает свинцово-кислотную батарею, отключая ее нагрузку при наличии чрезмерного тока (более 5 А) или низкого напряжения на клеммах, указывающего на чрезмерный разряд (< 10,5 В).
Батарея и нагрузка подключены с помощью токоизмерительных резисторов 0,025 Ом (R1, R3, R4, R7) и силового P-канального МОП-транзистора U1. Он может выдерживать напряжение сток-исток 30 В и непрерывный ток более 5 А. Чип U3 представляет собой микромощное устройство, потребляющее ток всего 50 мкА. Он содержит двойной компаратор и токовый усилитель верхнего плеча, выходной ток которого пропорционален току через (R1+R3+R4+R7).
Верхний компаратор (C2) измеряет напряжение батареи через резисторы R2/R5 и устанавливает на COUT2 низкий уровень, когда напряжение падает ниже 10,5 В. Это действие включает светодиод D2, выключает Q1 и позволяет R6 выключать U1, переводя его затвор в высокий уровень. Таким образом, нагрузка на батарею снимается при напряжении батареи менее 10,5 В. При перезарядке аккумулятора U1 снова включается автоматически. Внутренний гистерезис C2 в 1,5% предотвращает колебания выхода вблизи порога переключения. Линейный стабилизатор U2 обеспечивает стабильное напряжение 5 В для подтягивающих резисторов R9 и R12. Он также является источником 2,5 мА, что требуется для светодиодного индикатора неисправности D2. Светодиод D1 показывает выход.
Выход компаратора C1 с защелкой обычно имеет низкий уровень, который отключает Q2 и обеспечивает нормальную работу. Когда ток нагрузки выше 5 А управляет CIN1, напряжение поднимается выше 0,6 В, выход COUT1 с открытым стоком фиксируется высоким (открытым), позволяя R9 перевести затвор T2 в высокий уровень. Результирующий низкий уровень на CIN2 переводит COUT2 также в низкий уровень, отключая нагрузку и зажигая светодиод D2 так же, как и при переразряде, за исключением того, что нагрузка остается отключенной до тех пор, пока вход RESET U3 с активным низким уровнем (обычно высокий уровень через R12) не будет подтянут к земле через обычно разомкнутый кнопочный переключатель SW1.
Токоизмерительные резисторы R1, R3, R4, R7 соединены параллельно. Каждый резистор имеет номинальную мощность 1 Вт, а общее сопротивление составляет 0,025 Ом, их можно заменить на 2 x 0,05 Ом по 2 Вт каждый. Порог перегрузки по току можно изменить, меняя номинал резисторов датчика тока R1, R3, R4, R7, R10 и R11.
- CN1: контакт 1, красный контакт батареи +12 В, контакт 2, черный контакт аккумулятора, заземление
- CN2: контакт 1 + выход постоянного тока, контакт 2 – GND
- D1: индикатор выходной мощности
- D2: Светодиод неисправности – перенапряжение или перегрузка по току
- SW1: Кнопка сброса
В общем это действительно надежный и универсальный модуль, позволяющий заметно продлить ресурс свинцовых аккумуляторов, например в системах бесперебойного питания, где из-за некачественной схемы зарядки батареи иногда выходят из строя уже через несколько месяцев.
