Таймер автоматического отключения питания на дискретных компонентах

Fairchild BC547

За прошедшие годы было опубликовано множество различных схем отключения питания. Однако предлагаемая здесь схема очень проста и имеет прекрасные характеристики. Он обеспечивает быстрое отключение питания с падением напряжения всего 8 мВ во включенном состоянии и током утечки менее микроампера при отключенном питании.

Вебинар Экономичные решения МЕAN WELL для надежных разработок - 30.09.2021

Необходимо отметить, что многие схемы подобного типа переходят в выключенное состояние довольно медленно, что нежелательно. Предлагаемая здесь схема способна почти полчаса оставаться в открытом состоянии с очень низким падением напряжения, а затем полностью отключаться за доли секунды.

Чтобы сделать переход в выключенное состояние намного более резким, в схеме на Рисунке 1 используется положительная обратная связь. В ней также использует еще один прием, позволяющий сделать ток утечки в выключенном состоянии чрезвычайно малым. Для наблюдения за поведением при выключении схема содержит светодиод, и может быть легко протестирована на макетной плате.

Принципиальная схема таймера автоматического отключения питания.
Рисунок 1. Принципиальная схема таймера автоматического
отключения питания.

Принцип работы заключается в следующем. Вначале конденсаторы разряжены, и, следовательно, оба MOSFET выключены. При полном отсутствии пути для постоянного тока разряд батареи практически равен нулю.

Нажатием кнопки S1 таймер переводится во включенное состояние. Зарядный ток ограничивается внутренним сопротивлением 9-вольтовой батареи. Конденсатор C1 почти мгновенно заряжается до напряжения батареи. MOSFET Q1 в отрытом состоянии имеет очень низкое прямое падение напряжения. Важно отметить, что C2 также разряжается через Q2; его роль объясняется ниже.

Отпускание кнопки запускает таймер отключения питания. C1 начинает постепенно разряжаться через R2, и напряжение между стоком и истоком MOSFET Q1 медленно увеличивается, в результате чего транзистор T1 начинает открываться, получая базовый ток через резистор R1 и ранее разряженный конденсатор C2. Это резко ускоряет процесс разряда конденсатора C1, быстро приводя к еще большему увеличению напряжения на MOSFET Q1. Таким образом, начавшая работать петля положительной обратной связи, значительно ускоряет переход в выключенное состояние.

Время отключения приблизительно определяется выражением 1.5×R2×C1. При показанных на схеме номиналах компонентов это равно 1500 секундам или 25 минутам.

Поведение схемы при отключении иллюстрирует осциллограмма напряжения на нагрузке, представленная на Рисунке 2. Обратите внимание, что потери напряжения во включенном состоянии незначительны, за исключением небольшого падения в последние несколько секунд из 25 минут включенного состояния. Как только начинает действовать петля обратной связи, происходит мгновенное отключение.

Осциллограмма напряжения на нагрузке при отключении питания.
Рисунок 2. Осциллограмма напряжения на нагрузке при отключении
питания.

Чрезвычайно низкий ток при отключенном питании возможен только благодаря использованию элементов C2 и Q2. Система работала бы и без них, но при этом ток утечки при отключенном питании, обусловленный током через резистор R1 сопротивлением 1 МОм, составлял бы примерно 8 мкА. Благодаря включенному последовательно конденсатору C2 ток прекращается, как только заканчивается зарядка конденсатора.

Следовательно, петля обратной связи активна только во время процесса выключения, и не может пропускать ток после выключения. Транзистор Q2 необходим для разряда конденсатора C2 при нажатии кнопки включения питания, что позволяет начать новый цикл. При желании между затвором Q1 и землей можно добавить кнопку выключения, предпочтительно с последовательным резистором 1 кОм, защищающим этот выключатель.

Материалы по теме

  1. Datasheet Fairchild BC547
  2. Datasheet Vishay BS170

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: A discrete auto power-off timer with excellent characteristics

Изготовление 1-4 слойных печатных плат за $2

20 предложений от 10 поставщиков
Характеристики транзистора BC547C:Структура: NPNМакс. напр. к-б при заданном обратном токе к и разомкнутой цепи э.(Uкбо макс): 50 ВМакс. напр. к-э при...
ЭИК
Россия
BC547CBK
от 0,01 ₽
Контест
Россия
BC547C
0,56 ₽
Десси
Россия
BC547B.126
NXP
1,09 ₽
Транзистор BC547C (NPN, 0.1А, 45В) MCIGICM
3,00 ₽
Прецизионный высоковольтный операционный усилитель ADA4097−1 с низким потреблением от Analog Devices
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя