Автоматический выключатель предотвращает разряд аккумулятора автомобиля

Vishay IRF540

Воспользовавшись в походе термоэлектрическим холодильником, на следующее утро я обнаружил, что аккумулятор моего автомобиля полностью разрядился. Я никак не ожидал, что нагрузка 3.5 А сможет разрядить аккумулятор за восемь часов. Поэтому я решил создать схему, которая могла бы поместиться в стандартном штекере автомобильного прикуривателя, таком например, как показанный на Рисунке 1 MPD APP-001. В штекере имеются предохранитель и светодиод, которые также были использованы в схеме, показанной на Рисунке 2.

Вебинар «Необычное в обычном. Сравнительный анализ современных решений Recom» (27.01.2022)

Штекер автомобильного прикуривателя MPD APP-001.
Рисунок 1. Штекер автомобильного прикуривателя MPD APP-001.

Основная проблема заключалась в том, чтобы обеспечить на затворе MOSFET напряжение, достаточное для достижения минимального сопротивления открытого канала. Управление проходным транзистором со стороны шины питания казалось непрактичным, поэтому я инвертировал логику и использовал p-n-p ключевой транзистор (Q1). Q1 управляется стабилитроном D2, задающим пороговые напряжения включения и выключения. Резистор R1 ограничивает ток через транзистор.

Эта схема, размещенная в корпусе стандартного штекера для автомобильного прикуривателя, отключает питание термоэлектрического холодильника, когда напряжение аккумулятора падает ниже 12 В.
Рисунок 2. Эта схема, размещенная в корпусе стандартного штекера
для автомобильного прикуривателя, отключает питание
термоэлектрического холодильника, когда напряжение
аккумулятора падает ниже 12 В.

Содержащиеся в штекере компоненты R2 и D1 используются для индикации протекания тока нагрузки. MOSFET Q2 – это выходной ключ. При подаче на его затвор не менее 12 В транзистор полностью открывается, и сопротивление его канала должно достигать номинального значения 44 мОм.

При нагрузке 7 А на MOSFET будет рассеиваться мощность около 2 Вт. Заменив стабилитрон D2 на прибор с другим напряжением стабилизации, можно адаптировать схему под требования конкретного приложения. 12-вольтовый стабилитрон позволит холодильнику работать в течение некоторого времени после остановки двигателя. Но если вы забыли вынуть штекер из гнезда прикуривателя, схема отключит нагрузку, чтобы предотвратить разряд аккумуляторной батареи.

Материалы по теме

  1. Datasheet TSC 1N4743A
  2. Datasheet onsemi 2N4403
  3. Datasheet Vishay IRF540

Electronic Design

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Automatic "Off" Switch Prevents Draining Car's Battery

Изготовление 1-4 слойных печатных плат за $2

22 предложений от 15 поставщиков
Транзистор MOSFET с N-каналом.Максимальное напряжение 100 В;Номинальный ток: 33 А;Номинальное напряжение затвора 10 В; Максимальное напряжение затвора 20 В;Тип корпуса TO-220-3; Монтаж в сквозные отверстия;
ЗУМ-СМД
Россия
IRF540NPBF
Infineon
19,16 ₽
IRF540NPBF
Infineon
от 28,40 ₽
PL-1
Россия
IRF540N (B)
от 30,00 ₽
Контест
Россия
IRF540NPBF
39,68 ₽
ADIN2111 — простой в использовании двухпортовый Ethernet 10BASE-T1L коммутатор от Analog Devices
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Схема мягко говоря не очень. Если верить даташиту от Diodes у 1N4743A напряжение стабилизации 13 В. Добавить сюда перепад база-эмиттер Q1 получим напряжение 13,6 В при котором схема будет включать нагрузку. Реально будет немного ниже, т.к ток стабилитрона меньше тестового по даташиту. Но всё же это както многовато! Далее, сеть питания авто допускает наличие выбросов в десятки вольт, которые будет прикладываться к затвору Q2, что рано или поздно приведёт к его пробою. Это же касается и выбора Q1, который рассчитан на напряжение всего 40 В, в то время как Q2 аж на 100 В. Тогда уж и Q1 взять 100-вольтовый. И еще при плавном снижении напряжения на аккумуляторе возможно состояние, когда Q2 будет открыт не полностью, при этом он может войти в режим ВЧ генерации или просто перегреться от избытка рассеиваемой мощности. Так что тут не хватает ПОС с выхода Q2 на базу Q1. Ну и до кучи по тексту "Содержащиеся в штекере компоненты R2 и D1 используются для индикации протекания тока нагрузки." Нифига он не идикатор тока нагрузки! Он только показывает, что Q1 открылся, а уж идёт ток через нагрузку ему вообще фиолетово. P.S Жаль что не указана профессия (должность) автора статьи, чтото меня терзают смутные сомнения...
  • ИМХО статью правильнее было бы назвать "Автоматический выключатель предотвращает [B]полный[/B] разряд аккумулятора автомобиля". Что обычно делается с помощью обыкновенного таймера.
  • Проще вывести отдельный прикуриватель и запитать его от реле,которое включается при включении зажигания и выдаёт напряжение в бортовую схему после поворота ключа зажигания-что я и сделал на своём авто и теперь при заглушенной машине все потребители обесточиваются и это намного безопаснее,чем оставлять включенный холодильник и молиться,чтобы всё в машине само выключилось и не загорелось и АКБ не сдох до утра.
  • Собрал по этой ссылке работает отлично: [url]http://9zip.ru/home/lead_acid_battery_discharge_protection_circuit.htm[/url]
  • Эта "защита" сама аккумулятор запросто посадит. :)
  • а что такое ХОЛДОДИЛЬНИК? на схеме
  • Эта ситуация гарантированно возникнет, поскольку коэффициент усиления каскада на Q1 конечен, и при постепенном снижении напряжения бортовой сети авто, Q1 войдет в линейный режим и напряжение затвор-исток Q2 начнёт плавно и постепенно падать. Да, здесь действительно не хватает ПОС, которая заставит транзисторы работать в нелинейном режиме.
  • Кем бы ни был автор, он решал и решил узконаправленную задачу автоматического отключения холодильника в своей машине. Насколько актуальна такая функция в нашей северной стране - вопрос. Наверное, простой выключатель или реле с успехом заменят все эти доработки. Вместе с тем, предложен простой вариант автоматического отключения любого потребителя от источника питания при дефиците энергоёмкости последнего. Да, схема немного "корявая". Но в данном приложении вполне работоспособная. Следует учитывать и тот факт, что работа холодильника происходит при включенном замке зажигания автомобиля. Видимо у автора случаются провалы в памяти и он забывает выключать и вынимать ключ из замка, когда покидает автомобиль. :)
  • Он не забывает, просто запирать машину у них не принято. И приучить к этому полиции их никак не удается. Так что да, частное решение местной проблемы. :)
  • За это отдельная благодарность редакции :). Исправлено.
Полный вариант обсуждения »