А. С. ГОНЧАРОВ

Научный руководитель – В. М. НЕМЧИНОВ, к. т.н., профессор
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

МАЛОГАБАРИТНЫЙ СУПЕРВАЙЗЕР ПИТАНИЯ
В НИЗКОВОЛЬТОВЫХ СИЛЬНОТОЧНЫХ ИСТОЧНИКАХ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ

На примере данного супервайзера рассматривается преимущество конструкций проектируемых блоков бесперебойного питания с пониженной себестоимостью без ухудшения их характеристик.

В НАТЕКС, в рамках проекта по созданию устройств связи с возможностью бесперебойного питания от батареи, был разработан и изготовлен малогабаритный супервайзер питания. Его основная функция заключается коммутации аккумуляторной батареи на нагрузку в момент пропадания напряжения на источнике питания. Решить данную задачу удалось с помощью современной микросхемы фирмы International Rectifier IRF7324, представляющей из себя 2 P-канальных MOSFET в одном корпусе SOIC-8. Момент коммутации батареи задается резистивным делителем R2-R5, и производится с помощью быстродействующего компаратора LM311. Принципиальная схема супервайзера приведена на рисунке:

Использование в качестве сильноточного коммутатора данного MOSFET, позволяет без каких-либо трудностей реализовать возможность защиты от глубокого разряда батареи. Это подразумевает то, что батарея будет отключаться от схемы при достижении на ней напряжения разряда (задается резистивным делителем R8-R9). Ток утечки в режиме отсечки батареи не будет превышать 0.1 мкА. В случае закрытого транзистора Q1.2 зарядка батареи будет производиться через внутренний встречнонаправленный диод транзистора Q1.2, пока не сработает схема отпирания транзистора (допустимы токи до 2 ампер). Далее, зарядка будет проводиться уже через открытый канал транзистора Q1.2. Стоит заметить, что схема защиты от глубокого разряда в данном исполнении имеет хорошее быстродействие при отключении батареи от схемы, либо ее удержании, что обусловлено наличием глубокой положительной обратной связи (Q1.2 – R8,R9 – U3 - Q1.2). Сопротивление открытого канала транзистора при напряжении сток-затвор 4,5 вольта составляет около 18 мОм, что позволяет пропускать токи через кристалл транзистора до 9 ампер без использования радиаторов, отводящих рассеиваемое тепло. Ниже приведена передаточная характеристика данного транзистора:

В опытном образце потребляемая нагрузкой мощность составляет около 30 ватт при напряжении питания 5 вольт. Выделение тепла на дискретных элементах укладывается в прописанные для них нормы, и дополнительный теплоотвод не требуется. Габариты супервайзера (без преобразователя напряжения и ограничителя тока зарядки) составляют 30х60x10 мм, что позволяет его размещать даже в малогабаритных устройствах, а использование полупроводников вместо сильноточных коммутационных реле повышает скорость переключения при более низкой себестоимости конечного прибора.

Список литературы

1.  Техническое описание на микросхему IRF7324 (PD -93799A)

2.  Искусство схемотехники: В 3-х томах: Т.1.-.М.: Мир, 1993.