【導(dǎo)讀】許多種類(lèi)的可充電電池可能因深度放電而損壞。本設(shè)計(jì)實(shí)例中的電路提供的欠壓保護(hù)功能(UVP)可防止這種情況的發(fā)生，并可用作負(fù)載開(kāi)關(guān)。這種電路幾乎不用任何修改就可以適用于電壓從4.5V至19V的幾乎所有類(lèi)型電池。電路的待機(jī)電流小于1μA。
與P溝道器件相比，高側(cè)N溝道MOSFET Q2可以降低成本。導(dǎo)通和關(guān)斷天生是軟開(kāi)關(guān)，因此可以避免開(kāi)關(guān)時(shí)的尖峰。
圖1：這個(gè)電路是為20℃條件下采用凝膠電解液的12V鉛蓄電池設(shè)計(jì)的。其它類(lèi)型的蓄電池可能要求修改元件值。
工作原理
電池/蓄電池第一次連接到+Acc，電路是關(guān)斷狀態(tài)。C3放電，因此可編程參考二極管TL431A(D1)將關(guān)斷，漏電流小于1μA。電路中的所有其他單元都處于非激活狀態(tài)，Q2關(guān)斷，因?yàn)樗臇艠O會(huì)經(jīng)R5放電。
在此狀態(tài)下，電路等待On輸入端的激活正向脈沖——通過(guò)一個(gè)按鈕或其他控制器提供。在此脈沖期間，TL431A導(dǎo)通，為配置為振蕩器的TLC555提供電源。該振蕩器通過(guò)C2和D3在Q2的柵極電容上產(chǎn)生自舉電壓，使Q2導(dǎo)通。
在On信號(hào)消除后，電路仍維持激活狀態(tài)，因?yàn)閬?lái)自分壓器R1-R2的電壓會(huì)給C3充電，從而維持從D1到Q2再回到D1的環(huán)路。
當(dāng)/Off輸入端信號(hào)變低，或達(dá)到欠壓?jiǎn)?dòng)點(diǎn)時(shí)，電路斷開(kāi)負(fù)載，并將自己關(guān)斷。
啟動(dòng)點(diǎn)的表達(dá)式為：
Vt = (1 + R1/R2) Vref (Vref就是TL431的2.5V參考電壓)
因此 R1/R2 = Vt/ Vref - 1
為了使Iref (最大值4μA)的影響可以忽略不計(jì)，要使流經(jīng)分壓器的電流至少100倍于Iref：
R1 + R2 ≤ 30kΩ
因此對(duì)于10.8V的啟動(dòng)點(diǎn)電壓來(lái)說(shuō)，計(jì)算得到：
R2 = 30kΩ / (Vt / Vref) = 6.94 kΩ
R1 = 30kΩ - R2 = 23.06 kΩ
TL431A的參考電壓Vref公差是1%，因此R1和R2的公差應(yīng)該要好于這個(gè)指標(biāo)，以盡量避免降低啟動(dòng)點(diǎn)精度，或者也可以增加一個(gè)微調(diào)點(diǎn)。
作為一個(gè)有益的經(jīng)驗(yàn)，電流Iref應(yīng)該小于絕對(duì)最大額定值10mA的一半。因此：
R6 ≥ VOn/ 5mA
R6的上限定義為：
Vref = (R1 || R2) Vt / (R6 + (R1 || R2))
R6 ≤ (R1 || R2) (Vt / Vref - 1)
因此, R6 ≤ 17.8kΩ
如果你選擇的R6值接近這個(gè)極限，你就能在蓄電池耗盡時(shí)禁止任何開(kāi)啟負(fù)載的企圖。/Off輸入端的優(yōu)選級(jí)比On要高。
開(kāi)關(guān)Q2之后是電池電壓監(jiān)測(cè)電路，因此低的RDS(on)是電路正確工作的關(guān)鍵。
當(dāng)具有大的負(fù)載電流時(shí)，應(yīng)該盡可能減少開(kāi)關(guān)次數(shù)，以減少功耗。為了在導(dǎo)通期間給Q2的柵極電容Cg快速充電，振蕩器頻率應(yīng)該要高一點(diǎn)(本例中大約是900kHz)。為了快速關(guān)斷，R5的值不能太高：這個(gè)關(guān)斷時(shí)間取決于R5 × Cg。
當(dāng)電路處于非激活狀態(tài)時(shí)，Q1可以防止Q2的柵極通過(guò)D2和D3連接到+Acc。具有中等增益(30-150)的任何PNP晶體管(比如2N2904)都可以使用。具有較高增益的晶體管(如BC556-BC560)可能要求減小R4的值，以便在電路關(guān)斷狀態(tài)下確保Q1也是關(guān)斷的。不過(guò)Q1應(yīng)該被流經(jīng)555的電流可靠導(dǎo)通；在接近上限頻率的條件下工作并使用小阻值的R3可確保R4上有足夠的壓降。
低功耗齊納二極管D4應(yīng)該根據(jù)Q2的VGS(max)作出選擇。
Q2主要參數(shù)的選擇與系統(tǒng)有關(guān)。因?yàn)镃g用作濾波電容，因此也需要多加注意。2nF到10nF范圍的取值應(yīng)該足夠了；更大的電容可能要求增加C2的值。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，C2的取值范圍是從Cg到2Cg。C2的值對(duì)導(dǎo)通時(shí)間也有影響。
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