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Analog Tipp Tiefentladeschutz mit max. 3 µA Versorgungsstrom

Redakteur: Astrid Lehmann

Viele batteriebetriebenen Geräten benötigen nur einen einfachen Tiefentladeschutz, damit die Akkus nicht beschädigt werden. Die vorgestellte Schaltung löst dieses Problem und benötigt dabei nur 3 µA....

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Viele batteriebetriebenen Geräten benötigen nur einen einfachen Tiefentladeschutz, damit die Akkus nicht beschädigt werden. Die vorgestellte Schaltung löst dieses Problem und benötigt dabei nur 3 µA. Die Referenzspannung wird durch den MAX6006 erzeugt. Diese Referenzdiode arbeitet mit nur 1 µA. Die Widerstandswerte sind so berechnet, dass die Abschaltschwelle bei 4 V liegt. Damit gewährleistet ist, dass bei dieser Spannung die Z-Diode noch funktioniert, muss ihr Vorwiderstand bei 4 V berechnet werden:R1 = (Uin_min - Uz)/Imin = 4 V - 1,25 V/1 µA = 2,75 MOhm und damit ungefähr 2,7 MOhm. Die Schaltschwelle soll bei 4 V liegen, womit bei 4 V die Spannung an R3 auf 1,25 V absinken soll. Der Querstrom durch den Spannungsteiler sollte so gering wie möglich sein. Allerdings darf der Spannungsteiler nicht zu hochohmig werden, weshalb ein Gesamtwiderstand von 10 MOhm gewählt wird. Der Querstrom beträgt dann:Iq = Umin/Rges = 4 V/10 MOhm = 400 nA.So lassen sich nun die beiden Widerstände berechnen:R3 = Usw/Iq = 3,125 MOhm und damit rd. 3 MOhm. R2 = (Umin - Usw)/Iq = 2,75 V/400 nA = 6,875 MOhm und damit rd. 6,8 MOhm. Mit den E24-Widerständen beträgt die Schwellspannung nun:UR3 = 1,25 V, woraus sich IR3 mit UR3/R3 = 416 nA ergibt. UR4 = IR3 * R2 = 416 nA * 6,8 MOhm = 2,833 V. Damit erfolgt die Umschaltung bei einer Spannung von: U = UR3 + UR4 = 4,08 V.Iz beträgt dann: Iz = (U - Uz)/R1 = (4,08 - 1,25)V/2,7 MOhm = 1,05 µA.Wenn UR3 kleiner als Uz ist, schaltet der Komparator MAX920 um. Das wiederum schaltet den P-Kanal-Fet ab und trennt somit die Last von der Batterie. Der Komparator arbeitet mit einem geringen Versorgungsstrom von rd. 1 µA. Die gesamte Schaltung benötigt bei einer vollen Batterie:Iges = IKomparator + ITeiler + Iz = 1 µA + (4,8 V/9,8 MOhm) + [(4,8 V - 1,25 V)/2,7 MOhm]= 1 µA + 490 nA + 1,31 µA = 2,8 µA.

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