DE2128015C - Schaltungsanordnung zum Schutz vor Tiefentladung eines Akkumulators in einem von einem Ladegerät aufladbaren Notstromversorgungsgerät - Google Patents

Description

Cl geglättete Netzspannung oder eine entsprechende kurzzeitig unterbrochen, und die Glühlampe Ll er-Gleich&pannung angelegt Der der Schaltvorrichtung lischt. Gelangt der Tastenschalter wieder in seine zugeordnete Akkumulator ist auf der rechten Seite Ruhestellung, so fließt nur ein Batterieentlidestrom dargestellt. Die Schaltvorrichtung besteht im wesent- von etwa 5 mA über die Spannungsteilerkette Rl, Rl, liehen aus einem Transistor Tl, mit dem in Reihe 5 A3. Da die Transistoren Tl und Tl gesperrt bleiben eine Glühlampe Ll geschaltet ist. Die Basis des und der Kondensator Cl bereits entladen ist, kann Transistors Γ2 ist an einen Spannungsteilers A4, RS die Glühlampe Ll nicht aufleuchten. Das bedeutet, angeschlossen, der andererseits mit dem Kollektor daß das Einschalten der Glühlampe Ll nur durch eines Ste-iertransistors Tl verbunden ist Die Wider- einen Netzausfall stattfinden kann, so daß dann der stände R 4 u»id R S betragen beispielsweise 16 bzw. io Kondensator Cl entladen wird. 68 Ohm. Der Steuertransistor Tl ist εη seiner Emitter- Erfolgt ein Entladen des Akkumulators über die seite mit dem negativen Pol de. Akkumulators ver- nominelle Betriebsdauer hinaus, so soll das Notstrombunden, während die Basis ;,. ~snnungsteiler Versorgungsgerät bei einer Akkumulatorenspannung Rl, Rl angeschlossen is* β. 560 bzw. von etwa 0,8 bis 1V pro Zelle abgeschaltet werden. 130 Ohm betragen. Außer· ^e- Widerstand R 3 15 Das Erreichen des Tiefentladeschutzes bedeutet, daß von z. B. 62 Ohm vorgest .1, _uoe. /en die Ladung die Emitter-Basis-Spannung V 3 vom Transistor TX erfolgt. von 0,7 V unterschritten wird. Der Kollektorstrom Dem Widerstand ic 2 des Spannungsteilers ist er- vom Transistor Tl, der dem Basisstrom des Transifindungsgemäß ein Kondensator Cl von z. B. 470 μΡ stors Tl entspricht, wird kleiner und die Kollektorparallel geschaltet. Außerdem steht die Basis des 20 Emitter-Strecke vom Tr<u"--stor Tl hochohmiger. Transistors Tl über einen Widerstand R 7 von z. B. Aus der hochohmig werdenden Kollektor-Emitter-390 0hm mit dem Kollektor des Transistors Tl in Strecke des Transistors Tl ergibt sich eine größere Verbindung. Wirksamkeit der Verbindung des Widerstandes RT, Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß in der Glühlampenwendel und des negativen Poles des die Basisstromleitung des Steuertransistors ein Tasten- 25 A'-kumulators. Die Transistoren Tl und Tl werden' schalter TS eingebaut ist. sofort gesperrt. Der Entladestrom des Akkumulators Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen fällt auf etwa 5 mA ab, und die Batteriespannung Schaltvorrichtung ist folgende: wird auf 1,2 V pro Zelle erhöht. Das Wiederein-Bei einer angelegten Netzspannung von etwa 9 bis schalten ist nur möglich, wenn zumindest kurzzeitig 10 V wird der Akkumulator über den Widerstand A3 30 Netzspannung angelegt war.

aufgeladen. Da die Spannung über A3, bezogen auf Mit der Schaltung nach Fig. 1 werden bei der den Emitter des Transistors Tl, negativ ist, ist der Entladung folgende Spannungs- und Stromvverte erTransistor Tl und damit auch der Transistor Tl ge- halten:

sperrt. Beim Ladevorgang wird der Kondensator Cl VX = 2AV /1-= 12A

auf die am Widerstand Rl anliegende Spannung auf- 35 ,., _ ' _ .. ., _ Λ, _Δ

geladen. Der über den niederohmigen Glühlampen- UZ- 0,38 V IZ- I₁IJA

wendel an den negativen Pol des Akkumulators an- k'3 = 0,8 V /3 = 114 mA

geschlissene Widerstand Rl unterstützt die Sperrung UCE = 73 mV /4 = 120 mA. beider Transistoren Tl und Tl.

Beim Ausfall der Netzspannung findet eine Ent- 40 Die entsprechenden Werte für den Tiefentladeladung des Kondensators Cl über den Basis-Emitter· schutz sind folgende:

Widerstand des Transistors Π zum negativen Pol des ,,, _{= nv n} _. in _A

Akkumulators statt. Der Transistor 7 1 wird hier- ,., ,„ .. .1 '_' .

durch durchgesteuert und desgleichen auch der Tran- ty 2 =-- 18 mV / L· - 44U μΑ

sistor 7 2, so daß die Glühlampe Ll aufleuchtet. Der 45 UZ = 0,47 V /3 = 19,5 μΑ

Widerstand R7 isi jetzt über den niederohmigen /4 = 300μΑ

Kollektor-Emitter-Widerstarid des Transistors Tl mit /5 = 26 μΑ. dem positiven Pol des Akkumulators verbunden und

stabilisiert die Leitungsfunktion der Transistoren T1 Zur Vervollständigung der Schaltung nach F i g. 1 und TJ. 50 ist darauf hinzuweisen, daß bei diesem Ausführungs-Die Entladung des Kondensators Cl, die durch beispiel d,- Glühlampe Ll Werte von 2,4 V und einen Netzausfall ausgelöst wird, ist also maßgebend 3 Watt hat und der üblicherweise verwendete Konfür der. Schal-zuEtasd, der durch die wechselseitige dcnsstcr Cl 50 _μΓ. Mit ISK ist eine übiiehe Klemme Wirkungsweise des Widerstandes R 7 stabilisiert wird. bezeichnet, welche den Akkumulator mit der Schalt-Die Folge ist ein verbesserter Batterieschutz. Ist die 55 vorrichtung erst unmittelbar vor Ingebrauchnahme Schaltvorrichtung vom Netz getrennt und wird dann verbindet.

ein gel2uener Akkumulator mii der Schaltung ver- In Fig. 2 sind die Strom- und Spannungswerte

bunden, so bleiben die Transistoren 7"I und 7 2 ge- einer Akkumulatorenzelle bei dem Fntlark»vr_L'an:·

sperrt, und es fließt nur ein Battcrieentiades:rom von aufgezeigt. Die ausgezogene Kurve I icgt der '

etwa 5 mA. Hierdurch ist es möglich, bei der I.istnila ^6o liehen Verlauf entsprechend einer bekannten Schall

tion einer großen Anzahl von Notstromversorgung·,- v.michtunp. Die Stromkurve fallt also allmählich ab

geräten die Batterie über einen langer· Zeitraum von und auch die Spannung entspricht diesen·. V-r'aui

mehreren Wochen zu schützen. Durch der Iv^b.iu de--. Die Kurven If entsprechen der orfinduiigsgernaiVr

Tastenschalters TS wird die Funktion eines Sicher Schaltung. Bei Erreichen der durch den Spannung

heits-Lichtbedarfsscnalters mit selbsttätiger eiektro- 65 teiler vorbestimmten Spannung füllt der Strom -,< >for:

nischsr Rückstel' -ng gewährleistet: Wird nach 'inem ab, während die Spannung entsprechend ansteht d.

Netzausfall und dem Aufleuchten der (.hlnanipe /.I noch genügend Kapazität vorhanden ist. Die Jim! der Tastenschalter betätigt, so wird de' S'romkrcis fiertc Fläche unter der StroniLntbdunL'skui ve wbt du

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Ladung wieder, die im Akkumulator verbleibt, um sie vor einer Tiefentiadung zu schützen.

Vorteilhaft wirkt sich bei der neuartigen Schaltvorrichtung auch aus, daß der Transistor Tl nur in zwei Schaltzuständen betrieben wird. Hierdurch ist die Verlustleistung sehr gering, so d*B klein dimensionierte Bauteile, z. B. Germmnium-Transistoren, verwendet werden können. Hierdurch sind Schaltanordnungen mit Stromverbrauchgeräten ins 30 mWatt ohne Kühlkörper zu'schalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 während die Batterie über einen Widerstand aufge- Patentanspriiche: laden wird. Bei einem Netzausfall fließt der Strom über diesen Widerstand in umgekehrter Richtung,

1. Schaltungsanordnung zum Schutz von Tief- wobei die beiden Transistoren aufgesteuert werden entladung eines Akkumulators in einem von einem 5 und die Glühlampe aufleuchtet. Sinkt nun bei der Ladegerät aufladbarenNotstromversorgungsgerät, Entladung die Batteriespannung auf einen Wert von insbesondere eine Notleuchte, bei welcher der beispielsweise 1,7 V, so werden die beiden Transi-Verbraucher mit einem Transistor in Reihe ge- stören über die Spannungsieilerkette gesperrt. Bei schaltet ist, der über einen weiteren, an einen dieser Schaltung fließt jedoch bei einer Batteriespan-Spannungsteiler angeschlossenen Steuertransistor 10 nung von etwa 1,65 V noch ein Lampenftrom, so daß derart gesteuert wird, daß er bei. angelegter Netz- der Tiefentladeschutz nur für eine relativ kurze Zeit spannung gesperrt, bei Netzausfall geöffnet und bis zu wenigen Stunden wirksam wird und dann doch bei Abfall auf eine durch den Spannungsteiler die unerwünschte Umpolung der Zellen stattfindet,
vorbestimmte Spannung des Akkumulators wieder Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugesperrt wird, dadurch gekennzeichnet. 15 gründe, diese Schaltungsanordnung derart auszubildaß parallel zum Widerstand (R 2) des mit der den, daß räa wesentlich wirksamerer Tiefentlade-Basis des Steuertransistors (Tl) verbundenen schutz erreicht wird.

Spannungsteilers (R i, R 2) ein Kondensator (C 2) Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

und ein weiterer Widerstand (R 7) mit dem nega- löst, daß bei einer Schaltungsanordnung der eingangs tiven Pol des Akkumulators verbunden sind. 30 genannten Art parallel zum Widerstand des mit der

2. Sch?.! vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch Basis des Steuertransistors verbundenen Spannungsgekennzeichnet, daß der an die Basis des Steuer- teilers ein Kondensator und ein weiterer Widerstand transistors (ΓΙ) angeschlossene Widerstand (R 7) mit dem negativen Pol des Akkumulators verbunden andererseits mit dem Kollektor des Transistors sind.

(T2) verbunden ist. a₅ Die erSnHi-.ngsgemäße Schaltungsanordnung hat

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, ^unächs* ^_n Vorteil, daß beim Ausfall der Netzdadurch gekennzeichnet, djß in die Basisstrom- spannung die Transistordurchsteuerung schnell von leitung des Steuertransistors (Tl) ein Tasten- dem Kondensator ausgelöst wird. Der zusätzliche schalter (TS) eingebaut ist. Widerstand, der einerseits an die Basis des Steuer-

30 transistors angeschlossen und andererseits zweckmäßig mit dem Kollektor des anderen Transistors

, . verbunden ist, verursacht eine Stabilisierung im Sinne

einer Rückkopplung. Hierdurch werden die Steuerfunktionen der beiden Transistoren erheblich unter-

35 stützt. Die durch einen Netzausfall hervorgerufene

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- Entladung des Kondensators ist also für den Schaltanordnung zum Schutz vor Tiefentladung eines Akku- zustand bestimmend, der durch die wechselseitige mulators in einem von einem Ladegerät aufladbaren Wirkungsweise des Widerstandes stabilisiert wird.
Notst«-omversorgungsgerät, insbesondere einer Not- Ist das Notstromversorgun^sgerät vom Netz geleuchte, bei welcher der Verbraucher mit einem Tran- 40 trennt und ein geladener Akkumulator angeschlossen, sistor in Reihe geschaltet ist, der über einen weiteren, - so bleiben die Transistoren zum Zwecke eines erhöhan einen Spannungsteiler angeschlossenen Steuer- ten Schutzes gesperrt, und es fließt nur ein niedriger transistor derart gesteuert wird, daß er bei angelegter Batterieentladestrom von etwa 5 mA. Durch diese Netzspannung gesperrt, bei Netzausfall geöffnet und Maßnahme }U es möglich, bei der Installation v.m bei Abfall auf eine durch den Spannungsteiler vorbe- 45 Notleuchten und anderen Notstromversorgungsstimmte Spannung des Akkumulators wieder gesperrt geräten, insbesondere in hohen Stückzahlen, über wird. einen langen Zeitraum von 1 bis mehreren Wochen

Bei den bekannten, mit Akkumulatoren ausgestat- die Akkumulatoren zu schützen,
teten Notstromversorgungsgeräten besteht die Schwie- Vorzugsweise ist in die Basisstromleitung des rigkek, daß bei einer durch Netzausfall bedingten 50 Steuertransistors ein Tastenschalter eingebaut. Wird Entladung eine Tiefentladung mit den Folgen einer das Notstromversorgungsgerät durch Netzausfall einLeistungsminderung oder Zerstörung der Akkumula- geschaltet, so kann durch Betätigung des Tastenschaltoren eintreten kion. Häufig überladene sowie tief- ters der Steuerstromkreis kurzzeitig unterbrochen entladene Akkumulatoren bz-w. Batterien erreiche« werden, su daß das Nuistrumvcrsorgungsgeräi wieder dann im Bedarfsfall nicht ihre Nennkapazität, so daß 55 ausgeschaltet ist. Wird nun der Tastenschalter wieder sie ihrer eigentlichen Aufgabe als Notstromversor- in seine Ruhestellung überführt, so fließt nur ein gungsgerät nicht mehr entsprechen. Diese Nachteile kleiner Batterieentladestrorn von etwa 5 mA während werden irisbesondere durch eine Tiefentladung her- die Notleuchte ausgeschaltet bleibt, da die beiden vorgerufen. Transistoren in ihrer Sperrstellung verbleiben. Ausge-

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser 60 löst wird dies dadurch, daß der Kondensator bereits

Art ist eine Glühlampe mit einem Transistor in Reihe entladen ist. Erst wenn das Netz wieder eingeschaltet

geschaltet, der über einen weiteren, an einen Span- und dieser Kondensator aufgeladen ist, wird bei er-

nungsteiler angeschlossenen Steuertransistor gesteuert neutem Netzausfall das Notstromveisorgungsgerät

wird, wobei er bei angelegter Netzspannung gesperrt, eingeschaltet.

bei Netzausfall geöffnet und bei Abfall auf eine vor- 63 Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung

. bestimmte Spannung des Akkumulators wieder ge- an Hand eines Schaltbildes näher dargestellt,

sperrt wird. Bei einer angelegten Netzspannung sind Die Schaltvorrichtung ist an den Anschlußpunkten

die Transistoren über die negative Spannung gesperrt, A und B an eine gleichgerichtete, durch Kondensator