Tiefentladungsschutz für 12 V Bleiakkus

Aus gegebenem Anlass musste ein Tiefentladungsschutz für 12 V Bleiakkus her. Die Anforderungen an diese Schutzschaltung waren folgende:

- Muss JETZT fertig werden -> Aufbau komplett aus vorhandenen Komponenten

- Anschluss von Akkus und Last über 6,3 mm Flachstecker

- Eignung für hohe Ströme und induktive Lasten

Anhand dieser Anforderungsliste entstand folgendes, formschönes Konstrukt

Der verwendete Kühlkörper lag gerade herum und hatte passenderweise schon von Werk an vier der fünf benötigten Löcher, nur das Befestigungsloch für den Schalter musste gebohrt werden. Durch die gewählte Montagerichtung ist der Schalter vor versehentlichem Betätigen geschützt.

Der zugehörige Schaltplan sieht wie folgt aus:

Der Schalter S1 dient als Hauptschalter. Über ihn kann die Schutzschaltung und die Last abgeschaltet werden, um bei Nichtgebrauch den Stromverbrauch zu minimieren. D1 dient als Freilaufdiode beim Abschalten induktiver Lasten und sollte entsprechend der zu erwartenden Spannungs- bzw. Stromspitzen ausgelegt werden. Q1 ist der Leistungsmosfet, über den die Last geschaltet wird. Die Ansteuerung des MOSFETs erfolgt über eine Push Pull Stufe bestehend aus T2 und T3. Der zum Ausschalten des MOSFETs nötige negative Basisstrom fließt über R8, der zum einschalten nötige positive Basisstrom kommt über R7 und T1. T1 wiederum vom TL431 geschaltet.

Der TL431 ist eie Shuntreferenz und kann einfach ausgedrückt als Transistor betrachtet werden, welcher ab einer Spannung von >=2,5 V am Referenzeingang leitend wird. Die Akkuspannung wird über einen Spannungsteiler bestehend aus R1 - R3 runter geteilt und auf den Referenzeingang des TL431 gegeben. Über R3 Lässt sich die Abschaltschwelle einstellen. R9 dient als Mitkopplung um wildes Schwingen rund um die Schaltschwelle zu verhindern und eine gewisse Hysterese zu erzeugen.

LED1 ist optional und dient als Zustandsanzeige (LED an -> MOSFET an). R4 stellt sicher, dass der TL431 stets genügend Strom bekommt um korrekt zu arbeiten.

Die verwendeten Bauteilwerte lassen sich natürlich an die eigenen Anforderungen anpassen.