Robusta desconexión por batería baja

Question

Estoy construyendo un cargador de 5V DC para una moto offroad. El objetivo principal es utilizarlo para cargar/alimentar un dispositivo móvil/teléfono/tableta mientras se viaja/acampa. Si el espacio lo permite, tal vez también un rastreador GPS, pero ese es otro tema para otro día...

El circuito se alimentará de la batería de plomo de la moto. Con el motor apagado la batería mide 12,8v. Con el motor encendido entre 13-14v

El regulador que he elegido es un SKM10A-05 por una serie de razones (rango de temperatura, disipación de calor, tamaño, etc...) pero sobre todo por el rango de entrada debido al arranque del motor. Esto también simplifica el diseño y como una sola vez no estoy demasiado preocupado por el precio.

Para evitar el agotamiento accidental de la batería de la moto quiero implementar un corte de baja tensión. Alrededor de 11v quiero apagar el SKM10A-05 usando el pin R.C:

CONTROL REMOTO DE FUNCIONES;

1. Apagado: R.C. ~ -Vin <1.2Vdc o cortocircuito
2. Encendido: R.C. ~ -Vin >5.5~75Vdc o circuito abierto

Encuentro muchos temas para aplicaciones de menor voltaje o para cargar una batería pero hasta ahora nada para este rango de voltaje. Preferiblemente este circuito también tiene que no consumir mucha energía y ser bastante robusto como la moto se tira mucho.

Apreciaría mucho cualquier ayuda.

Answer 1

Vale, este es un tema divertido con el que hay que jugársela. Suponiendo que la clavija R.C. del regulador tenga una impedancia de entrada bastante alta, esta podría ser una forma de hacerlo si te gusta construir a partir de componentes básicos:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Este circuito consume unos 20 uA. El umbral de apagado se controla eligiendo el divisor de tensión R1/R2, que apaga Q1 cuando la tensión de base de Q1 cae por debajo de la caída del diodo base-emisor. Esto, a su vez, ocurre cuando el voltaje de la batería cae por debajo de algún valor (11,4 V, en este caso). El umbral es un poco sensible a los valores de R1/R2, por lo que podrías añadir un pequeño potenciómetro de ajuste en serie, o al menos otro valor más pequeño en serie con uno de ellos para ajustar el umbral.

Con estos valores, el umbral está en torno a los 11,4 voltios. La salida de la simulación está abajo, con la tensión en el eje vertical. El voltaje de la batería barrió de 11 a 12 voltios (trazo azul) y la salida (trazo naranja) tomada del colector de Q2. Es posible que desee añadir un agresivo filtro RC de paso bajo en la salida. Lo siento por las fuentes pequeñas en el gráfico.... no sé si puedo cambiar eso en CircuitLab. Usted puede ver un salto razonablemente agudo en la salida de tensión como el voltaje de la batería cruza 11,4 V.

El umbral de apagado tendrá una sensibilidad a la temperatura no trivial, pero podría ser tolerable para esta aplicación.

Answer 2

Si no te importa hacer un circuito para manejar esto, podría proponer un circuito que tenga una corriente de fuga máxima de 1mA. Podrías utilizar un diodo Zener para crear tu tensión de referencia y comparar la tensión existente con esta referencia, utilizando un op-amp. La salida de este opamp podría conducir la puerta de un P-MOS o cualquier otra cosa como un relé.

Answer 3

Busque supervisor IC's Por ejemplo, el TPS3711 de Texas Instruments. Puede utilizar la aplicación típica indicada en la primera página y omitir la resistencia de pull-up en la salida.

El propio CI consume sólo 7 uA, el divisor de tensión anterior debe diseñarse así para optimizar el consumo de energía y la inmunidad al ruido.

El IC sugerido puede manejar hasta 40V, pero, como comenta Andy aka, es probable que necesites proteger el SKM10A-05 contra los picos de tensión del motor. Esta protección puede servir al CI supervisor también.