OPV MCP6002 Referenzspannung bei Akku bestimmen (Tiefentladeschutz)

[Lukas G. (lukas_g858)]

Hallo Zusammen

Folgende Ausgangslage:
Bei mir im Haushalt schwirren zig LED-Lichterketten welche mit 
3-NiMH-Akkus (LR06), 3.6 Volt, betrieben werden.
Gerne möchte ich diese mit einem günstigen, einfachen Tiefentladeschutz 
versehen.
-> Beim Unterschreiten von 3 Volt (es sind ja 3 NiMH in Reihe), soll die 
Lichterkette ausschalten.

Beim Durchforsten vom Internet bin ich immer wieder auf die Lösung mit 
einem OPV in Komparatorschaltung gestossen, was sich mit meinem geringen 
Wissen aber passend und logisch anhört.
Voreilig wie ich bin, habe ich mal ein paar OPV MCP6002 organisiert...

Was ich aber nicht verstehe ist der Teil mit der Referenzspannung.
Ich muss diese ja auf die 3-Volt einstellen?
Oder muss ich von z. B. 3.1 Volt ausgehen und mit einem einfachen 
Spannungsteiler (2 Widerstände) 3-Volt als Referenzspannung angeben?

Ich steh da echt auf dem Schlauch.
Bin ich da komplett auf dem Holzweg mit diesem Lösungsansatz?

Vielen Dank für eure Antworten.

Viele Grüsse

[H. H. (Gast)]

Fehlkauf!

Nimm ICL7665 und einen LLL-MOSFET.

[Clemens L. (c_l)]

Lukas G. schrieb:
> Was ich aber nicht verstehe ist der Teil mit der Referenzspannung.
> Ich muss diese ja auf die 3-Volt einstellen?
> Oder muss ich von z. B. 3.1 Volt ausgehen und mit einem einfachen
> Spannungsteiler (2 Widerstände) 3-Volt als Referenzspannung angeben?

Du kannst genau dann einen Spannungsteiler verwenden, wenn du eine 
stabile Versorgungsspannung hast. In deim Fall ist das aber das Problem.

Der ICL7665 ist auch nur nur Komparator mit eingebauter Referenz. Der 
MCP600x geht auch, aber du brauchst eine separate Referenz. Überall 
verfügbar und billig ist der TL431.

[Michael B. (laberkopp)]

Lukas G. schrieb:
> Beim Unterschreiten von 3 Volt (es sind ja 3 NiMH in Reihe), soll die
> Lichterkette ausschalten.

Theoretisch geht das mit einem MCP6002, aber praktisch brauchst du noch 
eine stabile Spannung als Vergleich, also ein weiteres Bauelement, und 
einen stärkeren Transistor zum Durchschalten des Stroms zu den LEDs.

Diese Vergleichsspannung kann nicht 3V betragen, nehmen wir 1.5V wenn du 
deine Akkuspannung am anderen Kompatatoreingang einfach um 1:2 mit einem 
Spannungsteiler herunterteilst.

Und die Schaltung bleibt auch an der Batterie, wenn sie abschaltet, sie 
sollte also wenig Strom verbrauchen, Z-Dioden mit 5mA Nennstrom sind zur 
Erzeugung so einer Referenzspannung also nicht geeignet, auch der 
Spannungsteiler sollte nicht aus 1k+1k bestehen sondern eher 1Meg+1Meg.

Dein MCP6002 braucht 100uA, mit einer 1.25V Referenz wie TLV431 nochmal 
100uA, dazu ein Spannungsteiler mit ein paar Mikroampere, also 200uA. 
Das ist recht hoher Stromverbrauch.

Es gibt das fertig: LMS33460 mit 1uA aber schwer beschaffbar. Hinz 
ICL7665 mit 3uA braucht auch einen Schalttransistor und zusätzlich einen 
Spannungsteiler, kann damit aber auf jede Spannung und Hysterese 
eingestellt werden.

Ein LTC1540 wäre auch einsetzbar, siehe
https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.21.12

Wenn man sowieso einen Schalttransistor braucht, könnte man einen 
P-MOSFET der ab 1.8V durchschaltet von einem TLV431 steuern lassen und 
sich den MCP6002 einfach sparen.

 +Akku --+--------+---+
         |        |   |
         |       100k |
         |        |   |S
        10nF      +--|I FDN304
         |        |   |
         |        |   |
         +--180k--(---+-- +Ub
         |        |
         |     +------+
         +-----|TLV431|
         |     +------+
       120k       |
         |        |
 -Akku --+--------+------ GND

Der 10nF sorgt dafür, dass die Schaltung beim Einschalten/Anstöpseln des 
Akkus erst mal an geht, denn die Schaltung trennt sich selbst vom Strom.

[Lukas G. (lukas_g858)]

Michael B. schrieb:

> Wenn man sowieso einen Schalttransistor braucht, könnte man einen
> P-MOSFET der ab 1.8V durchschaltet von einem TLV431 steuern lassen und
> sich den MCP6002 einfach sparen.
>

>  +Akku --+--------+---+
>          |        |   |
>          |       100k |
>          |        |   |S
>         10nF      +--|I FDN304
>          |        |   |
>          |        |   |
>          +--180k--(---+-- +Ub
>          |        |
>          |     +------+
>          +-----|TLV431|
>          |     +------+
>        120k       |
>          |        |
>  -Akku --+--------+------ GND
>

> Der 10nF sorgt dafür, dass die Schaltung beim Einschalten/Anstöpseln des
> Akkus erst mal an geht, denn die Schaltung trennt sich selbst vom Strom.

Vielen Dank für den Tipp, das sieht mir nach der für mich passendsten 
Lösung aus.
Noch eine Frage zum TLV431:
Zieht der dann gar keinen Strom mehr, wenn die 2.5 Volt unterschritten 
sind?

[H. H. (Gast)]

Lukas G. schrieb:
> Noch eine Frage zum TLV431:
> Zieht der dann gar keinen Strom mehr, wenn die 2.5 Volt unterschritten
> sind?

Beim TLV431 ist Vref 1,24V.

Und der "Leerlaufstrom":

IK(off) Off-state cathode current VREF = 0, VKA = 6 V (see Figure 24) 
0.001 0.1 µA

[Michael B. (laberkopp)]

Lukas G. schrieb:
> Zieht der dann gar keinen Strom mehr, wenn die 2.5 Volt unterschritten
> sind?

Richtig, Figure 8. Off-State Cathode Current vs Junction Temperature 
(for TLV431B) ist praktisch 0 unter 75 GradC.