Circuit de coupure basse tension : conception, fonctionnement et guide DIY

Batteries rechargeables gonflées par surcharge

Source : Wikiwand

Si vous entretenez et utilisez correctement vos batteries rechargeables, elles durent au moins deux ans. Cela signifie éviter la charge rapide et empêcher la décharge complète. Mais si vous laissez régulièrement la batterie se décharger totalement, elle s'usera prématurément. La meilleure approche est de recharger la batterie quand nécessaire. Comment ? Simple : utilisez un circuit de coupure basse tension (Low Voltage Cutoff - LVC). Ce dispositif déconnecte automatiquement la charge de la batterie et mesure sa tension automatiquement.

Nous allons discuter en détail de sa construction, applications, etc.

Prêt ? C'est parti !

Qu'est-ce qu'une coupure basse tension ?

Un circuit de coupure basse tension utilise son circuit pour couper automatiquement la charge connectée à une batterie, assurant ainsi sa longévité.

Théorie du circuit de coupure basse tension

Circuit imprimé numérique

Un transistor MOSFET est au cœur du circuit. Il agit comme un interrupteur sur la ligne positive du circuit externe.

En appliquant un LVC, vous permettez une masse négative commune entre la charge et la batterie. Utile pour de nombreuses applications, comme les circuits AC.

Transistors

Pour une commutation de coupure haute, utilisez une tension d'alimentation inférieure à la tension de commande de grille produite. Un circuit tripleur de tension (ex: Op-Amp) génère des ondes carrées ~5 kHz.

On peut injecter cette tension triplée dans le circuit en échelle condensateur/diode. Le signal commande le MOSFET, augmentant la tension à trois fois le pic de l'onde carrée.

Symbole MOSFET

Quand la coupure basse tension s'éteint, une résistance décharge la charge de la grille du MOSFET, qui se coupe.

Trois comparateurs de tension d'un circuit LVC

Le comparateur de tension comprend :

• Un régulateur 5 V standard
• Un potentiomètre de réglage
• Un double amplificateur opérationnel

Circuit de surveillance de tension de batterie

Source : Flickr

Le potentiomètre agit comme diviseur de tension, protégeant la batterie et définissant le point de coupure.

L'amplificateur opérationnel joue un rôle vital : il donne une sortie positive quand la tension de batterie est au-dessus du seuil, évitant la surcharge.

La sortie positive crée un niveau de biais via le diviseur de tension. L'oscillateur de l'ampli-op fonctionne avec une tension minimale et réduit le chargeur de batterie.

L'étage de fonctionnement

La sortie de l'ampli-op passe à zéro quand la tension de batterie descend sous un certain point. L'oscillateur s'arrête, le MOSFET et le tripleur de tension s'éteignent. Le circuit de résistance ajoute de l'hystérésis pour éviter l'oscillation du comparateur près de la tension de coupure.

La diode coupe l'alimentation du circuit quand le MOSFET s'éteint. Au démarrage, le condensateur se comporte comme un court-circuit bref, tirant la ligne Vcc de l'ampli-op vers la tension du contrôleur de batterie. Le circuit s'active jusqu'à la conduction du MOSFET, puis le courant de fonctionnement passe par le MOSFET et la diode.

Que se passe-t-il quand l'interrupteur LVC s'éteint ?

Le comparateur force l'arrêt en court-circuitant la broche 3 à la masse. Le MOSFET s'éteint. Quand le potentiomètre est à Vcc, la résistance empêche le court-circuit direct de Vcc vers la masse. Le condensateur se décharge via la résistance de limitation et l'autre moitié du bouton.

Cette décharge permet le redémarrage au prochain cycle. La diode protège le MOSFET contre les pics nuisibles d'une charge inductive ou moteur.

Si la charge n'est pas constamment sous quelques ampères, utilisez de la graisse thermique et un radiateur sur le MOSFET. On peut aussi utiliser des boutons poussoirs momentanés au lieu d'un interrupteur DPDT pour des commandes marche/arrêt séparées. Le bouton « off » relie la masse à l'ampli-op, le bouton « on » relie la cathode D6 au drain Q1. Notez qu'on ne peut pas utiliser les circuits DC, condensateur (C11) et résistance (R8) avec des boutons poussoirs.

Comment construire un circuit de coupure basse tension

Schéma de circuit de coupure basse tension

Source : Research gate ℅ Ravi Ramachandran

Composants nécessaires :

• Résistances

• Transistor
• Diode D1N750
• Relais (interrupteur)
• Batterie 12 V
• Potentiomètre
• Fils épais
• Circuit imprimé

• LM324
• LEDs blanches

• Condensateur disque céramique
• Connecteurs entrée/sortie

Toutes les résistances sont de 1/4 watt.

Étapes

1. Reportez-vous au schéma. Commencez le câblage point à point sur le circuit imprimé.
2. Utilisez du fil dénudé fin avec isolation Teflon (ne fond pas facilement).
3. Utilisez des fils épais pour les parties portant le courant.
4. Ajoutez les connecteurs. Utilisez comme interrupteur : si la batterie descend sous une valeur, le circuit coupe.
5. Quand la batterie est rechargée, coupez et remettez le circuit sous tension.

Points importants

1. Connectez l'ampoule à la sortie de charge et l'alimentation à l'entrée batterie.
2. Réglez le potentiomètre au milieu. La tension variable doit fournir 13 V.
3. Si l'ampoule ne s'allume pas à la mise sous tension, tournez le potentiomètre vers la masse. Coupez et remettez sous tension. Répétez jusqu'à allumage.

Applications du circuit de coupure basse tension

• Éclairage paysager
• Thermostats
• Sonnettes
• Éclairage de sécurité domestique

En résumé

Vos batteries NiCd et plomb-acide dureront longtemps si vous les utilisez dans les plages de tension de décharge/charge idéales.

Un circuit LVC empêche la décharge extrême, un circuit de contrôle de charge évite la surcharge. La combinaison des deux assure un fonctionnement optimal.

Avez-vous déjà utilisé un LVC ? Besoin d'aide pour choisir le meilleur ? Contactez-nous.