O circuito que descrevemos neste artigo é baseado no Application Note APP2015 da Maxim, onde é descrito um circuito que tem por base um amplificador sensor de corrente com dois comparadores internos e que é usado para monitorar e proteger baterias em caso de tensões muito baixas ou correntes muito altas. A base do circuito são os circuitos integrados MAX1615 e MAX4374.
Os conceitos adotados neste circuito, que tem seus componentes calculados para baterias de Chumbo-Ácido podem ser estendidos para baterias de outros tipos como NiCad, Li-ion e outras.
O componente de potência do circuito é um MOSFET canal P que está ligado em série com a carga. Este transistor estará em condições normais conduzindo a corrente.
No entanto, nas condições de sobrecorrente e sobredescarga (tensão baixa) os comparadores cortam este transistor.
O comparador para correntes elevadas é biestável, sendo ressetado por um interruptor externo.
O circuito da Maxim é mostrado na figura 1, disparando o sistema de proteção contra sobrecorrente quando a corrente na carga superar os 5 A.
O circuito também será disparado quando a tensão na carga cair para menos de 10,5 V.
A bateria e a carga estão ligados em série com um resistor sensor de 0,025 Ω.
O transistor MOSFET de potência que controla o circuito, pode operar com tensões até 20 V e correntes maiores do que 5 A.
IC2 é um dispositivo de baixo consumo, drenando uma corrente de apenas 50 µA.
Esse componente contém dois comparadores e um amplificador sensor de corrente, cuja corrente de saída é proporcional à corrente através de R1.
O comparador superior (C2) sensoria a tensão da bateria via R2/R3 e excita COUT2 levando-a saída ao nível baixo quando a tensão cai para menos de 10,5 V.
Essa ação aciona o LED1 e desliga T3, permitindo que R4 desligue T1 com um nível alto em sua comporta. Com isso a carga é desligada da bateria quando a tensão está em menos de 10,5 V.
A recarga da bateria faz com que T1 religue automaticamente. Uma histerese interna de 1,5 % dada por C2 impede que o circuito oscile no limiar da comutação.
Um regulador de alta tensão de micro-potência (IC-1) proporciona uma alimentação estável de 5 V para os resistores pull-up R7 e R8.
Ele também fornece uma corrente de 2,25 mA necessária à alimentação do LED indicador de falha.
IC1 aceita tensões de entrada até 28 V, e drena uma corrente quiescente de apenas 8 µA.
A saída do comparador biestável C1 está normalmente baixa, o que desliga T2 e mantém a operação normal.
Quando a corrente da carga supera 5 A, CIN1 passa a ter uma tensão maior do que 0,6 V, o que faz com que a saída de dreno aberto COUT1 seja travada no nível alto (aberta), permitindo que R7 coloque a comporta de T2 no nível alto.
O nível baixo resultante em CIB2 leva COUT2 ao nível baixo, desligando a carga e acionando LED1.
Para que o circuito volte ao normal a entrada de IC2 (RESET) no nível alto via R8 deve ser colocada no nível baixo por um instante através de um interruptor normalmente aberto (SW1).
