Obwód ładowarki słonecznej LDO Zero Drop

W artykule omówiono prosty układ LDO o niskim spadku lub zerowym spadku bez mikrokontrolera, który można modyfikować na wiele różnych sposobów zgodnie z preferencjami użytkownika. Układ nie jest zależny od mikrokontrolera i może go zbudować nawet laik.

Co to jest ładowarka Zero Drop

Ładowarka słoneczna o zerowym spadku to urządzenie, które zapewnia, że ​​napięcie z panelu słonecznego dociera do akumulatora bez żadnego spadku napięcia, zarówno z powodu rezystancji, jak i zakłóceń półprzewodnikowych. Obwód tutaj wykorzystuje MOSFET jako przełącznik zapewniający minimalny spadek napięcia z podłączonego panelu słonecznego.

Ponadto obwód ma wyraźną przewagę nad innymi formami konstrukcji ładowarki zero-drop, nie przesuwa niepotrzebnie panelu, zapewniając, że panel może pracować w strefie najwyższej wydajności.

Zrozummy, jak te funkcje można osiągnąć dzięki nowatorskiemu pomysłowi na obwód zaprojektowany przeze mnie.

Najprostszy obwód LDO

Oto najprostszy przykład ładowarki słonecznej LDO, którą każdy zainteresowany hobbysta może zbudować w kilka minut.

Obwody te można skutecznie stosować zamiast drogich Schottky diody, aby uzyskać równoważny transfer energii słonecznej bez spadku do obciążenia.

Tranzystor MOSFET z kanałem P jest używany jako przełącznik LDO o zerowym spadku. Dioda Zenera chroni MOSFET przed wysokimi napięciami paneli słonecznych powyżej 20 V. 1N4148 chroni tranzystor MOSFET przed odwrotnym podłączeniem panelu słonecznego. W ten sposób ten MOSFET LDO staje się w pełni chroniony przed warunkami odwrotnej polaryzacji, a także umożliwia ładowanie akumulatora bez spadku napięcia w środku.

W przypadku wersji z kanałem N możesz wypróbować następujący wariant.

Korzystanie ze wzmacniaczy operacyjnych

Jeśli jesteś zainteresowany zbudowaniem ładowarki zero-drop z funkcją automatycznego odcinania, możesz to zastosować, używając wzmacniacza operacyjnego podłączonego jako komparator, jak pokazano poniżej. W tej konstrukcji nieodwracający pin układu scalonego jest umieszczony jako czujnik napięcia za pośrednictwem stopnia dzielnika napięcia wykonanego przez R3 i R4.

Odnosząc się do proponowanego schematu obwodu ładowarki regulatora napięcia o zerowym spadku, widzimy raczej prostą konfigurację składającą się z wzmacniacza operacyjnego i mosfetu jako głównych składników aktywnych.

Odwracający pin jest jak zwykle ustawiony jako wejście odniesienia za pomocą R2 i diody Zenera.

Zakładając, że ładowany akumulator jest akumulatorem 12 V, połączenie między R3 i R4 jest obliczane w taki sposób, że wytwarza 14,4 V przy pewnym optymalnym poziomie napięcia wejściowego, którym może być napięcie w obwodzie otwartym podłączonego panelu.

Po przyłożeniu napięcia słonecznego do pokazanych zacisków wejściowych, mosfet inicjuje się za pomocą R1 i przepuszcza całe napięcie na swoim przewodzie spustowym, które ostatecznie dociera do złącza R3 / R4.

Poziom napięcia jest tu natychmiast wyczuwany i jeśli jest wyższy niż ustawione 14,4V, włącza wyjście opamp na wysoki potencjał.

To działanie natychmiast wyłącza mosfet, upewniając się, że żadne dalsze napięcie nie może dotrzeć do jego odpływu.

Jednak w trakcie procesu napięcie ma teraz tendencję do spadania poniżej znaku 14,4 V na złączu R3 / R4, co po raz kolejny powoduje, że wyjście wzmacniacza operacyjnego obniża się i włącza mosfet.

Powyższe przełączanie powtarza się szybko, co skutkuje stałym 14,4 V na wyjściu podawanym na zaciski akumulatora.

Zastosowanie mosfetu zapewnia prawie zerowy spadek mocy wyjściowej z panelu słonecznego.

D1 / C1 są wprowadzane w celu utrzymania i utrzymania stałego zasilania pinów zasilania IC.

W przeciwieństwie do regulatorów typu bocznikowego, tutaj nadmierne napięcie z panelu słonecznego jest kontrolowane przez wyłączenie panelu, co zapewnia zerowe obciążenie panelu słonecznego i pozwala mu pracować w najbardziej wydajnych warunkach, podobnie jak w przypadku MPPT.

Obwód ładowarki słonecznej LDO bez mikrokontrolera można łatwo zaktualizować, dodając automatyczne odcięcie i funkcje ograniczenia prądu.

Schemat obwodu

UWAGA: PODŁĄCZ STYK NR 7 UKŁADU IC BEZPOŚREDNIO Z (+) ZACISKIEM PANELU SŁONECZNEGO, W przeciwnym razie OBWÓD NIE BĘDZIE DZIAŁAŁ. UŻYJ LM321, JEŻELI NAPIĘCIE PANELU SŁONECZNEGO JEST WYŻSZE NIŻ 18 V.

Lista części

• R1, R2 = 10K
• R3, R4 = użyj kalkulatora dzielnika potencjału online do ustalenia wymaganego napięcia złącza
• D2 = 1N4148
• C1 = 10 uF / 50 V.
• C2 = 0,22 uF
• Z1 = powinien być znacznie niższy niż wybrany akumulator powyżej poziomu naładowania
• IC1 = 741
• Mosfet = zgodnie z baterią AH i napięciem słonecznym.

Korzystanie z MOSFET z kanałem N

Proponowany niski spadek częstotliwości można również skutecznie wdrożyć za pomocą N-kanałowego tranzystora MOSFET. jak wskazano poniżej:

UWAGA: PODŁĄCZ STYK NR 4 IC BEZPOŚREDNIO Z (-) ZACISKIEM PANELU SŁONECZNEGO, W przeciwnym razie OBWÓD PRZESTAJE DZIAŁAĆ. UŻYJ LM321 ZAMIAST 741 JEŚLI WYJŚCIE PANELU JEST WYŻSZE NIŻ 18 V.

Dodawanie aktualnej funkcji sterowania

Drugi schemat powyżej pokazuje, w jaki sposób powyższy projekt można ulepszyć o funkcję kontroli prądu, po prostu dodając stopień tranzystora BC547 na wejściu odwracającym wzmacniacza operacyjnego.

R5 może być dowolnym rezystorem o niskiej wartości, takim jak 100 omów.

R6 określa maksymalny dopuszczalny prąd ładowania akumulatora, jaki można ustawić korzystając ze wzoru:

R (Ohm) = 0,6 / I, gdzie I to optymalna szybkość ładowania (w amperach) podłączonego akumulatora.

Sfinalizowany obwód ładowarki baterii słonecznej o zerowym spadku:

Zgodnie z sugestią „jrp4d”, powyższe projekty wymagały poważnych modyfikacji, aby działały poprawnie. Sfinalizowane, poprawione projekty robocze dla tego samego przedstawiłem na poniższych schematach:

Według „jrp4d”:

Cześć - majstrowałem przy Mosfetach (obwodach kontroli napięcia) i nie sądzę, aby którykolwiek z obwodów zadziałał, z wyjątkiem sytuacji, gdy napięcie linii jest tylko kilka woltów większe niż docelowe napięcie akumulatora. We wszystkich przypadkach, w których wejście liniowe jest znacznie większe niż bateria, mosfet po prostu przewodzi, ponieważ obwód sterujący nie może go kontrolować.

W obu obwodach jest to ten sam problem, z kanałem P wzmacniacz operacyjny nie może sterować bramką wystarczająco wysoko, aby ją wyłączyć (jak widać na jednym słupku) - po prostu przekazuje napięcie sieciowe prosto do akumulatora. W wersji z kanałem N wzmacniacz operacyjny nie może sterować bramką wystarczająco nisko, ponieważ działa przy wyższym napięciu niż linia w -ve.

Oba obwody wymagają urządzenia sterującego działającego przy pełnym napięciu liniowym, kontrolowanego przez wzmacniacz operacyjny

Powyższa sugestia wygląda na słuszną i poprawną. Najprostszym sposobem rozwiązania powyższego problemu jest bezpośrednie połączenie Pin # 7 układu scalonego opamp z (+) panelu słonecznego. To natychmiast rozwiązałoby problem!

Alternatywnie powyższe projekty można zmodyfikować w sposób pokazany poniżej dla tego samego:

Korzystanie z NPN BJT lub mosfetu z kanałem N:

Diodę D1 można wyjąć po potwierdzeniu działania LDO

Na powyższym rysunku tranzystor mocy NPN może być TIP142 lub mosfetem IRF540 ..... i usuń D1, ponieważ nie jest to po prostu wymagane

Korzystanie z tranzystora PNP lub P-mosfet

Po potwierdzeniu działania diodę D1 można wyjąć

Na powyższym rysunku, tranzystor mocy może być mosfetem TIP147 lub IRF9540, tranzystor powiązany z R1 może być tranzystorem BC557 ...... i usuń D1, ponieważ po prostu nie jest wymagany.

Jak skonfigurować obwód ładowarki słonecznej LDO

To jest bardzo łatwe.

1. Nie podłączaj żadnego zasilania po stronie mosfetu.
2. Wymień akumulator na zmienne wejście zasilania i dostosuj go do poziomu naładowania akumulatora, który ma być ładowany.
3. Teraz ostrożnie wyreguluj preset pin2, aż dioda LED się po prostu wyłączy ... przesuwaj preset tam iz powrotem i sprawdź reakcję diody LED, powinna również odpowiednio migać, na koniec dostosuj ustawienie do punktu, w którym dioda LED po prostu całkowicie się wyłączy .... zapieczętuj ustawienie wstępne.
4. Twoja słoneczna ładowarka zero drop jest gotowa i ustawiona.

Możesz to potwierdzić, przykładając znacznie wyższe napięcie wejściowe po stronie mosfetu, znajdziesz wyjście po stronie akumulatora wytwarzające idealnie regulowany poziom napięcia, który został wcześniej ustawiony przez Ciebie.